Instalaciones_Eléctricas[1]

TECNICO SUPERIOR UNIVERSITARIOS EN MANTENIMIENTO AREA INDUSTRIAL

INSTALACIONES ELÉCTRICAS.

AUTORES: ING. MARCOS RODRIGUEZ SANCHEZ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL SUROESTE DE GUANAJUATO ING. MIGUEL ANGEL FERRER ALMARAZ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL SUROESTE DE GUANAJUATO ING. MELESIO REYES RODRÍGUEZ UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE LA COSTA GRANDE DE GUERRERO.

SEPTIEMBRE DEL 2010.

ÍNDICE Introducción…………………………………………………………………………………

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Desarrollo…………………………………………………………………………………….

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Objetivo general………………………………………………………………………….

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I. Subestaciones………………………………………………………………………….

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Resultado de aprendizaje……………………………………………………………

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1.1. Clasificación, componentes y principios de operación de una subestación………………………………………………………………………….. 1.1.1. Definición…………………………………………………………………………. 1.1.2. Componentes principales de una subestación y su operación…………………………………………………………………………………….. 1.1.3. Simbología eléctrica de una subestación……………………….. 1.1.4. Identificación de las partes de una subestación con símbolos en un diagrama unifilar………………………………………………. 1.1.5. Tipos de subestaciones eléctricas………………………………..... 1.1.5.1. Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas……………………………………………………………………………………… 1.1.5.2. Subestaciones receptoras primarias……………………………. 1.1.5.3. Subestaciones receptoras secundarias………………………… 1.1.5.4. Las subestaciones, también se pueden clasificar por el tipo de instalación……………………….......................................... 1.1.5.4.1. Subestaciones tipo intemperie……………………….......... 1.1.5.4.2 Subestaciones tipo interior……………………………............ 1.1.5.4.3. Subestaciones tipo blindado……………………………………… 1.2. Cálculo de la capacidad de la subestación y selección de una subestación………………………………………………………………………….. 1.2.1. Conceptos de potencia y carga……………………………………….. 1.2.1.1. La potencia activa.……………………………………………………….. 1.2.1.2. La potencia reactiva……………………………………………………… 1.2.1.3. La potencia aparente……………………………………………………. 1.2.2. Cálculo de la capacidad de una subestación eléctrica……. 1.3. Mantenimiento a subestaciones eléctricas…………………………. 1.3.1. Requerimientos de mantenimiento…………………………………. Reactivos de la unidad I…………………………………………………………

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II. Sistemas de distribución eléctrica en baja tensión……………….

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2.1. Elementos de un sistema de distribución eléctrico en baja tensión………………………………………………………………………………………… 2.2. Funcionamiento y elementos que componen un sistema

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de distribución eléctrica en baja tensión (Especificaciones)…….. 2.2.1. Tubos conduit……………………………………………………………………

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2.2.2. Buses ducto……………………………………………………………………… 2.2.3. Cables y conductores………………………………………………………. 2.2.4. Cajas de conexiones………………………………………………………… 2.2.5. Dispositivos de protección………………………………………………. 2.2.6. Normas eléctricas………………………………………………………...... 2.3. Programación de mantenimiento a sistemas dedistribución eléctrica en baja tensión……………………………

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2.4. Ejemplos de selección de conductores y canalizaciones de una instalación eléctrica…………………………………………………………….. Tabla de capacidad de corriente promedio de los conductores de 1 a 3 de tubo conduit (todos hilos de fase) y a la intemperie, obtenemos el calibre del conductor y la protección. (Figura 2.2)……………………………………………………………… Tabla de área promedio de los conductores eléctricos de cobre suave o recocido, con aislamiento tipo tw, thw y vinanel 900. (Figura 2.3)…………………………………………………………………………………. Tabla de área promedio de los conductores eléctricos de cobre suave o recocido, con aislamiento vinanel nylon. (Figura 2.4)……………………………………………………………………………………………... Tabla de Diámetros y áreas interiores de tubos conduit y ductos cuadrados. (Figura 2.5)………………………………………………….

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Reactivos de la unidad II……………………………………………………….

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III. Calidad y uso eficiente de la energía eléctrica…………………….

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3.1. Conceptos de facturación de energía eléctrica……………….... 3.1.1. Parámetros que intervienen en la facturación del consumo de la energía........................................................ 3.1.2. Los cargos por concepto de la demanda………………………… 3.1.2.1. Cargos por demanda máxima……………………………………... 3.1.2.2. Cargos por energía consumida………………………………… 3.1.2.3. Cargos por bajo factor de potencia…………………………… 3.1.3. Estructura de las tarifas……………………………………………….... 3.1.3.1. Tipos de tarifas…………………………………………………………….. Tabla de tarifas en baja tensión. (Figura 3.1)………………………….. Tabla de tarifas en media tensión. (Figura 3.2)………………………… Tabla de tarifas en alta tensión. (Figura 3.3)……………………………. 3.1.4. Cálculo del consumo y costo de la energía eléctrica……... 3.1.4.1. Demanda Facturable……………………………………………………. 3.1.4.2. Ejemplo del cálculo de la facturación eléctrica……………. 3.2. Factor de potencia………………………………………………………………

30

3

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3.2.1. Efectos, ventajas y desventajas del factor de potencia........................................................................... 3.2.2. Métodos de corrección del factor de potencia................ 3.2.3. Procedimiento para seleccionar el banco de capacitores. 3.2.4. Ejemplo de corrección del factor de potencia………………… 3.3. Calidad y uso eficiente de la energía eléctrica………………….. 3.3.1. Metodología para realizar un programa de ahorro de energía……………………………………………………………………………………….. 3.3.2. Formas de generación de energía eléctrica alterna……….. 3.3.3. Concepto y efecto de las distorsiones armónicas…………… Reactivos de la unidad III……………………………………………………..

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IV. Plantas de emergencia………………………………………………………….

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43

4.1. Clasificación y componentes de plantas de emergencia…… 4.1.1. Función de una planta de emergencia……………………………. 4.1.2. Clasificación de plantas de emergencia………………………….. 4.1.3. Funcionamiento y operación de una planta de emergencia…………………………………………………………………………………. 4.2.- Cálculo de capacidad de una planta de emergencia……… 4.2.1. Parámetros de capacidad de una planta de emergencia.. 4.2.2. Especificaciones de una planta de emergencia………………. 4.3. Mantenimiento a plantas de emergencia…………………………… 4.3.1. Requerimientos de mantenimiento………………………………….

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4.3.2. Procedimientos básicos en una rutina de mantenimiento……………………………………………………………………………. Reactivos de la unidad IV……………………………………………………………

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A. Proyecto de la asignatura………………………………………………………. A.1 Proyecto Integrador……………………………………………………………… B. Instrumentos de evaluación …………………………………………………. C. Anexos……………………………………………………………………………………. D. Bibliografía………………………………………………………………………………

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1. INTRODUCCIÓN Las Instalaciones Eléctricas, forman parte de toda edificación, espacio donde se requiera la energía eléctrica; razón por la cual se debe dedicar una materia de estudio para su diseño y desarrollo, de tal manera que se consideren los aspectos técnico, normativo, económico y ergonómico para que se realicen con calidad, seguridad y menor costo. Es por lo anterior que se determina esta materia en la especialidad del Técnico Superior Universitario en Mantenimiento Área Industrial, el cual debe tener las competencias necesarias para poder implementar y mantener las instalaciones eléctricas con las características apropiadas. La materia comprende cuatro unidades temáticas, las cuales se desarrollan en éste manual con una sintetización de los temas, de tal manera que se permite que el alumno, pueda consultar otros textos y compare con otros criterios, de tal manera que complemente y refuerce su conocimiento. La competencia general: Supervisar el reemplazo o fabricación de partes de los sistemas electromecánicos en maquinaria, equipo y redes de distribución industrial, empleando normas, para mantener en óptimas condiciones los sistemas. Dicha competencia se soporta con el logro de los resultados de aprendizaje que se establecen en el plan de estudios de la materia y los cuales se consideran en el desarrollo del presente manual. Al final de cada capítulo en el apartado del desarrollo se plantea una serie de reactivos, así como las prácticas que servirán para reforzar el conocimiento adquirido.

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2. DESARROLLO. Objetivo general El alumno evaluará sistemas de distribución de energía eléctrica de media y baja tensión, considerando aspectos de calidad y ahorro de energía eléctrica, para mantener la confiabilidad del suministro y la seguridad en la operación de los sistemas.

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I. Subestaciones Resultado de aprendizaje Desarrollará el programa de mantenimiento integrará un reporte que incluya los cálculos eléctricos de la carga instalada, las actividades de la subestación, sus elementos, prioridades y

de una subestación eléctrica, e considerando los requerimientos a desarrollar para mantenimiento periodicidad.

1.1. Clasificación, componentes y principios de operación de una subestación 1.1.1. Definición Una subestación eléctrica es una parte de un sistema eléctrico de potencia que sirve de interconexión (planta generadora-líneas de transmisión, líneas de transmisión-redes de distribución) y nos facilita la transmisión y distribución de la energía eléctrica. 1.1.2. Componentes principales de una subestación y su operación. Una subestación eléctrica se compone de equipos, tableros, dispositivos, instrumentos, conductores, aisladores, red de tierra y herrajes. El equipo principal que se considera el corazón de toda subestación es el transformador, el cual sirve para variar el nivel de tensión ó voltaje. Los tableros eléctricos sirven para alojar a los dispositivos de conexión y desconexión, así como los de protección e instrumentos de medición y control. Los dispositivos de conexión y desconexión, pueden ser de acuerdo a su modo de operación, interruptores manuales mecánicos, automáticos electromecánicos, electromagnéticos y electrónicos, de bajas a altas capacidades de conducción de corriente, de acuerdo a la manera en que extinguen el arco eléctrico que se forma al momento de la desconexión y conexión, los hay en aceite, en vacío ó SF6. (Hexafluoruro de azufre). Otros tipos de dispositivos que encontramos en una subestación son los de protección como el apartarrayos y el pararrayos, que protegen al sistema de las condiciones climáticas adversas (rayos y tormentas eléctricas). Para la medición, la subestación cuenta con los famosos TC´s y TP´s, que son los transformadores de corriente y voltaje respectivamente que tienen la finalidad de reducir los niveles de tensión y corriente a una proporción para la medición de la energía. También encontramos voltímetros, amperímetros watthorímetros, medidores de temperatura, así como controladores de temperatura en el caso de transformadores donde se requiere un enfriamiento forzado.

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Los conductores son los elementos de conducción de la energía, entre los principales tenemos los de acometida y los de los circuitos derivados. Los aisladores y herrajes conforman la estructura mecánica de la subestación y sirven de soporte a todo el sistema. Por último tenemos la red de tierra que está conformada por una serie de varillas de cobre soldadas a una red ó malla de cobre, la cual tiene la finalidad de dispersar las corrientes atmosféricas y de falla. La malla debe estar en el subsuelo, el cual debe tener una resistencia baja, por lo que al momento de la instalación de la malla se colocan una sustancias conductivas, como sales, virutas de hierro y además se humedece la tierra, ya para cubrirla se pone la capa de tierra y una capa de grava ó tezontle para que la humedad se filtre evitando la evaporación y así garantizar una baja resistividad en la red. Las varillas sobresalen a la superficie para interconectar las estructuras de los tableros, equipos, herrajes y sistema de pararrayos. A continuación se muestran esquemas de subestaciones con sus partes.

Figura 1.1. Subestación elevadora.

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Figura 1.2. Elementos principales de una subestación. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.

Cuchillas desconectadoras. Interruptor. TC. TP. Cuchillas desconectadoras para sistema de medición. Cuchillas desconectadoras de los transformadores de potencia. Transformadores de potencia. Barras de conexión. Aisladores soporte. Conexión a tierra. Tablero de control y medición. Barras del tablero Sujeción del tablero.

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1.1.3. Simbología eléctrica de una subestación Una subestación eléctrica en forma esquemática se puede representar por medio de un diagrama unifilar, cuyo nombre se debe a que con una sola línea se pueden representar uno ó varios conductores eléctricos, los cuales unen a los distintos componentes de la subestación, representados en forma simbólica. Dichos símbolos se muestran a continuación: NOMBRE

SÍMBOLO

Transformador

Interruptor

Cuchillas Fusible ó Seccionador Fusible Acometida

Conexión a Tierra

Transformador de corriente

Transformador de potencial

Seccionador

Pararrayos

Condensador

Figura 1.2 Símbolos empleados en una subestación eléctrica. 10

1.1.4. Identificación de las partes de una subestación con símbolos en un diagrama unifilar. 4

1

2

3

7

10

6

5

9

8

11

No

EQUIPO

FUNCIÓN

1

Línea o cable

Transportar energía

2

Pararrayos

Drenar sobretensiones

3

Condensador de acoplamiento

Derivar señales

4

Bobina de bloqueo

Bloquear altas frecuencias

5

Transformador de tensión

Medición

6

Seccionador

Seguridad-puesta a tierra

7

Seccionador

Seguridad- separación

8

Transformador de corriente

Medición-detección

9

Interruptor

Maniobra-Cierre apertura

10

Seccionador

Seguridad-separación

11 Barras

Figura 1.3 Tabla de símbolos empleados en una subestación eléctrica (diagrama unifilar). 11

1.1.5. Tipos de subestaciones eléctricas Las subestaciones se pueden clasificar como sigue: 

Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas.



Subestaciones receptoras primarias.



Subestaciones receptoras secundarias.

1.1.5.1. Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas.Estas se encuentran en las centrales eléctricas o plantas generadoras de electricidad, para modificar los parámetros de la potencia suministrada por los generadores, permitiendo así la transmisión en alta tensión en las líneas de transmisión. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 y 25 kV y la transmisión depende del volumen, la energía y la distancia.

1.1.5.2. Subestaciones receptoras primarias.- Se alimentan directamente de las líneas de transmisión, y reducen la tensión a valores menores para la alimentación de los sistemas de subtransmisión o redes de distribución, de manera que, dependiendo de la tensión de transmisión pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69 y eventualmente 34.5, 13.2, 6.9 o 4.16 kV.

1.1.5.3. Subestaciones receptoras secundarias.- Generalmente estas están alimentadas por las redes de subtransmisión, y suministran la energía eléctrica a las redes de distribución a tensiones entre 34.5 y 6.9 kV.

1.1.5.4. Las subestaciones, también se pueden clasificar por el tipo de instalación, por ejemplo: 

Subestaciones tipo intemperie.



Subestaciones de tipo interior.



Subestaciones tipo blindado.

1.1.5.4.1. Subestaciones tipo intemperie.- Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la intemperie, y requiere de un diseño, aparatos y máquinas capaces de soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosféricas 12

adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensión.

Figura 1.4. Subestaciones tipo intemperie. 1.1.5.4.2. Subestaciones tipo interior.- En este tipo de subestaciones los aparatos y máquinas están diseñados para operar en interiores, son pocos los tipos de subestaciones tipo interior y generalmente son usados en las industrias.

Figura 1.5. Subestaciones tipo interior.

1.1.5.4.3. Subestaciones tipo blindado.- En estas subestaciones los aparatos y las máquinas están bien protegidos, y el espacio necesario es muy reducido, generalmente se utilizan en fábricas, hospitales, auditorios, edificios y centros 13

comerciales que requieran poco espacio para su instalación, generalmente se utilizan en tensiones de distribución y utilización.

Figura 1.6. Subestaciones tipo blindado.

1.2. Cálculo de la capacidad de la subestación y selección de una subestación 1.2.1. Conceptos de potencia y carga En los sistemas eléctricos de corriente alterna se consideran tres tipos de potencia: - Potencia Activa - Potencia Reactiva - Potencia Aparente 1.2.1.1. La potencia activa, también conocida como potencia real, representa la capacidad para transformar la energía eléctrica en trabajo ó calor. Esta potencia es propia de la carga resistiva de un sistema. Se representa por la sigla P y sus unidades son los watts [w]. Se calcula con la fórmula: P=V*I*Cos θ. 1.2.1.2. La potencia reactiva, es la potencia que se utiliza para la formación de los campos magnéticos y eléctricos en las cargas inductivas y capacitivas respectivamente; esta potencia no genera ningún trabajo útil, aunque si calor por la resistencia natural de las cargas. Se representa por la sigla Q y sus unidades son los volt-amper-reactivos [VARS]. Se calcula con la fórmula: Q=V*I*Sen θ. Como esta potencia es resultado de dos cargas, la potencia resultante se obtiene

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de una suma algebraica I2*(XL-XC), donde XL y XC son las reactancias inductivas y capacitivas respectivamente y el producto por I2 son sus respectivas potencias.

1.2.1.3. La potencia aparente, se le conoce como la potencia total de un sistema eléctrico, ya que es la suma vectorial de la potencia real mas la potencia reactiva. Se representa por la sigla S y sus unidades son los volt-ampere. Se calcula con la fórmula: S=V*I Los tres tipos de potencia anteriores se relacionan por un triángulo de potencias que se forma con sus fasores representados en el plano complejo como se muestra a continuación. j

S Q θ

R

P

Figura 1.2.1. Triangulo de potencias (potencia activa W, potencia reactiva Q y la potencia aparente S). Donde: S=P+jQ ó en coordenadas rectangulares S2=P2+Q2 del teorema de Pitágoras ó S=P/Cos θ ó S=Q/Sen θ usando funciones trigonométricas. Carga total instalada, se refiere a la carga eléctrica total en [w] de un sistema eléctrico. Carga conectada, es la carga eléctrica total en [w] de un sistema eléctrico si todos los aparatos se ponen en funcionamiento a la vez Carga plena ó plena carga ó carga nominal, se refiere a la carga de diseño ya sea para un motor ó para un sistema y es la máxima capacidad de corriente que puede circular por sus conductores, y lograr una eficiencia máxima operativa acorde a su diseño. 1.2.2. Cálculo de la capacidad de una subestación eléctrica La capacidad de la subestación está en función de la capacidad de su equipo principal que es el transformador, por lo que para seleccionarlo se realiza un levantamiento de carga y se determina la potencia total instalada, una vez conociendo el total de KVA, se le aplica un factor de demanda menor a 1 (depende de la cantidad de carga que se energizará a la vez en un lapso de tiempo), se le suma también el producto de multiplicar la carga instalada por un factor por expansión (comúnmente de 20-30%). La cantidad resultante se toma para seleccionar el valor inmediato superior de la capacidad del transformador comercial.

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1.3. Mantenimiento a subestaciones eléctricas 1.3.1. Requerimientos de mantenimiento Los servicios de “Mantenimiento Preventivo” consistirán en el conjunto de operaciones periódicas y programadas, destinadas a conocer el estado actual de las subestaciones eléctricas, incluyendo todos los elementos que constituyan parte de la misma, para prevenir y detectar averías o defectos con el fin de efectuar la corrección de los mismos antes de que puedan producir alteraciones en el funcionamiento y utilización de los equipos. El servicio de mantenimiento preventivo a subestaciones eléctricas incluye los siguientes puntos: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Inspección y limpieza interna y externa del gabinete Aspirado de polvo en el interior de gabinete. Revisión visual y limpieza de conos de alivio y cables de energía. Inspección y limpieza interna y externa del gabinete. Aspirado de polvo en el interior de gabinete. Revisión visual y limpieza de conos de alivio y cables de energía. Inspección y limpieza de bus principal y derivados. Inspección y limpieza de soporteria, aisladores, etc. Inspección y limpieza de TC’s y TP’s en caso de contar con ellos en esta sección. 10. Inspección de alambrado de control en TC’s y TP’s. 11. Revisión y reapriete de conexión de puesta a tierra del gabinete al sistema de tierras principal. 12. Revisión y reapriete de puntos de unión de buses principales y derivados (remarcar testigos). 13. 13 Inspección y limpieza de puntos de contacto. 14. Verificación de operación de seguro y/o bloqueo mecánico en puerta. 15. Lubricación de partes móviles y ajuste de chapas, bisagras y manijas. 16. Revisión y retiro de materiales extraños en celdas. 17. Prueba de resistencia de aislamiento (Megger).

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Reactivos de la unidad I 1. Explicar la función principal de una subestación. 2. Explica los siguientes conceptos:  Carga Eléctrica.  Carga Instalada.  Carga conectada.  Potencia activa.  Potencia reactiva.  Potencia aparente.  Factor de potencia.  Triángulo de potencias.  Factor de utilización. 3. Realizar una tabla descriptiva de los componentes principales de una subestación eléctrica. Práctica I. Identificación física de los elementos de una subestación eléctrica. Objetivo: Realizar una visita guiada a subestaciones de la escuela y regional CFE, donde el alumno pueda identificar físicamente los elementos de una subestación, así como visualizar su funcionamiento. Con el apoyo del formato general de práctica, presentar su reporte. 4. Realizar un diagrama de flujo para determinar la capacidad y selección de una subestación eléctrica. 5. Determinar la capacidad del transformador de una subestación que va a alimentar una carga que consiste en 5 motores de 1.5 HP,3 motores de 5 HP, 2 motores de 10 HP, 2 motores de 50 HP, 14 lámparas de 250 watts. Los cuales tienen un factor de utilización del 70% a un factor de potencia de 85%. 6. Seleccionar el transformador mas adecuado para alimentar la carga anterior considerando un crecimiento a futuro del 200%. 7. Realizar un programa de mantenimiento considerando las recomendaciones del fabricante de la subestación eléctrica del taller pesado de mecánica de la UTSOE.

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II. Sistemas de distribución eléctrica en baja tensión Resultado de aprendizaje. Realizará a partir de la información presentada en planos, una instalación eléctrica de baja tensión y elaborará el programa de mantenimiento a los sistemas de distribución eléctricos de baja tensión que incluya actividades a desarrollar y prioridades.

2.1. Elementos de un sistema de distribución eléctrico en baja tensión La simbología eléctrica básica utilizada en una instalación eléctrica de baja tensión.[Fuente: Becerril, D., Instalaciones eléctricas prácticas (12ª. Edición)].

Símbolo

Descripción Salida de centro incandescente Lámpara fluorescente tipo SLIM LINE 2 X 74 Watts.

Lámpara fluorescente 2 X 40 Watts.

Lámpara fluorescente 2 X 20 Watts.

Equipo incandescente cuadrado (se indican medidas exteriores y la potencia del o los focos a conectar y si es de empotrar o de sobreponer

Contacto sencillo controlado con apagador

Contacto sencillo en piso

Policontacto en muro

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Contacto sencillo intemperie

Contacto trifásico en muro

Contacto trifásico en piso

Apagador sencillo

Apagador sencillo de puerta (a presión) P

C

Apagador sencillo de cadena

Apagador de tres vías o de escalera

Apagador de cuatro vías, de escalera o de paso

Figura 2. 1. Simbología eléctrica básica utilizada en una instalación eléctrica en baja tensión.

2.2. Funcionamiento y elementos que componen un sistema de distribución eléctrica en baja tensión (Especificaciones) Un sistema de distribución eléctrica estará conformado por: tubos conduit, coples, niples, buses ducto, cables y conductores, cajas de conexiones, dispositivos de protección (fusibles, interruptores, etc.). 19

2.2.1. Tubos conduit. Se usan como canalizadores (exteriores o interiores), son generalmente galvanizados, utilizados en todo tipo de ambientes, secos o húmedos. Existen tubos conduit de pared gruesa, que van de diámetros desde ½ pulg. (13 mm) hasta 6 pulg. (152.4 mm), roscado en ambos extremos y se usa en concreto generalmente. Los tubos conduit intermedios de hasta 4 pulg. (102 mm), con pared más delgada y roscado a los extremos. Y los tubos conduit de pared delgada se usan en ambientes secos y no están roscados en los extremos. Además existen tubos conduit no metálicos de cloruro de polivinilo (PVC), fibra de vidrio, polietileno, etc. 2.2.2. Buses ducto. Es un ensamble prefabricado rectangular que se usa de distintas formas para transmitir potencia, normalmente existe en tramos de 3,05 m. 2.2.3. Cables y conductores. La mayor parte de los conductores eléctricos son de cobre o aluminio. Se normalizan de acuerdo al sistema americano de de designación, AWG (American Wire Gage), siguiendo un orden descendente , el más grueso es un calibre 4/0 y así 3/0, 2/0 ,1/0 , 1, 2,4,6,8,10,14,16,18 y el 20 que es el más delgado utilizado. 2.2.4. Cajas de conexiones. Son terminaciones que permiten hacer empalmes con las llegadas de tubos conduit y conductores, y ser la salida hacia apagadores o contactos. 2.2.5. Dispositivos de protección. Son esencialmente elementos de control que determinan el tiempo dentro o fuera de una carga o un elemento. No requieren corriente o potencia eléctrica. Siempre se conectan en serie con la línea de alimentación y nunca en paralelo.

2.2.6. Normas eléctricas. Las normas eléctricas oficiales vigentes en México y avaladas por la secretaria de energía en cuanto a instalaciones eléctricas son publicadas en el diario oficial de la federación (DOF), siendo estas la NOM -001SEDE-2005. Su objetivo es especificar lineamientos técnicos que deban satisfacer las instalaciones destinadas a la utilización de la energía eléctrica ofreciendo condiciones de seguridad adecuadas.

2.3. Programación de mantenimiento distribución eléctrica en baja tensión

a

sistemas

de

El mantenimiento a instalaciones eléctricas se debe de realizar de dos maneras: preventiva y correctiva. Se deben tomar en cuentas las condiciones básicas del mantenimiento, como son limpieza y estado de funcionalidad de los elementos de la instalación.

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Además en el programa de mantenimiento deberá establecerse periodos para su ejecución, la tabla 2, ilustra lo anterior.

Actividad Limpieza a elementos de la instalación eléctrica Verificación de la funcionalidad de elementos eléctricos (apagadores, contactos, cables, luminarias, fusibles etc.) Realizar mediciones eléctricas de las condiciones de operación necesarias de la instalación eléctrica(voltaje, amperaje, potencia) Reemplazo de elementos que no cumplan los criterios de funcionalidad de la instalación eléctrica.

Tipo de mantenimiento Preventivo Preventivo

Observaciones Se debe utilizar líquidos desengrasantes. Importante observar la instalación eléctrica tanto energizada como desenergizada

Preventivo

Utilización adecuada de equipo de medición.

Correctivo

Este punto se debe verificar de acuerdo a las normas o códigos vigentes sujetos a la instalación eléctrica.

Figura 2.2. Programa de mantenimiento en instalaciones eléctricas.

2.4. Ejemplos de selección de conductores y canalizaciones de una instalación eléctrica 1.- Calcular la corriente, calibre de los conductores eléctricos con aislamiento tipo 1W y diámetro de la tubería cónduit pared delgada para alojar los alimentadores generales, si en una instalación eléctrica se tiene una carga total instalada de 3800 watts, resultado de sumar sólo cargas parciales monofásicas (alumbrado y contactos). Datos W = 3800 Watts En = 127.5 Volts Solución.

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Como sólo son cargas monofásicas y la suma total no sobrepasa el valor de 4000 watts, el sistema escogido debe ser un monofásico a dos hilos (1 — 2h), por tanto se tiene:

Cuando no se da el factor de potencia (f.p.) o Cos Φ como - dato, se supone un valor que normalmente varía de 0.85 a 0.90 - ya que en ningún caso la carga total instalada es puramente resistiva.

Como en ninguna instalación eléctrica se utiliza la carga total Instalada en fama simultánea, es aplicable un FACTOR DE UTILIZACION F.U. o FACTOR DE DEMANDA F.D., que varía de 0.6 a — 0.9 (del 60 al 90%), para este caso en que no se especifica si se trata de una casa habitación, comercio, oficinas, etc., se aplicará un FU. F.D. a 0.70, en consecuencia, al multiplicar la corriente calculada por 0.70, se obtiene la corriente máxima efectiva, conocida como corriente corregida Ic. Para una corriente de 24.5 Amperes., se necesitan 2 conductores eléctricos con aislamiento tipo THW calibre # 10 que transportan- hasta 30 Amperes en condiciones normales (ver figura 2.2) Dos conductores sólidos calibre # 10, ocupan una área total de 27.98 mm. (Ver figura 2.3). Tomando en consideración el factor de relleno en los tubos cónduit (40% de su área interior (Ver figura 2.5), 2 conductores calibre # 10 deben alojarse en tubería cónduit pared delgada de ½ in, de diámetro ya que, de ésta pueden ocuparse hasta 78 mm.

2.- Calcular el calibre de los conductores eléctricos (alimentadores generales) por corriente y el diámetro de la tubería - cónduit en que deben alojarse, para una carga total instalada — de 8200 watts, resultado de cargas trifásicas. Datos

Solución: Considerando una eficiencia promedio de 0.80 Aislamiento tipo TW Si todas las cargas son trifásicas, el sistema debe ser necesariamente un trifásico a tres hilos

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Para una corriente efectiva aproximada de 25.34 Amperes, es necesario utilizar conductores eléctricos con aislamiento tipo TW calibre # 10 que conducen en condiciones normales hasta 30 Amperes (Ver figura 2.2). El área total de los Tres conductores calibre #10, con todo y aislamiento es de 41.97 mm (Ver figura 2.3). Por lo tanto, pueden ser alojados en una tubería de ¾ in diámetro según la tabla (Ver figura 2.5).

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CALIBRE A. W. G. O M. C. M.

14 12 10 8 6 4 2 0 00 000 0000 250 300 350 400 500

TIPO DE AISLAMIENTO TW

15 20 30 40 55 70 95 125 145 165 195 215 240 260 280 320

THW

VINANEL-NYLON Y VINANEL 900

25 30 40 50 70 90 120 155 185 210 235 270 300 325 360 405

25 30 40 50 70 90 120 155 185 210 235 270 300 325 360

A LA INTEMPERIE TW

20 25 40 55 80 105 140 195 225 260 300 340 375 420 455 525

VINANEL NYLON-900 THW

30 40 55 70 100 135 180 245 285 330 385 425 480 530 575 660

FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA AMBIENTE MAYOR DE 30º C MULTIPLIQUESE LA CAPACIDAD DE CORRIENTE ºC POR LOS SIGUIENTES FACTORES. 40 45 50 55

NO SE USA A MAS DE

35º

0.88

0.90 0.85 0.80 0.74

NO A MAS DE

40º

FACTORES DE CORRECCIÓN POR AGRUPAMIENTO DE 4 a 6 CONDUCTORES 80 % DE 7 a 20 CONDUCTORES 70 % DE 21 a 30 CONDUCTORES 60 %

Figura 2.2. Tabla de capacidad de corriente promedio de los conductores de 1 a 3 de tubo conduit (todos hilos de fase) y a la intemperie, obtenemos el calibre del conductor y la protección.

24

CALIBRE

ÁREA DEL

A. W. G. O M. C. M.

COBRE EN

mm2

ÁREA TOTAL ÁREA TOTAL DE ACUERDO AL CALIBRE Y AL CON TODO Y NÚMERO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS, PARA AISLAMIENTO SELECCIONAR EL DIÁMETRO DE LAS TUBERÍAS

mm2

SEGÚN LA TABLA No 4.

2 A L A M B R

E

C

A

B

L

E

S

14

2.08

8.30

16.60

3

4

5

6

24.90

33.20

41.50

49.80

12

3.30

10.64

21.28

31.92

42.56

53.20

63.84

10

5.27

13.99

27.98

41.97

55.96

69.95

83.94

8

8.35

25.70

51.40

77.10

102.80

128.50

154.20

14

2.66

9.51

19.02

28.53

38.04

47.55

57.06

12

4.23

12.32

24.64

36.96

49.28

61.60

73.92

10

6.83

16.40

32.80

49.20

65.60

82.00

98.40

8

10.81

29.70

59.40

89.10

118.80

148.50

178.20

6

12.00

49.26

98.52

147.78

197.04

246.30

295.56

4

27.24

65.61

131.22

196.83

262.40

328.05

393.66

2

43.24

89.42

178.84

268.26

357.68

447.10

536.52

0

70.43

143.99

287.98

431.97

575.96

719.95

863.94

00

88.91

169.72

339.44

509.16

678.88

848.60

1018.32

000

111.97

201.06

402.12

603.18

804.24

1005.30

1206.36

0000

141.23

239.98

479.96

719.94

959.92

1199.90

1439.88

250

167.65

298.65

597.30

895.95

1194.46

1493.25

1791.19

300

201.06

343.07

686.14

1029.21

1372.28

1715.35

2058.42

400

268.51

430.05

860.10

1290.15

1720.20

2150.25

2580.30

500

334.91

514.72

1029.44

1544.16

2058.88

2573.36

3088.32

Figura 2.3.Tabla de área promedio de los conductores eléctricos de cobre suave o recocido, con aislamiento tipo tw, thw y vinanel 900.

25

CALIBRE A. W. G. O M. C. M.

ÁREA DEL COBRE EN

mm2

ÁREA TOTAL ÁREA TOTAL DE ACUERDO AL CALIBRE Y AL CON TODO Y NÚMERO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS, PARA AISLAMIENTO SELECCIONAR EL DIÁMETRO DE LAS TUBERÍAS

mm2

SEGÚN LA TABLA No 4.

2 A L A M B R

E

C

A

B

L

E

S

3

4

5

6

14

2.08

5.90

11.80

17.70

23.60

29.50

35.40

12

3.30

7.89

15.78

26.67

31.56

39.45

47.34

10

5.27

12.32

24.64

36.96

49.28

61.60

73.92

8

8.35

21.16

42.32

63.48

84.64

105.80

126.96

14

2.66

6.88

13.76

20.64

27.52

34.40

41.28

12

4.23

9.29

18.58

27.87

37.16

46.45

55.74

10

6.83

14.66

29.32

43.98

58.64

73.30

87.96

8

10.81

24.98

49.96

74.94

99.92

124.90

149.88

6

12.00

34.21

68.42

102.63

136.84

171.05

205.26

4

27.24

55.15

110.30

165.45

220.60

275.75

330.90

2

43.24

77.13

154.26

231.39

308.52

385.65

462.78

0

70.43

123.50

247.00

370.50

494.00

617.50

741.00

00

88.91

147.62

295.24

442.86

590.48

738.10

885.72

000

111.97

176.71

353.42

530.13

706.84

883.55

1060.26

0000

141.23

211.24

422.48

633.72

844.96

1056.20

1267.44

250

167.65

261.30

522.60

783.90

1045.20

1306.50

1567.80

300

201.06

302.64

605.28

907.92

1210.56

1513.20

1815.84

400

268.51

384.29

768.58

1152.87

1537.16

1921.45

2305.74

500

334.91

463.00

925.00

1389.00

1852.00

2315.00

2778.00

Figura 2.4 Tabla de área promedio de los conductores eléctricos de cobre suave o recocido, con aislamiento vinanel nylon.

26

ÁREAS INTERIORES EN mm2

DIAM ETROS NOMINALES PULGADAS

PARED DELGADA

PARED GRUESA

mm.

40%

100%

40%

100%

½

13

78

196

96

240

¾

19

142

356

158

392

1

25

220

551

250

624

1¼

32

390

980

422

1056

1½

38

532

1330

570

1424

2

51

874

2185

926

2316

2½

64

----

----

1376

3440

3

76

----

----

2116

5290

4

102

----

----

3575

8938

2½X2½

65 X 65

1638

4096

4X4

100 X 100

4000

10000

6X6

150 X 150

9000

22500

Figura 2.5 Tabla de diámetros y áreas interiores de tubos conduit y ductos cuadrados.

Reactivos de la unidad II 1. Explicar que es una instalación eléctrica 2. Explica los siguientes conceptos:  Conductor eléctrico  Calibre de un conductor  Canalización 27

      

Protección eléctrica Potencia eléctrica Corriente corregida Factor de potencia Factor de corrección Factor de utilización Aislamiento

3. Realizar una tabla descriptiva de los componentes principales de una instalación eléctrica.

Práctica II. Desarrollo de un catálogo de símbolos. Objetivo: Que el alumno adquiera habilidad en el manejo de AUTOCAD, refuerce su conocimiento en los símbolos de tal manera que pueda desarrollar la capacidad de interpretación de diagramas eléctricos. Con el apoyo del formato general de práctica, presentar su reporte.

Práctica III. Conexiones eléctricas en baja tensión. Objetivo: Que el alumno conozca físicamente los principales dispositivos y materiales eléctricos que se usan, así como la adquisición de la habilidad para manejar las herramientas necesarias para implementar los circuitos eléctricos propuestos. Con el apoyo del formato general de práctica, presentar su reporte.

Práctica IV. Desarrollo de planos y diagramas eléctricos. Objetivo: Que el alumno mediante el apoyo del software AUTOCAD dibuje planos y diagramas eléctricos propuestos, cumpliendo los lineamientos que marca la norma. Con el apoyo del formato general de práctica, presentar su reporte. 4. Realizar un diagrama de flujo para determinar la capacidad y selección del calibre del conductor, canalización, dispositivo de protección y tipo de aislamiento. 5. Calcular el calibre de los conductores eléctricos por corriente (alimentadores generales) y el diámetro de la tubería cónduit en que deben alojarse para una instalación de utilización que tiene una carga total instalada de 28000 watts, resultado de sumar sólo cargas monofásicas como alumbrado y contactos sencillos (casa habitación, edificios de departamentos, oficinas, pequeños comercios, etc.). 28

6. Calcular el calibre de los conductores eléctricos con aislamiento tipo THW y el diámetro de la tubería cónduit pared delgada en que deben alojarse, para una línea monofásica a 2 hilos que debe transportar una corriente de 24 Amperes a una temperatura ambiente de 30°c, así como de acuerdo al calibre resultante escoger la protección contra sobrecorriente. 7. En parejas realizar una verificación en la instalación eléctrica de cada una de las áreas de la UTSOE, para asegurar que la selección del conductor, la canalización y la protección fue determinada adecuadamente. 8. Identificar los símbolos utilizados en el diagrama siguiente:

Figura 2.3. Distribución de alumbrado y contactos de una habitación

9. En el taller de la escuela realizar un programa de mantenimiento detallado, de la instalación eléctrica conforme a la tabla 2.

29

III. Calidad y uso eficiente de la energía eléctrica Resultado de aprendizaje Elaborará, a partir de un caso, una propuesta de ahorro y uso eficiente de la energía eléctrica que incluyan - Tarifas y cálculos de consumo de energía eléctrica - Propuesta de corrección del factor de potencia. - Efectos de armónicos en los equipos e instalaciones - Propuesta y resultados esperados

3.1. Conceptos de facturación de energía eléctrica 3.1.1. Parámetros que intervienen en la facturación del consumo de la energía Generalmente son tres los conceptos que se consideran para formular las facturas de consumo de energía eléctrica: la demanda máxima, la energía consumida y el factor de potencia. 3.1.2. Los cargos por concepto de la demanda. Se basan en los costos de generación de la energía eléctrica, de la transmisión y de la distribución de la misma, tomando en cuenta los medios disponibles para tal efecto. Se incluyen aquí los cargos redituables de la inversión, incluyendo intereses, impuestos, amortizaciones, etc. En el caso de los cargos por concepto de energía, se comprenden los gastos de combustible, mantenimiento y otros gastos relacionados con la operación. 3.1.2.1. Cargos por demanda máxima. Entre mayor sea la demanda de energía en un momento dado por un período de 15 minutos, más alto será también el cargo por demanda. Entre más uniformemente se pueda repartir el consumo de energía eléctrica en una planta. más bajo será el cargo por demanda. 3.1.2.2. Cargos por energía consumida Los costos de operación de la parte de la factura de consumo de energía eléctrica se basan en el número de kWh registrados en el término de cierto período. Para establecer comparaciones, tómese en consideración este período de facturación. El número de días de trabajo y el número de días cubiertos tendrán diferencias. 3.1.2.3. Cargos por bajo factor de potencia Debido a que la compañía suministradora tendrá que transmitir una corriente mayor a un sistema con bajo factor de potencia, que si hacia otro cuyo factor de 30

potencia sea más alto, se ha introducido una cláusula al respecto para llevar a cabo la facturación. Esta cláusula ofrece una reducción en las cuotas de consumo para cargas con factor de potencia alto, o impone una multa si el factor de potencia es bajo.

3.1.3. Estructura de las tarifas La estructura de las tarifas por consumo de energía eléctrica se basa en los costos de suministro a los usuarios, por lo cual se han tomado en cuenta las diferencias regionales, estaciones del año, horarios de consumo, nivel de la tensión de suministro y la demanda; para lo cual se remite a las siguientes tablas que se sugiere como trabajo de investigación: - Tabla de cuotas aplicables por región, por tarifa, por periodo(hora x día) - Tabla de periodos tarifarios aplicables por región y por tarifa - Tabla de factores de reducción aplicable por tarifa y por región 3.1.3.1. Tipos de tarifas Los diferentes tipos de tarifas se clasifican de acuerdo al nivel de tensión que corresponde a las magnitudes siguientes: Baja tensión < 1 kV 1 kV < Media tensión < 35 kV 35 kV < Alta tensión, subtransmisión Alta tensión > 220 kV

< 220 Kv

Las clasificaciones se muestran a continuación (Fuente CONAE):

31

BAJA TENSIÓN 1 1-A

1-B

1-C

1-D

1-E 2 3 5 5-A 6 7 9

SERVICIO DOMESTICO SERVICIO DOMESTICO PARA LOCALIDADES CON TEMPERATURA MEDIA MINIMA EN VERANO DE 25 GRADOS CENTIGRADOS SERVICIO DOMESTICO PARA LOCALIDADES CON TEMPERATURA MEDIA MINIMA EN VERANO DE 28 GRADOS CENTIGRADOS SERVICIO DOMESTICO PARA LOCALIDADES CON TEMPERATURA MEDIA MINIMA EN VERANO DE 30 GRADOS CENTIGRADOS SERVICIO DOMESTICO PARA LOCALIDADES CON TEMPERATURA MEDIA MINIMA EN VERANO DE 31 GRADOS CENTIGRADOS SERVICIO DOMESTICO PARA LOCALIDADES CON TEMPERATURA MEDIA MINIMA EN VERANO DE 32 GRADOS CENTIGRADOS SERVICIO GENERAL HASTA 25 KW DE DEMANDA SERVICIO GENERAL PARA MAS DE 25 KW DE DEMANDA SERVICIO PARA ALUMBRADO PUBLICO SERVICIO PARA ALUMBRADO PUBLICO SERVICIO PARA BOMBEO DE AGUAS POTABLES O NEGRAS, DE SERVICIO PUBLICO SERVICIO TEMPORAL SERVICIO PARA BOMBEO DE AGUA PARA RIEGO AGRICOLA EN BAJA TENSION

Figura 3.1. Tabla de tarifas en baja tensión (Fuente CONAE).

MEDIA TENSIÓN 9-M O-M

H-M

HM-R HM-RF HM-RM

SERVICIO PARA BOMBEO DE AGUA PARA RIEGO EN MEDIA TENSION TARIFA ORDINARIA PARA SERVICIO GENERAL EN MEDIA TENSION, CON DEMANDA MENOR A 100 kW TARIFA HORARIA PARA SERVICIO GENERAL EN MEDIA TENSION, CON DEMANDA DE 100 kW O MAS TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA FALLA Y MANTENIMIENTO EN MEDIA TENSION TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA FALLA EN MEDIA TENSION TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA MANTENIMIENTO PROGRAMADO EN MEDIA TENSION

Figura 3.2. Tabla de tarifas en baja tensión media Tensión (Fuente CONAE). 32

ALTA TENSIÓN HS

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO GENERAL EN ALTA TENSION, NIVEL SUBTRANSMISION

H-SL

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO GENERAL EN ALTA TENSION, NIVEL SUBTRANSMISION, PARA LARGA UTILIZACION

H-T

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO GENERAL EN ALTA TENSION, NIVEL TRANSMISION

H-TL

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO GENERAL EN ALTA TENSION, NIVEL TRANSMISION PARA LARGA UTILIZACION

HS-R

HS-RF

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA FALLA Y MANTENIMIENTO EN ALTA TENSION, NIVEL SUBTRANSMISION TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA FALLA EN ALTA TENSION, NIVEL SUBTRANSMISION

HS-RM

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA MANTENIMIENTO PROGRAMADO EN ALTA TENSION, NIVEL SUBTRANSMISION

HT-R

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA FALLA Y MANTENIMIENTO EN ALTA TENSION, NIVEL TRANSMISION

HT-RF

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA FALLA EN ALTA TENSION, NIVEL TRANSMISION

HT-RM

TARIFA HORARIA PARA SERVICIO DE RESPALDO PARA MANTENIMIENTO PROGRAMADO EN ALTA TENSION, NIVEL TRANSMISION

I-15

TARIFA PARA SERVICIO INTERRUMPIBLE

I-30

TARIFA PARA SERVICIO INTERRUMPIBLE

Figura 3.3. Tabla de tarifas en alta Tensión (Fuente CONAE)

3.1.4. Cálculo del consumo y costo de la energía eléctrica. 3.1.4.1. Demanda Facturable Definida a través de la relación de demandas en los diferentes periodos y se determina como sigue para cada una de las tarifas y regiones indicadas. Para las tarifas H-M, H-S, H-T, H-SL, H-TL, en las regiones Baja California Sur, Centro, Noreste, Norte, Noroeste, Peninsular y Sur, tenemos: DF = DP + FRI * max(DI - DP,0) + FRB * max(DB - DPI,0) Para las tarifas H-S, H-T, H-SL, en la región de Baja California tenemos: DF = DP + 0.199* max(DS-DP,0)+FRI * max(DI - DPS,0) + FRB * max(DB DPSI,0) 33

Donde: DF

Demanda facturable

DP

Demanda máxima medida en el periodo de punta

DS

Demanda máxima medida en el periodo de semipunta

DI

Demanda máxima medida en el periodo intermedio

DB

Demanda máxima medida en el periodo base

DPS

Demanda máxima medida en los periodos de punta y semipunta

DPI

Demanda máxima medida en los periodos de punta e intermedio

DPSI intermedio

Demanda máxima medida en los periodos de punta, semipunta e

max Significa máximo, es decir, que cuando la diferencia de demandas entre paréntesis sea negativa, ésta tomará el valor de 0 FRI y FRB Son factores de reducción y su valor depende de la tarifa y la región a la que se haga referencia.

3.1.4.2. Ejemplo del cálculo de la facturación eléctrica Determinar el costo de la energía eléctrica para una empresa cuyos datos son: Datos del recibo de energía eléctrica Tarifa: H-M Región: Central Periodo: 11-Jun-05 al 11-Jul-05 Tarifa: H-M Región Central, Cargos de energía de junio y julio de 2005 Consumos kW kWh Punta 1,410 94,193 Inter. 1,402 502,789 Base 1,365 285,956 Demanda facturable: 1,410 kW FP: 0.91458 Solución: Bonificación por factor de potencia 34

%Bonificacion=1/4*[1-(0.9/0.9146)]*100=0.4% Cálculo demanda facturable Si tenemos que: FRI = 0.3 DP = 1,410 DI = 1,402 DB = 1,365

FRB = 0.15 DI - DP = 1,402 - 1,410 = - 8 DPI = max(DI : DP) = 1,410 DB - DPI = 1,365 – 1410 = - 45

Y de la fórmula de demanda facturable DF = DP + FRI * max(DI - DP,0) + FRB * max(DB - DPI,0) Sustituyendo DF = 1,410 + (0.3 * 0) + (0.15 * 0) = 1,410 Por lo que: Demanda Facturable (DF) = 1,410 kW

Con el dato de la demanda facturable y los consumos en los diferentes periodos punta intermedio y base; así como el % de bonificación por alto factor de potencia, se calcula en la siguiente tabla el costo total de la energía consumida.

Cargos

Valor

Consumo en punta Consumo en intermedio Consumo en base

94,193 kWh

Demanda facturable

502,789 kWh

Cargo

96,649.32 Se aplican cargos de junio y julio

285,956 kWh

1,410 kW

Total ($)

119,144.73 203,537.37

Total consumo

419,331.41

Se aplican cargos de junio y julio Total demanda

93,284.04

Total consumo y demanda

512,615.45

35

93,284.04

Bonificación por F.P. mayor a 0.90

IVA (15%)

$ 512,615.45

- 2,050.46 - 0.4 %

$ 510,564.98

Total energía eléctrica

510,564.98

15 %

76,584.75

Total a facturar

587,149.80

Figura 3. 4. Tabla de cálculo del costo total de la energía consumida.

3.2. Factor de potencia 3.2.1. Efectos, ventajas y desventajas del factor de potencia El factor de potencia es un indicador de la eficiencia con que se está utilizando la energía eléctrica, para producir un trabajo útil, es decir, es el porcentaje de la potencia entregada por la empresa eléctrica que se convierte en trabajo en el equipo conectado. En otras palabras, el factor de potencia se define como la relación entre la potencia activa (kW) usada en un sistema y la potencia aparente (KVA) que se obtiene de la compañía eléctrica. El rango de valores posibles del factor de potencia (fp) varía entre 0 y 1. Un bajo factor de potencia significa pérdidas de energía, lo que afecta la eficiencia en la operación del sistema eléctrico. Se penaliza con un recargo adicional en la factura eléctrica a las empresas que tengan un factor de potencia inferior a 0.9 o 0.95 según su potencia demandada. 3.2.2. Métodos de corrección del factor de potencia Cuando se tiene un bajo factor de potencia, se tienen costos adicionales que repercuten negativamente en la facturación del cliente, por lo que debe solucionarse el problema mediante la instalación de bancos de capacitores eléctricos. Corregir el bajo factor de potencia en una instalación es un buen negocio, no sólo porque se evitarán las multas en las facturas eléctricas, sino porque los equipos operarán más eficientemente, reduciendo los costos por consumo de energía. En seguida se muestra una metodología para determinar factor de potencia actual y el nuevo al que se quiere llegar, así como su corrección: 1.- Se identifica y determinan la potencia activa(P), reactiva(Q), aparente(S) y el factor de potencia actual. Cos Θ=P/S, S=√ P2+Q2

, Q=S(Sen Θ) 36

2.- Se determina el ángulo de desfasamiento con la fórmula: Θ=Cos-1 (P/S) 3.- Se determina la cantidad de potencia reactiva necesaria para corregir el factor al valor nuevo. Qc = Qa - Qn

Qc

Qc=P(tan Θ) - P(tan β)

S

Qa Qn

β

θ P

Figura No. 3.5. Triangulo de potencias 3.2.3. Procedimiento para seleccionar el banco de capacitores Una vez que se determina la cantidad de potencia reactiva necesaria para corregir el factor de potencia, 1. Se selecciona el banco de capacitores de acuerdo al nivel de tensión donde se vaya a ubicar. 2. Se selecciona considerando el valor de potencia inmediato superior de la tabla que proporciona el proveedor 3. Se determina si se quiere con conexión y desconexión automática ó manual

3.2.4. Ejemplo de corrección del factor de potencia Determinar la capacidad del banco de capacitores para elevar el factor de potencia de 0.7 a 0.95. Si se tiene una potencia total conectada de 373 kw; así como la cantidad de potencia que se libera del transformador con la medida correctiva. Datos: P = 373 Kw. F.P. actual = 0.7 F.P. nuevo = 0.95 Fórmula Qc = Qa – Qn

37

Solución Si Cos Θ = 0.7 y Cos β = 0.95 Entonces Θ = Cos-1 0.7 = 45.57 y β = Cos-1 0.95 = 18.19 Si Qc = P(tan Θ) - P(tan β) Entonces Qc = 373(tan 45.57)-373(tan 18.19) = 380.49 - 122.56=257.93 KVAR La cantidad de potencia que se libera del transformador es: Sliberada = Sa - Sn Si Sa = P/(Cos Θ) y Sn = P/(Cos β) Entonces Sa = 373/(Cos 45.57) = 532.82 KVA y Sn = 373/(Cos 18.19) = 392.62 KVA por lo que Sliberada = 532.82-392.62 = 140.2 KVA

3.3. Calidad y uso eficiente de la energía eléctrica 3.3.1. Metodología para realizar un programa de ahorro de energía Existen múltiples formas de establecer un proyecto de ahorro de energía, ya que para eso depende múltiples factores como, la cantidad de carga instalada, el tipo de cargas, el alcance, los objetivos que se pretendan, entre otros. Lo que se puede hacer es establecer etapas generales ó estándar, entre las que se pueden mencionar están: 1.2.3.4.5.6.7.-

Análisis del sistema eléctrico, en cuanto a la cantidad, tipo de la carga Determinación del diagnóstico y estado actual del sistema Objetivos que se pretenden lograr Determinación de los materiales a emplear Propuesta y evaluación de la viabilidad del proyecto Implementación Seguimiento.

3.3.2. Formas de generación de energía eléctrica alterna Los alternadores, por su parte, convierten energía mecánica en eléctrica, constan de un elemento giratorio (rotor), accionado por una turbina el cual, al 38

girar en el interior de un campo magnético, induce en sus terminales de salida un determinado voltaje. Este tipo de electricidad se denomina corriente alterna. Los alternadores y generadores de corriente alterna producen cerca del 95% de la energía eléctrica que se consume en todo el mundo. En la mayoría de los casos, esta energía es de origen térmico, es decir, es decir se inicia quemando combustibles fósiles como el petróleo, el carbón y el gas natural. El calor desarrollado se emplea para calentar agua y transformarla en vapor. Este vapor, a su vez, se utiliza para mover enormes turbinas que hacen funcionar grandes alternadores. Así funcionan las centrales termoeléctricas. Otras fuentes alternativas de energía son los saltos de agua, la luz solar, la energía del viento, el movimiento de las olas, el calor natural de la tierra, la fusión atómica, etc. La disponibilidad de fuentes para producir electricidad es un elemento clave del progreso industrial, el bienestar del hombre y la conservación del medio ambiente. La corriente alterna como su nombre lo dice tiene un comportamiento variante en el tiempo, dicho comportamiento facilita su manejo ya que gracias a ello se pueden variar sus parámetros eléctricos de tal manera que se pueden transportar grandes cantidades de potencia a grandes distancias.

Figura No. 3.6. ¿Como se genera la corriente eléctrica?

Como se muestra en el esquema anterior el equipo que se utiliza para tal efecto es el altenador, el cual requiere un impulso de movimiento giratorio para que por medio del principio de inducción se produzca la energía alterna.

39

Existen varias formas de impulsar al generador y de acuerdo a la forma y tipo del primomotor que le imprime la energía mecánica, se clasifican las plantas de generación de energía eléctrica alterna, entre las que están: Plantas Termoeléctricas, las cuales utilizan la energía térmica para mover una turbina y esta a su vez al generador. Plantas Hidroeléctricas las cuales utilizan la energía potencial del agua para mover una turbina y ésta a su vez al generador. Plantas Eólicas, las cuales utilizan la energía cinética del aire, para impulsar un ventilador y éste a su vez al generador Plantas Núcleoeléctricas las cuales aprovechan la energía de Fisión de elementos radiactivos para generar energía calórica para calentar agua y generar vapor para mover una turbina y esta a su vez al generador Plantas Mareomotriz, las cuales aprovechan la marea para almacenar agua y aprovechar su energía potencial.

3.3.3. Concepto y efecto de las distorsiones armónicas

Las componentes armónicas de frecuencia tienen valores de números enteros o bien, son múltiplos del valor entero de la componente de la frecuencia fundamental. Las armónicas causan la deformación de la onda senoidal de voltaje y/o corriente cuando se combinan. Éstas son originadas por cargas no lineales como: sistemas de cómputo, fotocopiadoras, aparatos domésticos, ventiladores, controladores de velocidad, iluminación, hornos de arco, entre otros. Los efectos provocados por las distorsiones armónicas van desde la falla prematura de equipos electrónicos hasta la posibilidad de provocar pérdidas en la capacidad de la potencia entregada por el sistema. Existen medidas que tienden a la corrección y reducción de las distorsiones armónicas, como la utilización de condensadores como filtros de protección. La reducción o eliminación de éstas perturbaciones armónicas no es tan sencilla, se requiere de inversiones costosas ya sea en estudios estadísticos y en equipos. Pero recuerde que todas estas medidas tienden a mejorar la calidad de la energía utilizada en su empresa, obtener un buen funcionamiento en sus equipos y una reducción en su facturación eléctrica.

40

Figura No. 3.7. Superposición de armónicas sobre la onda fundamental.

Reactivos de la unidad III 1. Explicar la importancia que tiene el uso eficiente de la energía eléctrica 2. Explica los siguientes conceptos:  Tarifa eléctrica  Facturación  Demanda Facturable  Demanda máxima  Cargo y bonificación en el recibo por bajo y alto factor de potencia  Periodo de facturación  Factor de reducción  Horario punta, base e intermedio  Cargos por demanda máxima  Cargos por energía consumida  Armónicos 3. Realizar un diagrama de flujo para indicar las etapas que comprende un proyecto de ahorro de energía eléctrica. 4. Qué efectos provocan las armónicas en los sistemas y equipos eléctricos 5. Explica las formas para generar la energía alterna 6. Calcular el costo de la energía eléctrica si se tiene: Datos del recibo de energía eléctrica Tarifa: H-S Región: Central Periodo: 10-Ene-10 al 10-Feb-10 Tarifa: H-s Región Central, Cargos de energía de Enero a Febrero de 2010

41

Consumos: kW kWh Punta 1,600 105,193 Inter. 1,596 702,789 Base 1,550 385,956 Demanda facturable: 1,600 Kw FP: 0.95

7. Determinar la capacidad del banco de capacitores para elevar el factor de potencia de 0.85 a 0.92. Si se tiene una potencia total conectada de 373 kw; así como la cantidad de potencia que se libera del transformador con la medida correctiva.

8. Práctica V. Medición de parámetros eléctricos Objetivo: Que el alumno conozca físicamente los instrumentos de medición de parámetros eléctricos y adquiera habilidad para usarlos al realizar mediciones eléctricas. Con el apoyo del formato general de práctica presentar su reporte. 9. Análisis de caso I. Si en el taller pesado de mecánica se tuviera una operación contínua de las máquinas con un porcentaje de utilización del 90% de toda la carga instalada. Analizar y determinar si se tendría un problema por bajo factor de potencia, si fuera afirmativo, sustentarlo y determinar su corrección, de manera que se muestren los resultados y conclusiones.

10. Análisis de caso II Suponiendo que en el sistema de alumbrado exterior de los pasillos de la UTSOE, se tienen lámparas de vapor de sodio de baja eficiencia y se pretende implementar un proyecto de ahorro de energía al sustituir dichas lámparas por ahorradoras. Determinar el impacto, económico y ambiental que esto pudiera tener, con su debida justificación.

42

IV. Plantas de emergencia Resultado de aprendizaje. Seleccionará una planta de emergencia para una necesidad dada tomando en cuenta sus características operativas y elaborará un plan de mantenimiento que incluya: - Descripción de los elementos. - Actividades y periodicidad de mantenimiento. - Procedimiento de puesta en marcha.

4.1. Clasificación y componentes de plantas de emergencia 4.1.1. Función de una planta de emergencia. El objetivo de una planta de emergencia es proporcionar potencia cuando la alimentación normal se pierde.

Figura 4.1. Generador auxiliar eléctrico (Planta de emergencia).

4.1.2. Clasificación de plantas de emergencia. Existen generalmente tres tipos de plantas de emergencia: a) A base de gas LP o natural b) Gasolina c) Diesel, Varían las capacidades desde 15 hasta 2000 kW, generalmente son ruidosas y trabajan con sistemas de enfriamiento.

43

4.1.3. Funcionamiento y operación de una planta de emergencia. Una planta de emergencia operando con motor diesel puede ser de inyección mecánica o electrónica y tiene los siguientes sistemas (ver figura): a) Combustible. Este sistema debe ser capaz de entregar un suministro limpio y continuo, y debe estar respaldado por un depósito de combustible de acuerdo a la potencia del grupo. Además es recomendable tener un depósito extra de mayor capacidad para evitar paros de falla. b) Admisión de aire. El aire admitido al motor debe ser limpio y frío, además de tener filtros con dispositivo de restricción de aire. c) Enfriamiento. Este sistema consta de un radiador, termostato y un ventilador de acuerdo a la capacidad de enfriamiento requerida. d) Lubricación. Se utiliza una bomba de engranes, paletas o pistones para mover el aceite, la cual es movida por el árbol de levas. La bomba de aceite debe garantizar un caudal y presión variable ya que trabaja en función de las revoluciones del motor. e) Eléctrico. Este sistema trabaja de 12 a 24 V en C.C. , contando con un alternador para cargar la batería. f) Arranque. Para lograr arrancar el motor y vencer la inercia se requiere de un motor eléctrico C.C. g) Protección. Existen manómetros para monitorear la presión, así como sensores para temperatura.

Figura 4.2. Planta de emergencia operando con motor diesel.

4.2. Cálculo de capacidad de una planta de emergencia 4.2.1. Parámetros de capacidad de una planta de emergencia. El tamaño de una planta de emergencia para una instalación industrial o comercial se determina basándose en los KW de operación o KW a rotor bloqueado que habrá de tener la misma.

44

Otra manera de calcular la capacidad de una planta de emergencia es incrementar las cargas un porcentaje, esto es si la carga más grande de un motor se arranca antes que otras cargas, la capacidad de ese motor en KW se multiplica por el 125%. Los KW del segundo motor más grande se multiplica por el 125% y se suma a los KW del primer motor y así sucesivamente motores adicionales. Además las cargas de alumbrado y resistivas se calculan al 100% del valor en KW de cada carga y se suman a las otras cargas. Así si se tuvieran las siguientes cargas: Cargas Motor 1 Motor 2 Carga de alumbrado

KW a rotor bloqueado 500 KW 250 KW 11 KW

KW de operación 100 KW 75 KW 10 KW

Solución: Cargas Motor 1 Motor 2 Carga de alumbrado Cálculo

KW a rotor bloqueado 500 KW 250 KW 11 KW

KW de operación

KW de Arranque

100 KW 75 KW 10 KW

100 KW 75 KW 10 KW

500+250+11

100+75+10

100*1.25 = 125 KW 75 *1.25 = 93.75 KW 10 *1.00 = 10 KW

761 KW

185 KW necesarios para operar

228.75 KW necesarios para arrancar

4.2.2. Especificaciones de una planta de emergencia. Una planta de emergencia debe poderse arrancar y conectarse a la carga en forma manual o automática, en un lapso que puede variar entre 5 y 15 segundos, dependiendo de la capacidad de la misma. Deben ser capaces de suministrar potencia durante al menos 2 horas de operación a plena capacidad. La planta debe ser instalada en un local destinado exclusivamente para ello y de amplitud suficiente para su operación y mantenimiento, además de estar adecuadamente ventilado. Debe contar con un equipo manual o automático de transferencia de alimentación normal a la planta propia. Existen tamaños comerciales de motores de combustión para plantas de emergencia, tal como se ve en la tabla1.

45

Tabla 4.1. Tamaños comerciales de motores de combustión interna para generadores en plantas de emergencia Diesel.

4.3. Mantenimiento a plantas de emergencia 4.3.1. Requerimientos de mantenimiento. 1. Es recomendable que no esté restringido la circulación de aire de enfriamiento, tanto del generador como del motor. 2. La generación de ruidos anormales y vibraciones puede ser resultado de desgaste o daño de los rodamientos. En este caso es necesario reemplazar. Otro causante puede ser delineamiento en tuercas o tornillos. 3. Realizar el cambio de aceite como lo recomienda el fabricante, en caso de salir humo negro por el escape puede ser por sobrecarga en el motor. 4. Verificación de cables de suministro eléctrico.

4.3.2. Procedimientos básicos en una rutina de mantenimiento. a) comprobación diaria del nivel del combustible b) medición del voltaje de la(s) batería(s) c) temperatura del refrigerante (cuando aplica). Aparte de los puntos anteriores que son los básicos, se tendrá que seguir las rutinas de mantenimiento y anotación en bitácora de cada uno de los puntos que 46

vienen en el Manual de mantenimiento del: Generador, Motor de Combustión Interna, Tablero de Transferencia (Equipo que controla el arranque, paro de la planta así como la alimentación de la carga de la fuente de energía del suministro principal o la del generador).

Reactivos de la unidad IV 1.- Explicar la importancia y utilidad de las plantas de emergencia 2.- Explica los siguientes conceptos:  Primo motor  Alternador  Sistema de enfriamiento  Sistema de combustión  Sistema de arranque  Tablero de transferencia 3.- Realizar una tabla descriptiva de los componentes principales de una planta de emergencia. 4.- Realizar una tabla descriptiva de los tipos principales de plantas de emergencia. Práctica VI. Identificación física de los elementos de una planta de emergencia. Objetivo: Que el alumno identifique y conozca sus características de algunos tipos de plantas de emergencia reales, de tal manera que adquiera competencias para poder determinar su capacidad y selección. Con el apoyo del formato general de práctica, presentar su reporte. 5- Realizar un diagrama de flujo para determinar la capacidad y selección de una planta de emergencia 6.- Determinar la capacidad de una planta de emergencia para abastecer un hospital cuya carga eléctrica es de 28000 watts. Seleccionar de acuerdo a condiciones ambientales húmedas y temperaturas de 40 grados. 7.- Realizar un programa de mantenimiento considerando las recomendaciones del fabricante de una planta de emergencia.

47

A.

Proyecto de la asignatura

A.1. Proyecto Integrador La siguiente tabla muestra la descripción de las características del proyecto final de la materia. Nombre del proyecto

Diseño y desarrollo de la instalación eléctrica para el taller de maquinados de la empresa BOMSA S. A. de C. V. Introducción La empresa BOMSA S. A de C. V. por la expansión en sus operaciones ha decidido establecer su propio taller de maquinados, por lo que tiene la necesidad de hacer su instalación eléctrica para dicho taller, incluyendo una planta de emergencia para los equipos críticos. Objetivo Diseñar y desarrollar una instalación eléctrica de baja tensión y su programa de mantenimiento, desde la capacidad y selección de la subestación hasta su distribución en las áreas del taller a partir de la memoria de cálculo, planos y diagramas eléctricos, considerando aspectos de seguridad y normas para garantizar el suministro de energía eléctrica, así como el uso eficiente de la energía, considerando aspectos de calidad. Descripción general Este es un proyecto real del contexto en el que el alumno reforzará sus conocimientos y habilidades, adquirirá experiencia con la práctica real reforzando su confianza en sí mismo y seguridad, de tal suerte que se generen actitudes propositivas y proactivas para trabajos futuros en su desarrollo profesional al sentirse con las competencias apropiadas. Descripción del desarrollo de Con las competencias adquiridas en la cada una de las etapas en primera unidad el alumno tendrá la las diferentes unidades capacidad de determinar la subestación que alimentará al taller En la segunda unidad el alumno adquiere competencias, para poder determinar los calibres y capacidades de 48

conductores, canalizaciones y dispositivos de protección, así como su selección, desarrollar sus planos y diagramas . En la tercera unidad el alumno aprende a considerar todos los factores para eficientar el uso de la energía eléctrica. En la cuarta unidad el alumno adquiere la capacidad de determinar y seleccionar las unidades de respaldo de energía

Descripción del producto final a ser entregado y las condiciones de entrega

Adicional a lo anterior en una nueva modalidad de los proyectos tradicionales de instalaciones eléctricas, el alumno también adquiere conocimientos para brindar un plus, ya que considera en el proyecto recomendaciones de buen uso de la energía y de las instalaciones, para su conservación con calidad, seguridad y menor costo. El diseño del proyecto debe ser entregado como un manual que considere su forma de instalación, operación y mantenimiento, con memorias de cálculo sustentadas en forma técnica y normativa, diagramas y planos eléctricos revisados y aprobados, tanto por el experto técnico como por la unidad verificadora; así como un listado de recomendaciones de operación y mantenimiento. La instalación física se entrega con pruebas reales y sin fallas de operación y póliza de garantía, con firma de recibido y aprobado en formato de entrega-recepcción. Otro aspecto importante a considerar son los tiempos y costos, que se consideran desde un principio en las relaciones contractuales y van a depender del tamaño y tipo del proyecto.

49

B.

Instrumentos de Evaluación

Los instrumentos de evaluación a emplear son la lista de cotejo, la guía de observancia y la rúbrica. La lista de cotejo será la misma para las seis prácticas propuestas durante el curso una sola por cada alumno. En ella se contemplan los tres aspectos del saber, que son Saber Ser, Saber conocer y saber hacer, posee además una identificación, un campo para los datos de la materia y el alumno, un campo para plasmar el cumplimiento, un campo para la retroalimentación y un último para las aprobaciones. La guía de observancia servirá para evaluar cada una de las unidades temáticas de la materia contemplando en sus campos además de la identificación general, los diferentes rasgos del ser, saber y hacer. La rúbrica es un formato único para dar una evaluación final de la materia a partir del proyecto integrador, considerando los desempeños por unidad. Dichos instrumentos se presentan a continuación:

50

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL SUROESTE DE GUANAJAUTO LISTA DE COTEJO EVIDENCIA DE PRACTICAS

DATOS GENERALES NOMBRE DEL ALUMNO: GRUPO: FECHA: ASIGNATURA: Instalaciones Eléctricas NOMBRE DEL PROFESOR:

SER

P1

P2

P3

P4

P5

P6

Puntualidad El alumno se presenta dentro de la tolerancia establecida en las políticas de curso y reglamentos vigentes.

Trabajo en equipo El alumno participa activamente en su equipo.

Respeto El trato hacia los demás es correcto y respetuoso.

Limpieza y orden El área de trabajo se mantiene limpia y en orden, en particular al concluir la práctica.

Material Se inicia la práctica con el material solicitado completo.

Equipo y herramientas Se inicia la práctica con el equipo y herramientas solicitadas completas.

Medidas de seguridad Se siguen las medidas de seguridad en el uso de herramientas y en particular en el uso de la electricidad.

SABER Realizó y contestó los reactivos propuestos Presentó en tiempo y forma sus resultados y su análisis Presentó en tiempo y forma sus conclusiones

HACER Participó del desarrollo de la práctica Utilizó las herramientas y equipos adecuadamente Terminó en forma completa la práctica Tuvo Funcionalidad su desarrollo

OBSERVACIONES

Domina el contenido

Todavía no domina el contenido

Profesor

Alumno

51

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL SUROESTE DE GUANAJAUTO RÚBRICA EVIDENCIA DE DESEMPEÑO

Criterio Diseñar, desarrollar y mantener subestaciones con base a normas, seguridad y aspecto técnico

Excelente (10)

NIVEL DE DESEMPEÑO Bueno (8) Suficiente (7)

Insuficiente(5)

Puede determinar la capacidad y selección de una subestación, así como el mantenimiento a sus equipos y programarlo

Conoce las subestaciones y tiene la capacidad de darles mantenimiento

Conoce lo que es una subestación y para que sirve, así como sus partes

No tiene el mínimo conocimiento de lo que es una subestación, ni para que sirve

Puede diseñar, llevar a cabo y mantener instalaciones eléctricas

Puede realizar instalaciones eléctricas a partir de un plano

Conoce las instalaciones eléctricas y tiene idea de cómo hacerlas

No conoce los elementos de la instalación y menos sus función de cada uno de sus elementos

Puede diseñar y desarrollar proyectos de ahorro de energía

Conoce algunas medidas de ahorro, las puede implementar pero no su fundamento

Conoce algunas formas de ahorrar energía

No tiene idea de lo que es un proyecto de ahorro de energía

Puede determinar la capacidad y selección de una planta de emergencia, así como el mantenimiento a sus equipos y programarlo

Conoce las plantas de emergencia y conoce el mantenimiento que se les da

Conoce para que sirve una planta de emergencia y su importancia y sus elementos principales

No conoce las plantas de emergencia, ni para que sirven

30% Diseñar, desarrollar y mantener instalaciones de baja tensión desde un aspecto técnico, seguro y normativo 30% Determinar y establecer proyectos de ahorro de energía, con base en el aspecto técnico, seguro y normativo 20% Determinar y seleccionar platas de emergencia en base a aspectos técnicos, seguros y normativos 20%

Puntuación Total

Observaciones:

Firma del profesor

Firma del Alumno

Nombre del alumno: Nombre de la asignatura: Instalaciones Eléctricas Nombre del Profesor:

Fecha:

52

Puntuación y retroalimentación

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL SUROESTE DE GUANAJAUTO GUÍA DE OBSERVACIÓN EVIDENCIA DE DESEMPEÑO

Grupo: Unidad temática: I.- Subestaciones Nombre del Alumno: Nombre del Profesor:

Criterio Clasificar componentes y principios de operación de una subestación con sustento técnico y normativo

Asignatura: Instalaciones eléctricas

Rasgos

Fecha:

E

MB

B

M

SR

E

MB

B

M

SR

Identifica las características y los elementos de una subestación Identificar la simbología eléctrica relacionada con las subestaciones Identifica los tipos de subestaciones: interiores, exteriores, aéreas, pedestal, etc. Diferencia los elementos de una subestación eléctrica en diagramas unifilares. Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo

Calcular la capacidad de la subestación y su selección con sustento técnico y normativo

Identifica las características de la potencia aparente, real y reactiva de una subestación y su interrelación. Define los términos de carga instalada, carga conectada, carga plena para determinar la demanda Describe el uso subestaciones de acuerdo a su aplicación y ubicación. Realizar el censo de carga de un área y calcular la demanda máxima en potencia aparente para el cálculo de la capacidad de la subestación. Seleccionar una subestación de acuerdo a su aplicación y ubicación Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo

Programar el mantenimiento a subestaciones eléctricas con base a los requerimientos

Identificar los requerimientos de mantenimiento de los elementos de la subestación Realizar el programa de mantenimiento de una subestación. Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo

Observaciones:

Nivel de Dominio Firma Profesor:

Firma Alumno:

53


Grupo: Asignatura: Instalaciones eléctricas Unidad temática: II.- Sistemas de distribución eléctrica en baja tensión Nombre del Alumno: Nombre del Profesor:

Criterio Diseñar y realizar una instalación eléctrica considerando los elementos eléctricos requeridos; observando las normas de la Secretaría de Energía

Rasgos

Fecha:

E

MB

B

M

SR

E

MB

B

M

SR

Identifica la simbología básica para sistemas de distribución eléctrica en baja tensión Describe el funcionamiento y los elementos que componen un sistema de distribución eléctrica en baja tensión Reconoce las especificaciones eléctricas de los componentes de una instalación Identifica las normas de instalaciones eléctricas de la Secretaría de Energía Localiza en diagramas los elementos de un sistema de distribución eléctrica en baja tensión. Localiza físicamente los distintos elementos de un sistema de distribución eléctrica en baja tensión. Interpreta planos eléctricos de distribución en baja tensión. Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

Programar el mantenimiento a sistemas de distribución eléctrica en baja tensión, basándose en los

Identifica el tipo y características de mantenimiento que se realiza a los diferentes elementos de un sistema de distribución en baja tensión Realiza un programa de mantenimiento a sistemas de distribución de baja tensión Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

requerimientos.

Observaciones:


Firma Alumno:

54


Grupo: Asignatura: Instalaciones eléctricas Unidad temática: III.- Calidad y uso eficiente de la energía Nombre del Alumno: Nombre del Profesor:

Criterio Calcular el consumo y costo de la energía eléctrica utilizada, con base en parámetros establecidos por la ley

Rasgos

Fecha:

E

MB

B

M

SR

E

MB

B

M

SR

Explica la estructura de las tarifas de energía eléctrica. Identifica los parámetros que intervienen en la facturación del consumo de energía eléctrica. Interpreta las tarifa de energía eléctrica de acuerdo a sus características Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

Determinar el factor de potencia, seleccionar el banco de capacitores para corregirlo con base en aspecto técnico y normativo

Describe los efectos, ventajas y desventajas del factor de potencia. Describe los métodos de corrección de factor de potencia . Describe el procedimiento para localizar en tablas los diferentes tipos de bancos de capacitores Realizar mediciones de factor de potencia . Calcular el valor de un banco de capacitores Localizar en tablas el valor de un banco de capacitores Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

Determinar áreas de oportunidad de ahorro de energía eléctrica y las implementa con base aspecto técnico y normativo

Describe la metodología para realizar un programa de ahorro de energía. Explica formas de generación alterna de energía eléctrica Describe el concepto y efectos de las distorsiones armónicas Mide los efectos de los armónicos en los equipos e instalaciones Experimenta con elementos usados en la generación fotovoltaica y eólica. Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

Observaciones:


Firma Alumno:

55


Grupo: Asignatura: Instalaciones eléctricas Unidad temática: IV.- Plantas de Emergencia Nombre del Alumno: Nombre del Profesor:

Criterio Identificar los tipos de plantas de emergencias y sus componentes, midiendo sus parámetros eléctricos y cotejando con datos de placa.

Rasgos

Fecha:

E

MB

B

M

SR

E

MB

B

M

SR

Describe la función de una planta de emergencia Identifica la clasificación de las plantas de emergencia. Define el funcionamiento y operación de los diversos elementos de una planta de emergencia. Realiza mediciones eléctricas en plantas de emergencia Distingue en forma física, los tipos de plantas de emergencia y localizar sus elementos y sus características. Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

Determinar y seleccionar el tipo y capacidad de una planta de emergencia con base en aspectos técnicos y normativos

Identifica los parámetros para determinar la capacidad de una planta de emergencia.

Realizar un programa de mantenimiento a una planta de emergencia a partir de los

Define los requerimientos de mantenimiento de los diferentes elementos de una planta de emergencia. Realiza un programa de mantenimiento a una planta de emergencia.

Diferencia en tablas las especificaciones de plantas de emergencia. Determina a partir de una potencia aparente, la capacidad de una planta de emergencia Selecciona una planta de emergencia de acuerdo a su aplicación y ubicación, a partir de catálogos. Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

Es Responsable, analítico, ético, ordenado, observador, proactivo, respeta el medio ambiente, trabaja en equipo

requerimientos.

Observaciones:


Firma Alumno:

56

Universidad Tecnológica del Suroeste de Guanajuato Organismo Público Descentralizado del Gobierno del Estado de Guanajuato

C. Anexos En este apartado se concentran las prácticas a desarrollar durante el curso, en las cuales se comprenden los rubros de: Hoja de datos de la práctica Nombre de la Práctica Objetivo Descripción Material ó materiales a emplear Procedimiento Hoja de informe de la práctica Datos del alumno Resultados y análisis Conclusiones Cuestionario Referencias

Práctica I Identificación física de los elementos de una subestación eléctrica. Objetivo Realizar una visita guiada a subestaciones de la escuela y regional CFE, donde el alumno pueda identificar físicamente los elementos de una subestación, así como visualizar su funcionamiento Descripción La práctica consiste en una visualización de una subestación real, de tal manera que identifique los elementos que la conforman; así como sus características. Duración 6 hrs ( 1 día) Material Libreta Lápiz Equipo de seguridad personal (bata, zapato industrial, lentes, casco, guantes)

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Procedimiento 1.- Realizar la visita con orden y disciplina, mostrando actitud e interés 2.- Escuchar al guía con atención preguntando sobre cualquier duda que tengan 3.- Hacer anotaciones sobre lo que vean, escuchen y cuestionen. 4.- Despedida con agradecimiento al guía y personas que atendieron. 5.- Realizar el reporte de la práctica apoyándose en el formato de informe de práctica que se muestra a continuación.

Informe de la práctica I Datos del alumno Asignatura: Nombre de la unidad: Nombre de la práctica: Nombre del alumno: Fecha de entrega: Grupo: e-mail:

Resultados y Análisis Dar una explicación de los resultados obtenidos; así como de su análisis, de acuerdo al objetivo que se persigue. (cuidar redacción y ortografía)

Conclusiones Escribir las conclusiones de la práctica a las que llegó (cuidar redacción y ortografía)

Cuestionario Realizar una serie de reactivos contestados con los conceptos relativos al tema

Referencias Anotar las referencias bibliográficas que le sirvieron de apoyo al desarrollo de su práctica.

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Práctica II Desarrollo de un catálogo de símbolos. Objetivo Que el alumno adquiera habilidad en el manejo de AUTOCAD, refuerce su conocimiento en los símbolos de tal manera que pueda desarrollar la capacidad de interpretación de diagramas eléctricos. Descripción La práctica consiste en ir al centro de cómputo, realizar en AUTOCAD los dibujos de los símbolos eléctricos más usuales en instalaciones eléctricas y los concentre en una tabla para conformar un catálogo. Duración 2 hrs ( 1 sesión) Material Libreta Lápiz Equipo de cómputo Software AUTOCAD Unidad de almacenamiento Impresora.

Procedimiento 1.- Realizar la visita al centro de cómputo con orden y disciplina, mostrando actitud e interés y respetando el reglamento 2.- Tomar un lugar en una computadora y encenderla 3.- Abrir el AUTOCAD. 4.- Con el apoyo de su cuaderno con símbolos, realizar los dibujos 5.- Concentrarlos en una tabla una vez ya realizados 6.- Guardar su archivo e imprimir 7.- Apagar su máquina y dejar su lugar ordenado 8.- Conformar un catálogo 9.- Realizar el reporte de la práctica apoyándose en el formato de informe de práctica que se muestra a continuación.

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Informe de la práctica II Datos del alumno Asignatura: Nombre de la unidad: Nombre de la práctica: Nombre del alumno: Fecha de entrega: Grupo: e-mail:





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Práctica III Conexiones eléctricas en baja tensión. Objetivo Que el alumno conozca físicamente los principales dispositivos y materiales eléctricos que se usan, así como la adquisición de la habilidad para manejar las herramientas necesarias para implementar los circuitos eléctricos propuestos. Descripción La práctica consiste en identificar los materiales principales y herramientas empleadas en las instalaciones eléctricas, así como armar los siguientes circuitos eléctricos: Apagador sencillo y lámpara incandescente Circuito escalera Instalación conexión y operación de apagador sencillo con lámparas fluorescentes con balastro independiente. Instalación de mufa y conexión de acometida con interruptor termomagnético. Instalación de timbre Instalación de tomacorrientes y apagadores. Duración: 6 hrs (3 sesiones) Material Libreta y lápiz Focos, 2 lámparas fluorescentes 30 w, balastro 2x30 w, soquets, cable calibre 14, cinta de aislar, timbre, apagador sencillo, 2 apagadores 3 vías, mufa, base, interruptor termomagnético pinzas de electricista, desarmador, multímetro Procedimiento 1.- Asistir al taller con orden y disciplina, mostrando actitud e interés y respetando el reglamento. 2.- Portar equipo de protección personal (bata, zapato industrial, guantes, casco) 3.- Solicitar material y herramienta 4.- Con el apoyo de su diagrama eléctrico desarrollado en su libreta armar los circuitos correspondientes. 5.- Una vez armados solicitar revisión para su prueba. 6.- Terminada la práctica, limpiar y ordenar el lugar de trabajo y entregar herramienta y material sobrante 7.- Realizar el reporte de la práctica apoyándose en el formato de informe de práctica que se muestra a continuación. 61


Informe de la práctica III Datos del alumno Asignatura: Nombre de la unidad: Nombre de la práctica: Nombre del alumno: Fecha de entrega: Grupo: e-mail:





62


Práctica IV Desarrollo de planos y diagramas eléctricos. Objetivo Que el alumno mediante el apoyo del software AUTOCAD dibuje planos y diagramas eléctricos propuestos, cumpliendo los lineamientos que marca la norma, de tal manera que adquiera competencias que le permitan desarrollarse en el ámbito de proyectos eléctricos. Descripción La práctica consiste en ir al centro de cómputo, realizar en AUTOCAD los planos y diagramas eléctricos propuestos de instalaciones eléctricas y los concentre en una memoria de cálculo. Duración 4 hrs (2 sesiones) Material Libreta Lápiz Equipo de cómputo Software AUTOCAD Unidad de almacenamiento Impresora.

Procedimiento 1.- Realizar la visita al centro de cómputo con orden y disciplina, mostrando actitud e interés y respetando el reglamento 2.- Tomar un lugar en una computadora y encenderla 3.- Abrir el AUTOCAD. 4.- Con el apoyo de su cuaderno y croquis, realizar los diagramas y planos 5.- Guardar su archivo e imprimir 6.- Concentrarlos en una memoria de cálculo una vez ya realizados 7.- Apagar su máquina y dejar su lugar ordenado 8.- Realizar el reporte de la práctica apoyándose en el formato de informe de práctica que se muestra a continuación.

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Informe de la práctica IV Datos del alumno Asignatura: Nombre de la unidad: Nombre de la práctica: Nombre del alumno: Fecha de entrega: Grupo: e-mail:





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Práctica V Medición de parámetros eléctricos Objetivo Que el alumno conozca físicamente los instrumentos de medición de parámetros eléctricos y adquiera habilidad para usarlos al realizar mediciones eléctricas.

Descripción La práctica consiste en ir al taller y conocer los dispositivos de medición eléctrica, además de realizar mediciones eléctricas de parámetros eléctricos en los circuitos designados de los equipos e instalación eléctrica. Duración 4 hrs (2 sesiones) Material Libreta y lápiz Multímetro, amperímetro de gancho, frecuencímetro, megger, medidor de factor de potencia, wattmetro, watthorímetro. Procedimiento 1.- Asistir al taller con orden y disciplina, mostrando actitud e interés y respetando el reglamento. 2.- Portar equipo de protección personal (bata, zapato industrial, guantes, casco) 3.- Solicitar equipos de medición 4.- Verificar calibración de instrumentos 5.- Realizar mediciones en los puntos propuestos y hacer anotaciones. 6.- Terminada la práctica, limpiar y ordenar el lugar de trabajo y entregar equipo 7.- Realizar el reporte de la práctica apoyándose en el formato de informe de práctica que se muestra a continuación.

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Informe de la práctica V Datos del alumno Asignatura: Nombre de la unidad: Nombre de la práctica: Nombre del alumno: Fecha de entrega: Grupo: e-mail:





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Práctica VI Identificación física de los elementos de una planta de emergencia. Objetivo Que el alumno identifique y conozca sus características de algunos tipos de plantas de emergencia reales, de tal manera que adquiera competencias para poder determinar su capacidad y selección. Descripción Realizar una visita guiada a negocios de la región, donde el alumno pueda identificar físicamente los elementos de una planta de emergencia, así como visualizar su funcionamiento Duración 6 hrs ( 1 día) Material Libreta y lápiz Equipo de seguridad personal ( bata, zapato de seguridad, casco, lentes) Procedimiento 1.- Realizar la visita con orden y disciplina, mostrando actitud e interés 2.- Escuchar al guía con atención preguntando sobre cualquier duda que tengan 3.- Hacer anotaciones sobre lo que vean, escuchen y cuestionen. 4.- Despedida con agradecimiento al guía y personas que atendieron. 5.- Realizar el reporte de la práctica apoyándose en el formato de informe de práctica que se muestra a continuación.

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Informe de la práctica VI Datos del alumno Asignatura: Nombre de la unidad: Nombre de la práctica: Nombre del alumno: Fecha de entrega: Grupo: e-mail:





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D. BIBLIOGRAFÍA  Ing. Becerril L. Diego Onésimo. El ABC de las instalaciones eléctricas prácticas. 12 Edición. México.  Enríquez Harper, Gilberto. El ABC de las instalaciones eléctricas industriales. Editorial Limusa.  Secretaría de Energía. NOM-001-SEDE-2005 Instalaciones Eléctricas (utilización).Diario Oficial de la Federación.2006.  Silva Bijit, Leopoldo. Redes eléctricas. Editorial Prentice Hall/Pearson, 2006, México.  Lima Velazco, Juan Ignacio. Diseño y cálculo de instalaciones eléctricas. Editorial Éxodo. 2009, México.  Lima Velazco, Juan Ignacio. Ahorro de energía eléctrica (implementación metodológica). Editorial Éxodo. 2007, México.  Enríquez Harper, Gilberto. Guía práctica para el cálculo de instalaciones eléctricas. Limusa, S.A. de C.V.2006, México.  Enríquez Harper, Gilberto. Elementos de diseño de subestaciones eléctricas. Limusa, S.A. de C.V.2008, México.  Enríquez Harper, Gilberto. Guía para el diseño de instalaciones eléctricas, residenciales, industriales y comerciales. Limusa, S.A. de C.V.2006, México.

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Instalaciones_Eléctricas[1]

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