República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada UNEFA Núcleo Cojedes
Profesor(a):
Bachilleres:
Judith Sánchez
Gil Estefani
Ing. Mecánica
Gutierrez Wuills
Sección “B”
Mendoza William Leonor Lucena
Tinaquillo; Enero, 2013
Tabla de Contenido
Introducción
Tablero Eléctrico
Efecto Skin
Efecto De Proximidad
Efecto Electromagnético
Instrumentos Y Elementos
Las Protecciones De Sobrecarga
Protección Contra Cortocircuitos
Fusibles o cortacircuitos
Interruptores Automáticos, Magnetotérmicos
Conclusión
Introducción
En los procesos industriales donde son aplicados los principios de transferencia de calor es necesario contar con sistemas de control que permitan una mayor eficiencia, dando así máxima seguridad a los operadores y usuarios incrementando además la calidad de los productos. Por esta razón es preciso el uso de mecanismos y sistemas como lo son los tableros eléctricos, interruptores, voltímetros, vatímetros, pues estos serán de gran ayuda en la automatización de los procesos. Es importante resaltar que al tratarse de procedimientos eléctricos se deben tomar en cuenta ciertas precauciones, ejemplo de estas son; protección por sobrecarga y cortocircuitos. Se puede decir que al momento de la construcción de los tableros eléctricos se debe tener ciertos conocimientos sobre los efectos de Skin, de proximidad y electromagnético para así obtener resultados adecuados.
Tablero Eléctrico
Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión,
maniobra,
comando,
medición,
protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico. La fabricación o ensamblaje de un tablero eléctrico debe cumplir criterios de diseño y normativas que permitan su funcionamiento correcto una vez energizado, garantizando la seguridad de los operarios y de las instalaciones en las cuales se encuentran ubicados. Los equipos de protección y de control, así como los instrumentos de medición, se instalan por lo general en tableros eléctricos.
Efecto Skin
El efecto pelicular es un efecto eléctrico muy curioso. Se da únicamente en corriente alterna, y consiste en que la densidad de corriente se da principalmente por el exterior del conductor. En corriente continua, la densidad de corriente es similar en todo el conductor (figura a), pero en corriente alterna se observa que hay una mayor densidad
de corriente en la superficie que en el centro (figura b). Este fenómeno se conoce como efecto pelicular, efecto skin o efecto Kelvin. Hace que la resistencia efectiva o de corriente alterna sea mayor que la resistencia óhmica o de corriente continua. Este efecto es apreciable en conductores de grandes secciones, especialmente si son macizos. Aumenta con la frecuencia, en aquellos conductores con cubierta metálica o si están arrollados en un núcleo ferromagnético. Una forma de mitigar este efecto es el empleo en las líneas y en los inductores del denominado hilo de Litz, consistente en un cable formado por muchos conductores de pequeña sección aislados unos de otros y unidos solo en los extremos. De esta forma se consigue un aumento de la zona de conducción efectiva.
Efecto De Proximidad
El efecto de Proximidad es la tendencia de la corriente de viajar en otros patrones no deseables (vueltas o distribuciones concentradas) debido a la presencia de campos magnéticos generados por conductores cercanos. En transformadores e inductores, las perdidas por el efecto de proximidad típicamente son predominantes sobre las pérdidas por el efecto de piel (tendencia de las corrientes de alta frecuencia de viajar en la superficie del conductor).
Efecto Electromagnético
El efecto electromagnético consiste en que toda corriente eléctrica genera un campo magnético, que es fijo o variable según la corriente que lo produce, es decir le "sigue" fielmente. Para que se dé el efecto inverso, es decir que un campo magnético genere una corriente eléctrica (Inducción electromagnética), es necesario que el campo magnético varíe, o que el conductor se mueva dentro del campo. Cuanto más varíe el campo, o más rápido se mueva el conductor, más intenso es el efecto.
Instrumentos Y Elementos
Interruptores
Un interruptor eléctrico es en su acepción más básica un dispositivo que permite desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno sus tipos y aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende un bombillo, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.
Su expresión más sencilla consiste en dos contactos de metal inoxidable y el actuante. Los contactos, normalmente separados, se unen mediante un actuante para permitir que la corriente circule. El actuante es la parte móvil que en una de sus posiciones hace presión sobre los contactos para mantenerlos unidos.
Voltímetro
Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.
Frecuencímetro
Un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos. Dado que la frecuencia se define como el número de eventos de una clase particular ocurridos en un período, su medida es generalmente sencilla. Según el sistema internacional el resultado se mide en Hertzios (Hz). El valor contado se indica en un display y el contador se pone a cero, para comenzar a acumular el siguiente periodo de muestra. La mayoría de los contadores de frecuencia funciona simplemente mediante el uso de un contador que acumula el número de eventos. Después de un periodo predeterminado (por ejemplo, 1 segundo) el valor contado es
transferido a un display numérico y el contador es puesto a cero, comenzando a acumular el siguiente periodo de muestra.
Sincronoscopio
Es un instrumento que indica cuando están los generadores
en
la
relación
de
fase
correcta
para
conectarlos en paralelos y, al mismo tiempo, indica si el generador que se va a conectar va demasiado de prisa o despacio.
Vatímetro
El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».
Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
Las Protecciones De Sobrecarga
Se utilizan para proteger al motor de una sobrecarga, esta sobrecarga puede ser por forzar el motor a trabajos que no son de su potencia, una caída de voltaje, un falso contacto en las terminales del motor, una mala operación de la maquinaria, etc. Se utilizan las protecciones para proteger al motor eléctrico y personal de operación. Funcionamiento: Cuando existe una sobrecarga en el motor eléctrico
se eleva la temperatura entre las terminales del motor (cableado), logrando así la dilatación de las protecciones de sobrecarga abriendo o cerrando el contacto de sobrecarga de la protección, deshabilitando al motor eléctrico.
Protección Contra Cortocircuitos
Se denomina cortocircuito a la unión de dos conductores o partes de un circuito eléctrico, con una diferencia de potencial o tensión entre si, sin ninguna impedancia eléctrica entre ellos. Este efecto, según la Ley de Ohm, al ser la impedancia cero, hace que la intensidad tienda a infinito, con lo cual peligra la integridad de conductores y máquinas debido al calor generado por dicha intensidad, debido al efecto Joule. En la práctica, la intensidad producida por un cortocircuito, siempre queda amortiguada por la resistencia de los propios conductores que, aunque muy pequeña, nunca es cero.
I = V / Z (si Z es cero, I = infinito) Según los reglamentos electrotécnicos, "en el origen de todo circuito deberá colocarse un dispositivo de protección, de acuerdo con la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse en la instalación". No obstante se admite una protección general contra cortocircuitos para varios circuitos derivados. Los dispositivos más empleados para la protección contra cortocircuitos son:
Fusibles calibrados (también llamados cortacircuitos), o
Interruptores automáticos magnetotérmicos
Fusibles o cortacircuitos
Consistes en una sección de hilo más fino que los conductores normales, colocado en la entrada del circuito a proteger, para que al aumentar la corriente, debido a un cortocircuito, sea la parte que más se caliente, y por tanto la primera en fundirse. Una vez interrumpida la corriente, el resto del circuito ya no sufre daño alguno.
Interruptores Automáticos, Magnetotérmicos
Estos dispositivos, conocidos abreviadamente por PIA (Pequeño Interruptor Automático), se emplean para la protección de los circuitos eléctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas, en sustitución de los fusibles, ya que tienen la ventaja de que no hay que reponerlos; cuando desconectan debido a una sobrecarga o un cortocircuito, se rearman de nuevo y siguen funcionando.
Conclusión
Los tableros eléctricos son cajas que contienen dispositivos que permiten
el funcionamiento armónico de un sistema eléctrico, para su
fabricación es conveniente cumplir criterios de diseño y normativas que permitan su trabajo correcto una vez energizado. Hay algunos efectos que se dan en la corriente eléctrica, como son: el efecto de Skin, que consiste en que la densidad de corriente se da principalmente por el exterior del conductor (este se presenta solo en la corriente alterna), el efecto de proximidad donde la tendencia de la corriente es de viajar en otros patrones no deseables debido a la presencia de campos magnéticos
generados
por
conductores
cercanos,
y
el
efecto
de
electromagnetismo consistente en que toda corriente eléctrica genera un campo magnético. Es importante señalar que algunos de los componentes que se encuentran o se usan en procesos donde están incluidos los factores eléctricos son los voltímetros, vatímetros, interruptores, frecuencímetros y otros.
