Profesor: Ruben Garcia Tlapaya
Alumno:
Alumno:
Ignacio Mota Gonzalez
Sistemas Eléctricos de Potencia
Sistema
de suministro eléctrico cuyos niveles de tensión son iguales o
superiores a los 13.2 kV, (Este valor depende de cada país)
Estos
sistemas eléctricos se los denomina también de alta tensión o extra alta
tensión, o sistemas eléctricos de transmisión o Red eléctrica de transporte.
Estos
sistemas, por la gran extensión geográfica que ocupan; por los niveles de
tensión en que funcionan, y por la gran cantidad de energía eléctrica que
transporta, requieren de la supervisión y del comando a distancia, lo cual se
realiza en los Centros de Operación y Control a través de los Sistemas SCADA.
Debido
a que el funcionamiento de los sistemas eléctricos de alternado tiene un
comportamiento dinámico, las condiciones de funcionamiento deben ser
establecidas aplicando criterios de funcionamiento muy estrictos para evitar
los problemas de estabilidad dinámica, que pueden llevar al sistema al estado
de colapso. En estos estados de emergencia se producen apagones que
dejan a gran cantidad de consumidores sin el suministro de energía eléctrica,
necesaria para el normal funcionamiento de la vida moderna, y el sistema
requiere la Restauración de carga. Otros estados de emergencia menos
críticos pueden llevar al sistema al colapso de tensión. En este fenómeno
partes del sistema eléctrico sufren caídas de tensión que afectan el
funcionamiento de los artefactos eléctricos conectados a la red, lo que significa
que la calidad del suministro eléctrico es deficiente.
Estados Operativos del Sistema
El comportamiento del SEN es muy
complejo, su operación y control requiere una correcta supervisión y
coordinación de las diversas funciones para poder lograr confiabilidad en el
servicio en forma adecuada, segura y económica.
Debido a la dinámica de la carga, del
despacho de generación y de la red de transmisión, se requiere de la
supervisión y análisis permanente de los Estados Operativos del sistema, para
aplicar las políticas y estrategias conducentes a fin de mantener y/o
restablecer en el sistema los márgenes de reserva en potencia activa,
reactiva, de transmisión y transformación para que satisfaga el concepto de
seguridad.
Existen restricciones o limitaciones
generales (operativas y de diseño) que pueden estar presentes al operar el SEN,
las cuales dependiendo del punto de operación pueden ubicar al sistema en
diferentes Estados Operativos.
Las restricciones operativas de
generación, transmisión, transformación y diseño, están asociadas con
limitaciones de estado estacionario, de estabilidad transitoria (angular),
estabilidad transitoria de voltaje y estabilidad de largo término;
caracterizadas por límites máximos y mínimos.
Como consecuencia del conjunto de restricciones
se pueden identificar cinco Estados de Operación como se muestran en la Figura
1. Es importante hacer notar que en cada Estado de Operación se requieren
acciones de control, aplicación de criterios, políticas y estrategias,
tendientes a dirigir y conservar el sistema eléctrico de potencia en un Estado
Operativo Normal. A continuación se establecen las características que definen
a cada Estado Operativo.
En este Estado, el SEN se opera con
suficientes márgenes de reserva en generación, transmisión y transformación,
para cumplir con el concepto de seguridad ante las posibles contingencias
sencillas que se pudieran presentar. En condiciones posteriores a una
contingencia, el equipo eléctrico debe mantenerse operando dentro de sus
límites permisibles tanto operativos como de diseño.Como se observa en
la Figura 1, en el Estado Normal se cumple con los criterios de seguridad,
límites operativos, de diseño y no se presenta pérdida de carga.
En este Estado, la frecuencia se debe mantener dentro de la
banda de calidad definida (59.8-60.2 Hz) y la reserva rodante en un rango mayor
del 4% de la demanda, esta reserva estará en condiciones de suplir los
requerimientos coincidentes por entrada súbita de carga de considerable magnitud
(por ejemplo, hornos de arco eléctrico) más el crecimiento normal de la carga
más la pérdida del mayor generador.
Asimismo, se deberá asegurar que los niveles de tensión en
Estado de operación Normal se mantengan conforme a los rangos establecidos en
la Tabla 1. Para lo anterior, se deberá considerar que el CENACE es la entidad
responsable del control operativo de la Red Nacional de Transmisión y las Redes
Generales de Distribución, que pertenezcan al Mercado Eléctrico Mayorista
(MEM), y los Transportistas y Distribuidores son los responsables del control
físico de dichas redes. Por otro lado, los Distribuidores serán los
responsables del control operativo y físico, de las Redes Generales de
Distribución, que no pertenezcan al MEM.
TABLA 1: Niveles de
Tensión en Estado Operativo Normal.
Estado Operativo Normal
|
|||
Tensión Nominal (kV)
|
Tipo de Sistema
|
Tensión máxima de operación (kV)
|
Tensión mínima de operación (kV)
|
400
|
3 fases
3 hilos |
420
|
380
|
230
|
3 fases
3 hilos |
241.5
|
218.5
|
161
|
3 fases
3 hilos |
169.05
|
152.95
|
138
|
3 fases
3 hilos |
144.9
|
131.1
|
115
|
3 fases
3 hilos |
120.75
|
109.25
|
85
|
3 fases
3 hilos |
89.25
|
80.75
|
Estado Operativo de Alerta
El Estado Operativo de Alerta se presenta cuando los
márgenes de reserva son inferiores a los establecidos en el Estado Normal,
pudiéndose reducir hasta niveles para los cuales la ocurrencia de una
contingencia sencilla pudiera provocar la operación del equipo fuera de sus
límites de diseño, pero aun siendo estable el sistema sin la acción de los
esquemas de control suplementarios, o bien, conducir a éste al umbral del
Estado de Emergencia en la cual, el sistema sería críticamente estable
(cero margen de reserva), con riesgos potenciales de inestabilidad.
En el Estado de Alerta, se mantiene la calidad de
frecuencia, sin embargo, la reserva rodante se ubica entre el 4.0% al 2.6% de
la demanda. En el valor superior, la reserva suplirá los conceptos enunciados
en el Estado Operativo Normal, en el límite inferior, la pérdida del mayor
generador del sistema.
Estado Operativo en el cual no se tienen adecuados márgenes
de reserva; se opera el SEN fuera de los límites de seguridad, transferencias
de potencia mayores a las recomendables, insuficiente reserva rodante, existen
violaciones operativas y de diseño, afectación de carga no radial y estando en
riesgo la integridad del SEN. En este Estado, la ocurrencia de
contingencias sencillas conduciría al SEN a una condición de inestabilidad y
por consiguiente al estado operativo de emergencia extrema. La operación en este Estado requiere de la ejecución de
acciones de control de emergencia en forma inmediata para restablecer al
sistema al estado normal o al menos al de alerta.Asimismo, se
considera que el SEN se encuentra en un Estado de Emergencia cuando posterior a
una contingencia (sencilla o múltiple), el evento haya evolucionado en mayores
consecuencias provocando: el disparo adicional de otros elementos del SEN,
afectación de carga, segregación de la red, desbalances carga-generación,
equipo operando con sobrecarga y por lo tanto fuera de sus límites de diseño,
etc. Las acciones de control deben ser dirigidas a estabilizar la red en
servicio y mantener la operación del equipo dentro de los límites de diseño
previo al proceso de restablecimiento.
Las islas eléctricas que permanezcan activas, suministrarán
una parte de la demanda total con el equipo operando dentro de sus límites de
diseño. En este Estado, todos los esfuerzos de control deben ser enfocados a
integrar nuevamente el sistema y suministrar la demanda total en el menor
tiempo posible.
Dependiendo de los recursos disponibles, del Estado
Restaurativo se puede pasar al Estado de Alerta o bien al Estado Normal, como
se observa en la Figura 1.
Transformador de corriente (TC)
TC Tipo Dona es en la actualidad uno de los
sistemas más utilizados, sobre todo porque su efectividad es inigualable. Por
ello, en este artículo para el blog de Asesores en Alta Tecnología les
explicaremos un poco más sobre este interesante tema.
¿Dónde se encuentran estos transformadores?
Los transformadores de corriente son los más
comunes, es decir que son aquellos que podemos encontrar en las calles de las
ciudades y que se encarga de distribuir la electricidad en los diferentes
hogares y negocios para que así las personas logren satisfacer sus necesidades.
Es por esta razón que también los encontraremos en los espacios laborales,
unidades habitacionales o en las industrias.
¿Cuál es la finalidad de este tipo de
transformadores?
El diseño de estos transformadores tiene como objetivo
central sintetizar, manejar, controlar y dirigir la corriente eléctrica
que reciben para distribuirla en los diferentes sectores que sea necesaria
la energía. Estos elementos son muy importantes porque la electricidad que
reciben los transformadores tiene diferentes características como la intensidad
de la corriente o el voltaje que pueden variar, la diferencia de la
potencia y la frecuencia de voltaje.
Si los aparatos eléctricos del hogar o si la maquinaria
industrial reciben la electricidad en su “forma pura”, estos se descompondrían
de inmediato, puesto que no han sido diseñados para recibir electricidad con
variaciones de voltaje, con diferencia de potencia y con todas las demás
características que hemos destacado que controlan los
transformadores.
Diagrama Unifilar del Laboratorio de Eléctrica
Fusibles
Los fusibles o cortacircuitos, son más que 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 mas se caliente, y por tanto la primera en fundirse. Una vez
interrumpida la corriente, el resto del circuito ya no sufre daño alguno.
Los fusibles son los dispositivos de sobrecorriente más
baratos y simples que se utilizan en la protección de redes de distribución. Al
mismo tiempo son uno de los más confiables, dado que pueden brindar protección
un tiempo muy prolongado (por arriba de 20 años) sin estar sujeto a tareas de
mantenimiento.
El cortacircuito fusible, o simplemente fusible, fue el
primer elemento de protección que se inventó en los albores de la
electrotecnia, y aún continúa siendo adoptado en las instalaciones eléctricas
modernas. Básicamente está formado por una lámina o alambre calibrado, que se
denomina elemento fusible, contenido en un cartucho fusible removible y
emplazado en una base o soporte portafusible, que lo permite conectar en serie
con el circuito a proteger.
El elemento fusible se construye de manera que tenga un
punto de fusión menor que los conductores de la instalación protegida, y
habitualmente se disponen varios sectores más estrechos, en los que se obtiene
una mayor densidad de corriente. Por lo tanto, cuando circula una
sobrecorriente determinada, el calor generado por efecto Joule funde
los estrechamientos del elemento e interrumpe el circuito. Una vez eliminada la
causa de la sobrecorriente, para reponer el circuito debe instalarse un
elemento fusible nuevo.
La construcción de los fusibles comprende una gran variedad
de modelos, con distintos tamaños, formas y métodos de montaje; y para ser
utilizados con diferentes gamas de tension, corriente y tiempos de actuación.
- Fusibles con montaje a rosca.
- Cuchilla o cilíndricos.
- Fusibles de acción rápida o retardada.
- Fusibles de alta capacidad de ruptura, etc.
En ciertos casos, se fabrican en distintos tamaños, para
evitar la instalación errónea de fusibles de características diferentes a las
necesarias. Además, en algunos modelos se dispone una base portafusible
diseñada para operar como seccionador en vacío o bajo carga, maniobrando
simultáneamente los fusibles de las distintas fases.
Curvas de tiempo mínimo y máximo de fusión
La curva de mínimo tiempo de fusión se elabora mediante
tests eléctricos. La magnitud de la corriente y el tiempo que toma para fundir
son registrados y plotteados. Luego se traza una curva ajustada a los puntos
obtenidos representando una curva promedio de fusión. Luego se substrae el 10%
a los tiempos, y la curva obtenida así se denomina “, de tiempo mínimo”.
Sin embargo, el fusible tiene un tiempo de formación del
arco asociado con el. Este tiempo es el que toma el fusible para interrumpir el
circuito luego de que el fusible funda y se obtiene así mismo por test. Los
tiempos de arco, los cuales se registran para diferentes magnitudes de
corriente, se suman al “máximo tiempo de fusión” (110% del tiempo promedio de
fusión). La curva resultante se denomina “de tiempo total de despeje”. Estas
dos curvas son los extremos de las características del fusible y son las curvas
publicadas por los fabricantes.
Los fusibles lentos tienen una relación de velocidad entre
10.0 y 13.0. Los fusibles rápidos tienen una relación de velocidad entre 6.0 y
8.1.
Tipos de fusibles que existen hoy en día en el mercado según
normas AYEE, ANSI C.37.40, 41, 42, 46,47 y 48, IRAM 2400, NIME y NEMA:
- Fusible tipo K: Conducen hasta 150% de su In sin daños
(relación de velocidades 6 a 8).
- Fusibles Tipo T: Más lentos que los K (relación de
velocidad 10 a 13).
- Fusible tipo Std: Intermedia entre los K y T; son permisivos
a las fluctuaciones de corriente (relación de velocidad 7 a 11).
- Fusible Tipo H: Conducen hasta el 100% de su In sin daño;
tienen característica de fusión muy rápida (relación de velocidad 7 a 11).
- Fusible Tipo N: Conducen hasta el 100% de su In sin daños.
Son más rápidos aún que los H
- Fusible Tipo X: Provistos de un elemento dual; son
permisivos a las fluctuaciones de la corriente (relación de velocidad 32).
- Fusible Tipo Sft: Provisto de elemento dual; no actúan
ante fallas temporarias en trafos.
- Fusibles Tipo MS o KS: Respuesta ultralenta y mayor
permisividad de corriente que los T; bueno como protección de línea (relación
de velocidad 20).
- Fusibles Tipo MN241 AYEE: Conducen hasta el 130% de su In
sin daños; poseen un resorte extractor necesario en los seccionadores MN241
AYEE.
- Fusibles tipo DUAL: son fusibles extralentos, cuya
relación de velocidad es de 13 y 20 (para 0.4 y 21 amperios, respectivamente).
Para satisfacer requerimientos especiales tales como la
protección primaria de trafos de distribución, se han desarrollado fusibles por
debajo de 10 A. Fusibles de 1, 2, 3, 5 y 8 A están dentro de esta categoría.
Estos fueron diseñados específicamente para proveer protección contra
sobrecargas y evitar operaciones innecesarias durante corrientes transitorias
de corta duración asociadas con el arranque de motores y descargas
Restaurador Eléctrico
El restaurador electrico es un equipo autocontrolado,
cuya característica principal es la de interrumpir sobrecorrientes de régimen
transitorio y permanente, utilizando recierres rápidos y lentos de acuerdo con
las curvas de tiempo-corriente definidas en el relevador, con la finalidad de
llevar a cabo una coordinación adecuada con otros dispositivos ubicados en el
mismo circuito aéreo.
Diseñados para voltajes de 15kV, 27kV y 38kV
Este un equipo que puede ser Telecontrolado por medio de un
radio de frecuencia, GPRS y fibra óptica, gracias al relevador con el que
cuenta que es capaz de añadirle cualquier equipo de comunicación para poder ser
controlado remotamente.
Relevador Eléctrico
Un relevador es un aparato eléctrico que funciona como un
interruptor pero que es accionado eléctricamente. El relé permite abrir o
cerrar contactos mediante un electroimán, Fue desarrollado en la primera
mitad del siglo XIX por el físico norteamericano Joseph Henry, a través de una
bobina y un electroimán.
Lo que hace la bobina es crear un campo magnético que lleva los contactos a establecer una conexión. El electroimán, por su parte, permite el cierre de los contactos
Lo que hace la bobina es crear un campo magnético que lleva los contactos a establecer una conexión. El electroimán, por su parte, permite el cierre de los contactos
Un relevador funciona como un interruptor controlado por un
circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se
acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros
circuitos eléctricos independientes.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador eléctrico.
- Permite el control de un dispositivo a distancia. No se necesita estar junto al dispositivo para hacerlo funcionar.Es activado con poca corriente, sin embargo puede activar grandes máquinas que consumen gran cantidad de corriente.Con una señal de control, puedo controlar varios relés a la vez.
Pararrayos
Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es
atraer un rayo ionizado del aire para conducir la descarga hacia
tierra, de tal modo que no cause daños a las personas o construcciones.
Las instalaciones de pararrayos consisten en un mástil
metálico (acero inoxidable, aluminio, cobre o acero)
con un cabezal captador. El cabezal tiene muchas formas en función de su primer
funcionamiento: puede ser en punta, multipuntas, semiesférico o esférico y debe
sobresalir por encima de las partes más altas del edificio para evitar que una
gran cantidad de carga eléctrica provoque daños, como incendios o incluso la
muerte de personas o animales. El cabezal está unido a una toma de tierra
eléctrica por medio de un cable de cobre conductor. La toma de tierrase
construye mediante picas de metal que hacen las funciones de electrodos en el
terreno o mediante placas de metal conductoras también enterradas. En
principio, un pararrayos protege una zona teórica de forma cónica con el
vértice en el cabezal; el radio de la zona de protección depende del ángulo de
apertura de cono, y éste a su vez depende de cada tipo de protección. Las
instalaciones de pararrayos se regulan en cada país por guías de recomendación
o normas.
El objetivo principal de estos sistemas es reducir los daños
que puede provocar la caída de un rayo sobre otros elementos. Muchos
instrumentos son vulnerables a las descargas eléctricas, sobre todo en el
sector de las telecomunicaciones, electromecánicas, automatización de procesos
y servicios, cuando hay una tormenta con actividad eléctrica de rayos. Casi
todos los equipos electrónicos incluyen componentes sensibles a las
perturbaciones electromagnéticas y variaciones bruscas de la corriente. La
fuente más importante de radiacion electromagnetica es la descarga
del rayo en un elemento metálico o, en su caso, en un pararrayos. Las
instalaciones de pararrayos generan pulsos electromagnéticos de gran potencia
cuando funcionan.
EFECTOS DE LOS RAYOS
Entre los diferentes efectos que pueden provocar los rayos,
podemos citar algunos como los efectos térmicos, fisiológicos,
electrodinámicos, electroquímicos, etc. Debido a su importancia destacaremos
los térmicos y los fisiológicos.
Los efectos térmicos son debidos a la alta temperatura que
alcanza el canal por donde circula la corriente de un rayo, pudiendo llegar a
ser esta de hasta 20.000° C, lo que ocasiona grandes daños cuando dicha
descarga eléctrica alcanza por ejemplo un árbol o bien impacta sobre una
estructura.
Por otro lado, los efectos fisiológicos afectan a los seres
vivos principalmente y son debidos a las tensiones de paso y contacto que
aparecen al producirse la descarga del rayo a tierra. Para combatir y mitigar
estos efectos, las normativas de protección contra el rayo establecen medidas
de seguridad para las personas y los animales, como por ejemplo las redactadas
en el Anexo D de la norma UNE 21186:2011.
También existen normativas internacionales que tratan el
tema de los efectos de la corriente de los rayos en el cuerpo humano y en el
ganado (IEC TR 60479-4:2011). Y otras normativas, que establecen
los procedimientos de
seguridad para la reducción de riesgos cuando nos encontramos en
el exterior de una estructura o edificio (IEC/TR 62713).
El rayo tiene también dos efectos asociados muy
característicos, el relámpago que es su efecto luminoso debido a la circulación
de tanta corriente (hasta 200 kA) y el trueno que es el efecto sonoro debido a
la onda expansiva del aire al ser este calentado en tiempos de unos pocos micro
segundos a altísimas temperaturas.
DISEÑO E INSTALACIÓN
Para el correcto diseño de un sistema protección contra el
rayo en una estructura, en primer lugar deberemos realizar un análisis del
riesgo de la misma, para determinar si es necesaria su protección. En el caso
afirmativo que sea necesaria la protección, deberemos calcular cual es el nivel
de protección o factor de seguridad a aplicar en dicha estructura (I, II, III o
IV).
Una vez hayamos calculado el nivel de protección para dicha
estructura, seleccionaremos unos de los 4 sistemas de protección externa contra
el rayo que mejor se adapte a vuestras necesidades.
Si el método seleccionado es el de pararrayos con
dispositivo de cebado PDC se seguirán todas las pautas y directrices
marcadas por la normativa que regula este tipo de pararrayos (UNE 21186:2011o)
Apartarrayos
Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de
una subestación eléctrica pueden ser de dos tipos:
- Sobretensiones de tipo atmosférico.
- Sobretensiones por fallas en el sistema.
Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.
Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra.
El apartarrayos se conecta entre línea y tierra, consiste
básicamente de elementos resistores en serie con gaps o explosores. Los
elementos resistores ofrecen una resistencia no lineal, de manera tal que para
voltajes a la frecuencia normal del sistema la resistencia es alta y para
descargar corrientes la resistencia es baja.
TIPOS DE APARTARRAYOS
Se fabrican diferentes tipos de apartarayos, basados en el
principio general de operación; por ejemplo: los más empleados son los
conocidos como "apartarrayos tipo autovalvular" y
"apartarrayos de resistencia variable (de óxido metálico)".
El apartarrayos tipo autovalvular consiste de
varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias
variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estos
elementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llena con un gas
inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas que operan a grandes
tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.
Apartarrayos de resistencia variable
El apartarrayos de resistencia variable funda su principio
de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se
conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y
tiene mucha aceptación en el sistema de distribución.
Explosor o gap
El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas
separadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puede llenar con
nitrógeno. Normalmente se instala un contador de descargas entre la terminal
de tierra del apartarrayos y la tierra de la instalación.
FUNCIONES QUE DEBE CUBRIR UN APARTARRAYOS
Para que protejan adecuadamente, los apartarrayos deben cumplir las siguientes funciones:
- No deben permitir el paso de corriente a
tierra, cuando la tensión sea normal.
- Cuando el voltaje se eleva a una cantidad
definida, deben proporcionar un camino a tierra
para disipar la energía transitoria sin que haya
un aumento en el voltaje del circuito.
- Tan pronto como la tensión se ha
reducido por debajo del ajuste del apartarrayos, el
apartarrayos debe detener el flujo de corriente a tierra
y sellarse para aislar el conductor de tierra.
- Los apartarrayos no deben
ser dañados por las descargas y debe ser capaz
de repetir automáticamente su acción con tanta frecuencia
como se requiera.
SISTEMAS AISLADOS (UTILIZADOS EN HOSPITALES)
El incremento en el uso de equipamiento medico de
diagnostico y tratamiento hace que el riesgo eléctrico para el paciente
aumente. Lo que hace necesario la inclusión de un sistema de protección.
Riesgo Eléctrico
• El equipamiento médico es sometido a uso intensivo y a
maltrato en algunos casos, por lo que no sólo se necesito un plan preventivo de
mantenimiento sino también un sistema aislado de seguridad contra fallos.
• Corrientes indeseadas
– Falla del equipo
– Instalación eléctrica deficiente
Riesgo Eléctrico
Tipos de contacto
• Directo: Es el riesgo de contacto con una parte
activa (220 VCA) sin que la instalación o los consumos conectados fallen
• Indirecto: Es el riesgo de contacto con una parte activada
(de 25 a 220 VCA) cuando la instalación falla
Áreas a Considerar
• Unidad de Terapia Intensiva (Neonatal,
Pediátrica)
• Unidad Coronaria
• Urgencias
• Quirófano
• Sala de procedimientos especiales
Principios de Control del Riesgo Eléctrico en Centros de
Salud
• Los fallos de aislamiento no deben provocar interrupción
en el suministro
• La corriente de fallo debe ser reducida a un nivel
no crítico
• Se debe garantizar la vigilancia permanente de la
alimentación al recinto médico
• La reparación de fallos en el sistema debe ser planificada
con anticipación para servir las necesidades del paciente
• Contar con un señalización clara de los tomas y de
los cuadros de distribución con la documentación respaldatoria correspondiente
disponible.
Sistemas de Alimentación de Máxima Seguridad
Los niveles de seguridad en recintos hospitalarios de uso
médico se dividen en tres grupos: – Grupo 0: Recintos donde no utiliza
equipamiento conectado a la red.
– Grupo 1: Recintos donde se utilizan equipos conectados a
la red ya sea externamente o invasivamente a cualquier parte del cuerpo
exceptuando el corazón.
– Grupo 2: Recintos médicos donde se utilice equipamiento
conectado a la red eléctrica en procedimiento intracardíacos, quirófanos y tratamiento
de soporte vital, donde la falta de alimentación pone en riesgo la vida del
paciente. Se necesita la instalación de un sistema de alimentación aislado.
Sistemas de Alimentación de Máxima Seguridad
En recintos médicos del grupo 2, el sistema aislado debe ser
utilizado para:
– circuitos que alimentan equipamiento electromédico y
sistemas que soportan la vida del paciente o aplicaciones quirúrgicas
– otros equipamientos en el entorno del paciente.
Sistemas Aislados
• La utilización de un sistema IT es la parte fundamental de
una alimentación eléctrica fiable en un recinto medico.
Sistema Aislado
El sistema IT debe cumplir con 4 demandas
esenciales:
1. No interrumpir el suministro en caso de una primera falta
de aislamiento por el disparo del dispositivo de protección
2. El equipamiento electromédico continua funcionando
3. Las corriente de fallo se reducen a niveles no
críticos
4. No ocurren escenas de pánico en el quirófano por falta de
suministro.
La vigilancia del aislamiento
El sistema IT consiste en:
– un transformador de aislamiento,
– un monitor de aislamiento que vigila:
• la resistencia de aislamiento (o corriente de
fuga),
• la carga del transformador,
• la temperatura del mismo y
– un indicador remoto de alarma y prueba instalado dentro o
fuera del quirófano. La vigilancia continua del aislamiento asegura que un
deterioro en la resistencia de aislamiento sea detectado y señalizado
inmediatamente, pero sin interrumpir el suministro (factor decisivo)
garantizando la continuidad de la operación.
Localización de falta de aislamiento en sistemas IT
• En los recintos hospitalarios los sistemas IT con
monitoreo están pensados para alimentar al equipamiento electromédico. Esto
asegura una alimentación fiable aunque ocurra una primera falta.
• En algunos casos el monitor de aislamiento no es
suficiente para la localización y eliminación rápida de una falta de
aislamiento.
• Además si tenemos en cuenta la cantidad de tomas y
circuitos eléctricos instalados en un quirófano o terapia, la localización de
una falta de aislamiento sería muy costosa en términos de tiempo y
dinero.
• Para esto existen los sistemas de localización de faltas
que facilitan la ubicación precisa de la falta de aislamiento sin perjudica la
operación del sistema de alimentación.
TRANSPOSICIÓN EN LINEAS DE TRANSMISIÓN
Una transposición es una rotación física de los conductores
que se traduce en cada conductor o fase que se mueve para ocupar la siguiente
posición física en una secuencia regular. Después de que ocurre una
transposición, cada conductor o fase ocuparán una posición diferente en la
estructura que antes de la posición de transporte, como se muestra en la Figura
1 a continuación. Hay una variedad de estructuras y molduras utilizado para
llevar a cabo transposiciones. Las transposiciones se realiza típicamente el
uso de marcos especial en dos estructuras, como se ilustra en la Figura 2.
transposiciones estructura única también se han utilizado en líneas de
transmisión de acero de celosía, como se muestra en la figura 3. Estos se
conocen transposiciones como único punto a veces. transposiciones
comunicaciones fueron típicamente a cabo.
Barril
El barril es una sección de una línea de alta tensión trifásica de configuración uniforme que se divide en tres partes de aproximadamente la misma longitud por dos transposiciones dispuestas de modo que cada conductor ocupa cada posición de fase para un tercio de la longitud de la sección de la línea
El barril es una sección de una línea de alta tensión trifásica de configuración uniforme que se divide en tres partes de aproximadamente la misma longitud por dos transposiciones dispuestas de modo que cada conductor ocupa cada posición de fase para un tercio de la longitud de la sección de la línea
La asimetría de impedancia
La impedancia es la oposición al flujo de corriente en un
sistema de corriente alterna. asimetría Impedancia significa las impedancias
entre las fases no son simétricas, o uniformemente equilibrada.
Reactancia capacitiva
A medida que se carga el condensador, una tensión aplicada
se desarrolla a través de sus placas conductoras. Esta tensión aplicada, que se
refiere a la reactancia capacitiva como, se opone a la tensión aplicada y
limita el flujo de corriente en el circuito.
La reactancia inductiva
Un campo magnético que cambia continuamente rodea
conductores de transporte de electricidad. Este campo induce tensión en
conductores paralelos o adyacentes. Esta tensión inducida es siempre en
oposición a la tensión aplicada, lo que limita el flujo de corriente. Esta
característica de limitación de corriente se denomina reactancia inductiva
como.
Acoplamiento inductivo
El acoplamiento inductivo es muy similar a la inductancia,
donde la corriente alterna que fluye a través de un conductor induce un flujo de
corriente en un conductor adyacente. El acoplamiento término se utiliza con las
líneas eléctricas que inducen corriente en los circuitos de comunicación de
alambre abierta adyacentes. Este acoplamiento inductivo puede dar lugar a
interferencias y diafonía en el circuito de comunicación.
Completamente Transpuesta
Cuando una línea eléctrica pasa a través de una serie de
tres transposiciones y las fases terminan en la misma posición que antes de la
primera transposición, la línea se denomina adaptado completamente.
¿Por qué están instalados Transposiciones?
En transposiciones sistemas de energía de hoy en día se
encuentran predominantemente en las líneas de transmisión y mucho menos en las
líneas de distribución. Transposiciones son más beneficiosos en las líneas de
transmisión debido a sus niveles de tensión y de larga duración.
Transposiciones se instalan por las siguientes razones:
Para reducir el desequilibrio electrostática y
electromagnética entre las fases que contribuyen al desequilibrio de tensión.
Las caídas de tensión son proporcionales a la corriente en cada fase cuando la
línea ha sido completamente transpuesta.
Para limitar la cantidad de corriente induce una línea en
una línea paralela, lo que minimiza el arco interrumpir el deber de los
disyuntores cuando son llamados a desenergizar la línea. Dicho de otra manera,
un interruptor de circuito tiene que interrumpir una cierta cantidad de
corriente cuando se desenergiza una línea. Puede incluir corriente de falla, la
corriente de carga, etc. La corriente inducida desde la línea paralela también
debe ser interrumpido. Si esta corriente inducida puede ser minimizado que
reduce la tensión en el interruptor de circuito.
Para ayudar a reducir las pérdidas del sistema.
Dependiendo de su localización, pueden reducir el
acoplamiento inductivo de las corrientes de línea de potencia en las líneas de
comunicaciones adyacentes.
Protecciones diferenciales
El principio de funcionamiento de todas las protecciones
diferenciales se basa en la comparación entre la intensidad de entrada y la de
salida, en una zona comprendida entre unos juegos de TI's, de tal forma que si
las intensidades que entran en la zona protegida son iguales a las que salen,
diremos que no existe defecto en este tramo. Por el contrario, si la intensidad
de salida no es la misma que la que entra, significará que existe una fuga de
corriente en este tramo, y por tanto existirá algún defecto. La protección
diferencial puede hacerse con dos filosofías distintas: „ La
protección diferencial a alta impedancia. Denominada así porque la estabilidad
de dicha protección se basa en una resistencia
limitadora R s de elevado valor óhmico. Y cuyo empleo está
limitado a las aplicaciones donde la tensión de referencia a la entrada y a la
salida de la zona protegida son iguales, es decir, todas menos los casos en que
tengamos transformadores de por medio. „ La
protección diferencial a porcentaje, aplicable a todos los casos posibles, y
donde la estabilidad viene dada por una comparación entre la corriente
diferencial y la intensidad que traviesa (circula) por la zona protegida.
Normalmente suele ser de tecnología digital e incorpora un filtrado de
armónicos. La tabla de la figura 126 comparativa entre ambas, puede ayudarnos a
fijar los conceptos.
A continuación vamos a estudiar cada uno de los casos
concretos de solución Sepam para la realización de la protección diferencial.
La protección diferencial en si, conceptualmente es muy simple, sin embargo hay
aspectos tales como el dimensionamiento de los TI's, que son un poco
particulares respecto a las funciones de protección vistas hasta ahora, ya que
debemos seguir lo expuesto en el capitulo 1º de dimensionamiento de TI's
clase X según la norma BS142, es por esto que se dice que el uso de la
filosofía de las protecciones diferenciales es mas pro-anglófono, mientras que
otros esquemas de protección que no la utilizan de forma tan generalizada se
denominan pro-francófonos (o pro-CEI). Ambas filosofías pueden dar resultados
óptimos mediante soluciones distintas.
donde:
P2n: Potencia de precisión del TI (VA)
flp: Factor límite de precisión
In: Intensidad nominal del TI
Rh: Resistencia total de los hilos (cables TI's a relé, ida
y vuelta)
Vk: tensión de codo del TI
RTI: Resistencia interna del TI „
Características típicas de esta función de protección: †
porcentaje característico (fijo): Id / It = 18% †
reglajes (figura 129) 0,05 In < Is < 0,5 In †
tiempo de disparo (figura 130) 30 ms típico / 40 ms
máximo
„ Puntos Fuertes
† Protección 87M integrada en
equipo digital multifunción ⇒ un solo Sepam 2000 para todas las
necesidades de protección y control del motor MT.
† TI's de protección estándar, sin
requerimientos especiales. † Fácil
conexionado, reglaje simple y fácil puesta en marcha. „
Puntos débiles †
Protección no válida para protección de generadores ⇒
Sepam 2000 G-- + Sepam 100 LD. † Protección no
válida para bloque motortrafo ⇒ Sepam 2000 M-- + Sepam 2000 D01
Protección diferencial de transformador (Sepam 2000 D01/D02)
(ANSI 87T)
El Sepam 2000 D01 se ha concebido como un relé adicional
para la detección de defectos internos en la zona comprendida entre los 2
juegos de TI's, y solo para realizar la protección diferencial de
transformador. La protección contra defectos internos en el transformador puede
hacerse con otros sistemas de protecciones, por esto, gracias a la poca
carga que ejercen los relés digitales a los TI's, estos permiten seriar las
señales de intensidad de otros relés con el Sepam 2000 D01. Es por esto que típicamente
podemos encontrarnos esquemas en los que el Sepam que realiza la función 87T,
está asociado a otros relés de protección de Trafo o Barras para realizar el
resto de funciones de protección requeridas por la instalación (49 27 - 59 -
etc...) (figura 131). Este relé también se puede utilizar para protección
diferencial de transformadores de 3 devanados, y para la protección diferencial
del bloque motor-transformador (figura 132), así como bloque
generador-transformador (figura 133).
Protección diferencial (Sepam 2000D01/D02) para
transformador (87T) más protección de tierra (64 RE)
Rele direccional de potencia
Funciona en valor deseado de flujo de potencia en una
dirección dada o porque se invierte la potencia como resultado de invertir el
ánodo y cátodo de un rectificador de potencia.
Este relevador está dotado de contactos monofásico o
trifásico y opera a un valor predeterminado de potencia. Este es a menudo
utilizado tal como un relevador direccional de "sobrepotencia"
ajustado para operar si un exceso de energía fluye desde un sistema de potencia
en una planta industrial hacia el sistema de potencia de la compañía
suministradora d energía eléctrica. Bajo ciertas condiciones, esto también
puede ser conveniente como un relevador de "baja potencia" para
separar dos sistemas si el flujo de potencia cae por debajo de un valor
predeterminado. Deben tenerse especiales precauciones cuando se apliquen
relevadores monofásicos, ya que bajo ciertos factores de potencia pueden
ocurrir operaciones de disparo falsas.
Panel de enseñanza con relé monofásico, dependiente del
sentido de la potencia (normas ANSI 32 y 37). El equipo está dotado de un
software de autoverificación. La parametrización del relé se puede realizar, a
discreción, manualmente o por medio de un PC, a través del puerto RS485
integrado.
- Tensión nominal: 100V, 110V, 230V, 400V
- Frecuencia nominal: 35Hz a 78Hz
- Consumo de potencia:
en el circuito de tensión: 1VA
en el circuito de corriente: 0,075 VA con IN = 1A, 0,1VA con In= 5A - Rango de operación para la detección de potencia:
para el circuito de tensión: 40....130% UN
para el circuito de corriente: 0...120% IN - Capacidad térmica de carga:
para el circuito de tensión: 520V c.a.
para el circuito de corriente: 4x IN
- Relé de salida:
Corriente de conexión: 20A
Corriente nominal: 5A
Máxima potencia de ruptura:
1250V c.a./120W c.c. resistiva
500V c.a./75W c.c. inductiva
- Rangos de ajuste:
PR > 1.... 30% PN
P> 1....120% PN
tPr 0....10s/0...100s;
tP 0....10s/0...100s - Indicaciones de LED:
"ON": disposición de servicio
P> y Pr>: excitación (intermitente)
P> y Pr>: excitación (luz permanente) - Elementos de servicio:
Pulsador "TEST" = activación de prueba del equipo
6 potenciómetros para el ajuste de los rangos de disparo y de los tiempos de desconexión
8 conmutadores DIP para fijar los respectivos valores nominales - La interfaz RS 485 integrada es apta para seleccionar los parámetros del relé de protección. Detecta y transmite valores del relé al PC y viceversa. Por medio de una transmisión óptica de señales se garantiza un aislamiento galvánico.
- Indicaciones de la interfaz:
1. Primer LED verde = indicación de operación
Segundo LED verde = transmisión de datos - Entradas y salidas: casquillos de seguridad de 4mm
- Dimensiones: 297 x 228 x 125mm (hxbxp)
- Peso: 1,0kg
Dispositivos de excitación independiente
Motor con excitación independiente
Son aquellos que obtienen la alimentación del rotor y del
estator de dos fuentes de tensión independientes o sea el devanado de
excitación se conecta a una fuente de tensión diferente a la aplicada al
inducido Con ello, el campo del estator es constante al no depender de la carga
del motor, y el par de fuerza es entonces prácticamente constante. Las
variaciones de velocidad al aumentar la carga se deberán sólo a la disminución
de la fuerza electromotriz por aumentar la caída de tensión en el rotor.. Sus
características de funcionamiento son parecidas a las del motor derivación
pero, la separación de la excitación, aporta mayores ventajas para la
regulación de velocidad.
Los motores de excitación independiente tienen como
aplicaciones industriales el torneado y taladrado de materiales, trefilación,
extrusión de materiales plásticos y goma, ventilación de horno, retroceso
rápido en vacío de ganchos de grúas, desenrollado de bobinas y retroceso de
útiles para serrar. El motor de excitación independiente es el más adecuado
para cualquier tipo de regulación, por la independencia entre el control por el
inductor y el control por el inducido. El sistema de excitación más fácil de
entender es el que supone una fuente exterior de alimentación para el
arrollamiento inductor. En general, en las máquinas autoexcitadas debe existir magnetismo
remanente en el campo. En las máquinas de excitación separada, el devanado de
campo es usualmente de un gran número de espiras y conductor delgado, por lo
que se precisa una pequeña corriente de excitación para su operación. Una
corriente pequeña controla una mucho mayor. Sus curvas características tienen
similar comportamiento a las del motor shunt.
