sábado, 6 de septiembre de 2008

REPARAR FALLAS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS

REPARACIÓN DE FALLAS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS


DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA

La energía eléctrica que se utiliza en los comercios, industrias y en casas residenciales, proviene de las centrales eléctricas, en donde se produce mediante un generador eléctrico accionado por una turbina. En las centrales hidroeléctricas la turbina se hace girar mediante la fuerza de una caída de agua de una presa; en cambio, en una central termoeléctrica la turbina gira debido a la expansión de vapor a presión.
Las centrales hidroeléctricas están ubicadas a grandes distancias de los consumidores, por lo que a través de un transformador se hace necesario elevar el voltaje de generación de las centrales y reducir al mismo tiempo la corriente en los conductores transportadores de la energía, y así, reducir las pérdidas de energía en las líneas de transmisión; de lo contrario, transportar energía a grandes distancias a corrientes altas, sería muy costoso, ya que tendrían que utilizarse conductores muy gruesos para soportar la corriente y para que la pérdida de voltaje no sea muy grande.
Las centrales eléctricas alimentan a una Red principal que abarca desde Nogales a Mazatlán; para de ahí, mediante subestaciones de interconexión hacer las extracciones de energía eléctrica en los lugares en donde se encuentra concentrado un número grande de consumidores.
En nuestra región, la energía eléctrica que utilizamos, una parte proviene de la línea principal que alimenta a la subestación reductora ubicada cerca de los consumidores; está subestación también recibe energía eléctrica directamente de las centrales hidroeléctricas del Oviachic de Cd. Obregón, y de la del Fuerte Sinaloa. Las líneas que alimentan a esta subestación tienen un voltaje entre conductores de 115,000 volts. La energía se recibe en tres barras conductoras de las que se conectan 5 transformadores para abastecer de energía eléctrica a los consumidores de toda la región. Tres de ellos reducen el voltaje a 34,500 volts, y dos de ellos lo reducen a 13,200 volts; de estos transformadores salen las líneas de distribución que son las que van directamente a los consumidores, pero como no es posible utilizar esta energía a estos voltajes altos, las líneas de distribución llegan a una subestación del consumidor, o en otro de los casos a los transformadores colocados en postes para reducir el voltaje a 127 y 220 volts, de los que se conectan aproximadamente diez casas residenciales normales, pero siempre y cuando la distancia no sea mayor a 40 metros en áreas urbanas, y de 50 metros en áreas rurales.


SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

Para alimentar los distintos tipos de cargas, se utilizan 4 tipos de sistemas de alimentación:
Sistema monofásico a 2 hilos, fase y neutro. Se utiliza para alimentar cargas pequeñas que no excedan de 3750 watts, en poblaciones rurales y, cuando las cargas utilicen voltajes únicamente de 127 volts.
Sistema monofásico a 3 hilos, dos fases y neutro. Es el sistema comúnmente utilizado para alimentar casas residenciales normales, para cargas mayores a 3,750 watts, y siempre y cuando no sea mayor a 8,000 watts, y para cargas que utilicen ya sea 127 volts o 220 volts.
Sistema trifásico a 4 hilos, tres fases y neutro. Este sistema se utiliza para cargas mayores de 8,000 watts, es el que se utiliza en industrias y comercios, y en determinadas casas residenciales, escuelas, hospitales, etc.; en este sistema se pueden conectar cargas trifásicas, y monofásicas, lo que lo hace que sea el que más se utiliza.
La alimentación se hace por medio de un transformador trifásico, en el que sus embobinados internos están conectados en estrella o en “Y”.
Sistema trifásico a 3 hilos, 3 fases. Se utiliza principalmente para transportar la energía eléctrica de un lugar a otro, o sea de un transformador a otro, mediante líneas de transmisión y distribución de energía eléctrica.


DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

En el diseño de instalaciones eléctricas, una de las acciones más importantes y repetitivas, es el cálculo de los conductores que suministrarán energía eléctrica a una carga o a un grupo de cargas. De la precisión de estos cálculos, depende en gran parte, la seguridad y el buen funcionamiento de la instalación, así como el costo de la inversión inicial y de los gastos de operación y mantenimiento.
Al realizar una nueva instalación eléctrica o modificar una ya existente, se debe cumplir con los requerimientos que establece la Norma Oficial Mexicana existente (NOM-001-SEMP) y algunas otras disposiciones de tipo particular, para así obtener la aprobación del proyecto por parte del personal especializado, y de esta manera pueda ser energizada la instalación.
Conociendo las características de la carga que se va a alimentar (potencia, voltaje de operación, factor de potencia, entre otras), se podrá calcular la corriente, misma que representa la base del cálculo del proyecto, ya que del valor de la corriente se podrán determinar los siguientes conceptos:
a) El calibre adecuado de los conductores a ser usados en una instalación; es importante que el calibre del conductor que se utilice tenga la capacidad apropiada a la corriente que va a conducir, para así evitar que exista un sobrecalentamiento el cual provoca un aumento de su resistencia eléctrica y por lo tanto pérdidas de voltaje que evitan que funcionen correctamente los aparatos eléctricos, además, después de un cierto tiempo el aislante se daña y se originan cortos circuitos que pueden traer consecuencias mayores.
En conductores de longitud grande, tiende aumentar su resistencia, dando lugar a una caída o pérdida de voltaje aún mayor, por lo que para evitar que esto suceda, se deberá colocar un conductor con un calibre de mayor área, hasta que la caída de voltaje sea menor del 3% del voltaje de alimentación.
El diámetro de la tubería que soportará a los conductores dependerá del calibre y del número de conductores, así como del tipo de aislante; El diámetro de la tubería debe ser el adecuado para que al colocar los conductores dentro, deberá quedar un espacio libre de por lo menos el 60% del área total de la tubería, esto con el fin de disipar el calor que se produce en los conductores con el paso de la corriente eléctrica; el tipo de aislante dependerá de las condiciones ambientales y del tipo de uso que se le vaya a dar, del voltaje entre conductores y de la temperatura de operación.
b) La caída de voltaje que se origina en los conductores, dependerá además de la corriente que circula por ellos, del calibre (área) y de su longitud.
c) Conociendo la cantidad de corriente que consumirá una determinada carga, se podrá determinar la capacidad del dispositivo de protección (interruptor termomagnético o fusible), ya sea del circuito de alimentación como de un circuito derivado; y a su vez con la capacidad del dispositivo de protección se determinará el calibre del conductor de tierra física.
d) Con el valor de la corriente de una carga de alumbrado o de un número determinado de contactos, se determina la cantidad de circuitos derivados necesarios para alimentar a dicha carga. Con la cantidad de circuitos derivados, y la corriente total, se selecciona el tipo y capacidad del centro de carga.



CONDUCTORES

Los principales requisitos que deben cumplir todo conductor para ser utilizado en una instalación eléctrica, son los siguientes: 1) Que tenga el calibre apropiado para conducir la corriente que por él va a circular, 2) Que tenga un aislamiento adecuado para el voltaje, la temperatura de operación y las condiciones ambientales (un local mojado, seco, corrosivo, enterrado, etc.), 3) Que tenga el calibre o tamaño suficiente para evitar una pérdida de voltaje excesiva, es decir, debe ser menor del 3% del voltaje de la fuente en cada tramo de conductor.
Para cargas de alumbrado y aparatos electrodomésticos, el conductor deberá tener una capacidad por lo menos mayor en un 25% de la corriente nominal.
La capacidad de corriente de un conductor, depende de 6 factores: el calibre o sección transversal (área), el tipo de aislamiento, la temperatura de operación del conductor, la temperatura ambiente, el material del conductor y las condiciones en que se va a utilizar.
El calibre de los conductores de un circuito derivado de 15 amperes que alimenta cargas de alumbrado, deberá ser no menor del calibre 14; el calibre de los conductores de un circuito derivado de 20 amperes que alimenta a contactos normales, deberá ser calibre 12; y para alimentar contactos para aire acondicionado de ventana de hasta 2 toneladas de capacidad, deberá ser calibre 10.



Sistemas de protección.


Toda instalación eléctrica deberá contar con los dispositivos de protección adecuados para evitar posibles sobrecorrientes y los daños que pudiera ocasionar un corto circuito.
Un corto circuito se produce cuando dos conductores de corriente se juntan, ya sea en forma accidental o por una falla en la conexión.
Los dispositivos de protección utilizados en una instalación eléctrica, son los interruptores termomagnéticos y los fusibles.
El interruptor termomagnético controla el paso de la corriente y protege al circuito de una sobrecorriente o corto circuito; cuando la corriente rebasa la capacidad del interruptor termomagnético, éste abre automáticamente el circuito y deja de circular la corriente, evitando que se produzcan temperaturas excesivas o peligrosas en los conductores o en su aislamiento, y daño a los equipos.
La capacidad del interruptor termomagnético deberá ser menor, o por lo menos igual a la capacidad de corriente del conductor en el que se conecta.
Los interruptores termomagnéticos se conectan en serie con cada uno de los conductores de fase o de línea.
El fusible protege al circuito de una sobrecorriente o corto circuito, esto lo hace al fundirse (se abre) el material conductor que lo forma, debido al calentamiento que produce la corriente en exceso que circula a través de él.



POTENCIA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA


En una instalación eléctrica de corriente alterna se pueden presentar 3 tipos de potencia: potencia aparente, potencia real y potencia reactiva.
La potencia aparente es la potencia total que entrega la fuente de energía a una carga o a un circuito. Su unidad de medida es el volts-amper (VA), y para valores altos, se utiliza el KVA.
Dependiendo del tipo de carga, la potencia aparente que recibe, una parte se convierte en potencia real y otra parte ese utiliza como potencia reactiva. Por ese motivo, la potencia aparente también se define como la suma vectorial de la potencia real y de la potencia reactiva.
La potencia real es la que transforma en algo útil, como para la generación de calor, para producir luz, o para producir el giro de un motor; su unidad de medida es el watts, o el KW.
La potencia reactiva es la potencia que necesitan los aparatos para magnetizar a las bobinas o para cargar a un capacitor. La potencia reactiva no se transforma en algo útil, sino que, la carga la recibe en el primer cuarto de ciclo, y la devuelve a la fuente en el siguiente cuarto de ciclo, y así sucesivamente. Su unidad de medida es el kilovolts amper reactivo (KVAR).
Otro término importante en la operación de una instalación eléctrica, es el factor de potencia (F.P.), el cual indica qué porcentaje de la potencia aparente que recibe la carga es convertida en potencia real. Por ejemplo: si una carga tiene un F.P.=0.6, indica que el 60% de la potencia aparente que recibe la está convirtiendo en potencia real, o sea, en algo útil, y el 40% restante es potencia reactiva.
Si la carga es puramente resistiva, toda la potencia aparente la convierte en potencia real, o sea el 100%, el F.P.=1, pero, si la carga está compuesta por motores o aparatos que contienen bobinas, se tendrán tanto la potencia real como la reactiva, y el factor de potencia tendrá un valor comprendido en el siguiente rango: mayor que cero y menor que uno. Algunos tipos de cargas puramente resistivas son los siguientes: la plancha, tostador, parrillas eléctricas, cautín eléctrico, regadera eléctrica, focos convencionales, etc.
Además, en las cargas puramente resistivas, el voltaje y la corriente están en fase, es decir, la corriente alcanza su valor máximo en el mismo momento en que lo hace el voltaje, y con la misma polaridad, llegando a su valor cero también en el mismo instante; por lo que el ángulo de defasamiento entre el voltaje y la corriente es de cero grados.
Cuando el factor de potencia global para una instalación industrial es bajo; el sistema es ineficiente y el costo de la energía eléctrica es elevado. Para superar esto y al mismo tiempo asegurar que los generadores y cables de potencia de una instalación no vayan a ser sobrecargados con corriente no activa, las empresas suministradoras (C.F.E.) ofrece con frecuencia reducción de tarifa a los usuarios cuyo factor de potencia es alto (0.9 ó más), o bien impone penas por trabajar con un bajo factor de potencia.
Para mejorar el factor de potencia de una instalación o de un equipo en particular, se conectan en paralelo con la carga, ya sean capacitores (el más usual) o motores sincrónicos (muy costoso); con el propósito de que suministren la potencia reactiva adecuada que necesita la carga para su funcionamiento y de esta manera reducir los KVA que debe entregar la fuente, reduciendo al mismo tiempo la corriente reactiva que debe suministrar, incrementándose el factor de potencia, y haciendo más eficaz el sistema. El costo de adquisición e instalación de los capacitores es bajo, se pueden usar en forma eficiente en todos los tamaños de instalaciones, son compactos, confiables, de alta eficiencia, se pueden instalar en forma individual a cada equipo eléctrico, o bien, en grupo por medio de un banco de capacitores para toda la instalación, colocado cerca de la alimentación principal de la energía eléctrica.



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