Mantenimiento Industrial

MANTENIMIENTO INDUSTRIALPRINCIPIOS BSICOS MANTENIMIENTO

INTRODUCCIN

AL ADQUIRIR CUALQUIER MAQUINA O EQUIPO, ES NECESARIO PREVER EL MOMENTO EN QUE DEJE DE FUNCIONAR CORRECTAMENTE. ANTE ESTA SITUACIN PODEMOS OPTAR POR DOS SOLUCIONES: REEMPLAZAR POR OTRO EQUIPO. ADELANTARNOS AL MOMENTO EN QUE DEJE DE FUNCIONAR O REPARAR.

-

DEFINICIN DE MANTENIMIENTO

CONJUNTO DE DISPOSICIONES TECNICAS, MEDIOS Y ACTUACIONES QUE PERMITEN GARANTIZAR QUE LAS MAQUINAS-INSTALACIONES Y ORGANIZACIN DE UNA LNEA DE PRODUCCION PUEDA DESARRROLLAR EL TRABAJO QUE SE TIENE ESTABLECIDO

OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO

GARANTIZAR EL FUNCIONAMIENTO REGULAR DE LAS INSTALACIONES Y SERVICIOS. EVITAR EL ENVEJECIMIENTO PREMATURO DE LOS EQUIPOS QUE FORMAN PARTE DE LAS INSTALACIONES. CONSEGUIR TODO PRECIO RAZONABLE. ELLO, A UN

TIPOS DE MANTENIMIENTOMANTENIMIENTO PREVENTIVO CORRECTIVO

SISTEMATICO

CONDICIONAL

FALLO

FRECUENCIAS

ESTADO DEL EQUIPO

FALLO PARCIAL

AVERIA

TIEMPO Y, PERIODOS,

MEDICIN, INSPECCIN

CORRECTIVO PROGRAMADO

REPARACIN

MANTENIMIENTO PREVENTIVO

Las acciones de mantenimiento preventivo pueden aplicarse de forma programada por tiempo, o como consecuencia del anlisis de la condicin del equipo y sus componentes: La programacin del mantenimiento por tiempo es el Mantenimiento Programado o Preventivo. Y la programacin por las condiciones Mantenimiento Predictivo

-

-

MANTENIMIENTO PROGRAMADO

Es el conjunto de acciones que se aplican de forma programada en el tiempo, bien por horas de servicio, por el nmero de ciclos, o simplemente por el nmero de tiempo transcurrido. Los mtodos de programacin son estadsticos y se basan en la experiencia del fabricante.

MANTENIMIENTO PROGRAMADOAcciones de programado:-

mantenimiento

-

Sustitucin de componentes Desmantelamiento y montaje para reconocimiento de defectos ocultos. Engrases Sustitucin de lquidos. Etc...

MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Es el conjunto de acciones que aplican como consecuencia de observacin del estado de componentes de la instalacin.

se la los

Este estado del componente puede ser el actual en el momento de la accin de mantenimiento, o por el anlisis de la tendencia de la evolucin de su condicin.

MANTENIMIENTO PREDICTIVO -

Acciones de Mantenimiento: Inspeccin visual: revisin cuidadosa sin realizar desarmes ni usar herramientas Inspeccin cercana: que adems de los aspectos cubiertos por la visual, usa herramientas, sin realizar desarmes ni cortes de tensin. Inspeccin detallada: que adems de los aspectos cubiertos por la cercana, identifica los defectos utilizando herramientas y equipos de ensayo, y con apertura de envolventes.

-

-

MANTENIMIENTO CORRECTIVO

Es el conjunto de acciones que se realiza cuando se ha producido el fallo del componente: Fallo de componente sin afectar a la continuidad de la produccin se de nomina Mantenimiento Correctivo Programado.

-

- Fallo de componente afectando a la continuidad de la produccin se denomina AVERIA

PLAN DE MANTENIMIENTO

Requisitos de Mantenimiento:

un

Plan

de

Plan Mantenimiento Organizacin Funciones Hombres Equipos Frecuencia Duracin

Eficacia Hombres Eficacia Equipos Mejora de la disponibilidad de las lneas de produccin

PROGRAMA Y GESTION MANTENIMIENTO

Debemos tener en cuenta los siguientes apartados: Por separado los trabajos mecnicos, elctricos y electrnicos. Procedimiento de las gamas de mantenimiento. Acciones especficas para cada equipo. Instrucciones de mantenimiento: especificar. Proveedores: se conocern. Maquina y equipos conocimiento de caractersticas. Piezas de repuesto. Equipos humanos y herramientas a utilizar. Formacin personal. Historial de las maquinas. Especificaciones de prueba. Costes. Contratas.

-

INGENIERIA DE MANTENIMIENTO

Los sistemas de produccin suelen adolecer de importantes defectos de proyecto, construccin, montaje y utilizacin, lo que trae perdidas muy elevadas en los primeros meses de utilizacin. El lograr un buen estado de buen funcionamiento de las instalaciones industriales se denomina Terotecnologa.

INGENIERIA DE MANTENIMIENTO

La Terotecnologa por extensin, comprende las diferentes acciones prcticas de gestin de la fiabilidad y calidad de los sistemas para nuevos proyecto, mejoras y modificaciones tras el anlisis de fallos-mantenimiento programadoestudios de recambio, etc.

MANTENIMIENTO Y CALIDAD TOTAL

Sabemos que todas las mejoras conducen a consolidar la Calidad y el funcionamiento continuo de las instalaciones, reducen costes y aumentan la productividad. La Calidad Total es algo as como: Una lucha sistematizada contra la ineficiencia


Podemos identificar cinco bloques potenciales de ineficiencias sobre los que debe actuar la Calidad Total: Diseo Procesos Materiales Mano de obra Servicio

-


Como se enlaza el Mantenimiento con la Calidad Total? Diseo: anlisis del valor para facilitar la mantenibilidad. Criterios sobre especificaciones. Procesos: Disminucin de tiempos, identificacin de los fallos, disposicin de maquinas. Materiales: Herramientas y tiles de control. Mano de obra: Formacin, trabajo en equipo, verificaciones especialistas, etc.

-

-

-

CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO

FIABILIDAD: La probabilidad de que un equipo funcione correctamente durante un periodo de tiempo determinado. De que no caiga en una avera TASA DE FALLO:N de fallos (averas o paradas)

Tasa = --------------------------------N de piezas o minutos de produccin

CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO-

MANTENIBILIDAD: La probabilidad de volver a cumplir un sistema industrial sus funciones despus de una avera. 1 M = --------MTTR

MTTR = Tiempo de parada medio para reparar un fallo. tiempo de fallos Duracin media fallo =--------------------- n de fallos

CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO

DISPONIBILIDAD: Probabilidad de un sistema-equipo o instalacin, de estar en estado de funcionamiento siempre que se necesita. Relacin entre el tiempo de buen funcionamiento (TBF) y el de parada tras una avera (MTTR). TBF D = --------------TBF + MTTR

CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO -

Para mejorar este ratio: Aumentar el valor de TBF, disminuyendo el nmero de paradas a travs de : un buen diseo, construccin, montaje y empleo de materiales adecuados y por supuesto un mantenimiento preventivo adecuado. Disminuyendo el valor MTTR, mejorando el tiempo de intervencin en cada parada a travs de: -diseo correcto-normalizacin -elementos de diagnostico -medios de utillaje -instrucciones adecuadas y elaborando gamas de mantenimiento. -formacin adecuada del personal de mantenimiento.

-

ESTRATEGA DE MANTENIMIENTO

Es aquella que se proponga optimizar la eficiencia del mismo haca la mxima disponibilidad de los sistemas de produccin, y que resulta a medida de cada planta, dando la mxima calidad al mnimo coste en la prestacin de sus servicios. Todo ello se debe basar en la experiencia, en la utilizacin de herramientas de diagnostico y sobre todo en el trabajo de equipo.

GRUPOS DE FIABILIZACIN

El ciclo PDCA es una herramienta de progreso para fiabilizar los sistemas. Una vez fijado los objetivos de fiabilidad-mantenibilidad-disponibilidad, el ciclo PDCA es una buena herramienta en la gestin del progreso continuo en dichos indicadores. Plan - Do- Check - Action

GRUPOS DE FIABILIZACIN

Herramientas de calidad Brainstorming Grficos de datos Diagramas de Pareto Diagramas causa-efecto

-

Anlisis de Fallos (AMDEC)

GAMAS PREVENTIVASACTIVIDAD DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO

DOCUMENTO N AMP-1001/02

HOJA N: 1 FECHA: REVISIN : PRIMERA

4 de diciembre de 2.003

Fbrica: Referencia:

Aprobacin del Programa de Puntos de InspeccinFirma: Firma:

Operacin A Inspeccionar ZONA: RECEPCION DE MALTA (EJ) CLASIFICACIN DE ZONA:ZONA 21

1.- Revisin ELECTRICAPUNTO N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ELEMENTO DE INSPECCIN Cadena reddler Cadena reddler Cadena Redler Cadena Redler Guarda Motor Contactor Motor Detector de atascos Rasera de distribucion Rasera de distribucion Motor de 7,5 Kw Motor de 7,5 Kw Motor 7,5 Kw Motor 7,5 Kw Motor Redler Temperatura Engrase rodamientos Estado/Funcionamiento Bobinas Conexiones DESCRIPCIN

Tipo:TIPO INSPECC. IV IV IV IV IV ME IV IV IV IV NORMA APLICABLE O PROCEDIMIENTO CRITERIO DE ACEPTACIN R. Interno R. Interno R. Interno R. Interno R. Interno RBT R. Interno R. Interno R. Interno R. Interno ACTUACIONES RESULTADO Temperatura Superficial 85 C 8:00 AM correcto correcto Desconecta al amperaje dado correcto correcto correcto correcto correcto Seria preciso cambiarlos Presencia Polvo presencia de polvo Ligera percepcin Regulacin 12 A OBSERVACIONES Dentro de lo lmites

< 135 C < 12 AConexionado de de cables Rodamientos sin vibracin. Funcionamiento correcto Temperatura Termografo Normalmente engrasado Limpieza/ Proximidad Temperatura Estado

CODIFICACIN DE LOS TIPOS DE INSPECCIN D = DOCUMENTAL (REVISIN)IV = INSPECCIN VISUAL ME = MEDICIONES ( PROTOCOLO)

ATENCIN:

ZONA 20,21 Y 22 USO DE HERRAMIENTAS Y UTILLAJES ADECUADOS A LA CLASIFICACIN.

ORDEN DE TRABAJOORDEN DE TRABAJO ELCTRICO

NN DE PEDIDO

N/REF.:REA DE TRABAJO: TAREA A REALIZAR:

MQUINA: ZONA ATEX: HERRAMIENTAS: MATERIALES:

HORAS / DAS

OPERARIOS

TOTAL

TOTALES FECHA DE INICIO: N DE OPERARIOS: ELEMENTOS DE SEGURIDAD: FECHA ACABADO: HORARIO:

ZONA DE PELIGRO:

OBSERVACIONES:

V B SEMACE, S.L.

V B CLIENTE

POLITICA DE MANTENIMIENTO

CORRECTIVO

MEJORAS

PREVENTIVO

PREDICTIVO

(2)

TRABAJOS PROGRAMABLES

GAMAS

COMPRAS

(6)

PLANIFICACIN Y SIMULACION (1) AVERIAS URGENTES

(4)

STOCKS

LANZAMIENTO DE TAREAS

PERSONAL PROPIO CONTRATAS

DIAGNOSTICO ON LINE

SEGUIMIENTO DE TRABAJO (3)

ACTIVOS

Relaciones Multidimensionales (5) Informacin Tcnica / Estructuracin Informacin Grfica Informacin Econmica / Presupuestos

HISTORICO TENCICOECONOMICO Puntos Interface Habituales

EJERCICIO MANTENIMIENTO:

En una lnea de produccin de una planta Industrial, disponemos de 10 mquinas, que durante el periodo de un mes hemos recogido de las O.T. de cada una de las mquinas los datos de la tabla adjunta. Las paradas se han agrupado en seis con un tiempo entre ellas: 880 a P1; 560 a P2; 650 a P3; 720 a P4; 850 a P5; 630 a P6 y 790

T. PROD. MAQUINA M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 4410 3990 4250 4330 4410 4150 4250 3650 4410 3990 P1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 87 220 120 44 100 35 55 55

T. FUNCION. 4010 3880 4005 3880 3980 3850 4200 3220 3990 3690 P2 75 15 72 67 50 85 145

T. PARADA 400 110 245 450 430 300 50 430 420 300 P3 40 65 88 255 66

N PARADAS 5 4 5 6 2 6 1 5 2 3 P4 125 35 93 35 95 P5 70 48 77 175 58 72 200 35 30 91 P6 30 20 42 65

EJERCICIO MANTENIMIENTO

Calcular la probabilidad de que las mquinas funcionen correctamente. Calcular la probabilidad de reparabilidad de cada una de ellas. la

Calcular la probabilidad de cada mquina siempre que se necesite. Determinar a que mquina grupo de mquina se debe realizar una intervencin programada.

PLANTA INDUSTRIAL

CENTRO DE TRANSFORMACIN CUADROS DE FUERZA POR SECCIONES CUADROS DE FUERZA Y MANIOBRA CONDUCCIONES Y CANALIZACIONES MAQUINAS, BOMBAS, MOTORES, ETC DETECTORES DE PROXIMIDAD, CONTROLES DE NIVEL, REGULADORES DE PRESIN, ETC.. PLC,S, VARIADORES DE VELOCIDAD, CONTACTORES, RELES, BORNAS, TIERRA, ETC..

CALIDAD ELECTRICAPERTURBACIONES ELECTROMAGNETICAS

HUECOS DE TENSIN Y CORTES

Definiciones: Un hueco de tensin es una bajada sbita de la tensin en un punto de una red de energa elctrica, hasta un valor comprendido (por convenio) entre el 90% y el 1% (CEI 610002-1, CENELEC EN 50160), o entre el 90% y el 10% (IEEE 1159) de una tensin de referencia (Uref), seguida de un restablecimiento de la tensin de red despus de un corto lapso de tiempo comprendido entre un semiperodo de la fundamental de la red (10 ms a 50 Hz) y un minuto (figura 1a). Generalmente, la tensin de referencia es la tensin nominal para las redes BT y la tensin declarada para las redes MT y AT. Tambin puede utilizarse una tensin de referencia desplazada, igual a la tensin antes de la perturbacin, en las redes MT y AT equipadas con un sistema de ajuste ( en carga) de latensin en funcin de la carga. Esto permite estudiar (con la ayuda de medidas simultneas en cada red) la transferencia del hueco entre los diferentes niveles de tensin. El mtodo que se utiliza normalmente para detectar y caracterizar un hueco de tensin es el clculo del valor eficaz rms (1/2) de la seal en un perodo de la fundamental de todos los semiperodos (envolvente de un semiperodo) (figura 1b).

Los parmetros caractersticos (figura 1b) de un hueco de tensin son pues: su profundidad: .U (o su amplitud U), su duracin .T, definida como el lapso de tiempo durante el cual la tensin es inferior al90%. Se habla de hueco de tensin a x % si el valor rms (1/2) est por debajo de x % del valor de referencia Uref. Los cortes son un caso particular de hueco de tensin de profundidad superior al 90% (IEEE) o al 99% (CEICENELEC). Se caracterizan por un nico parmetro: la duracin. Los breves tienen una duracin inferior a 3 minutos (CENELEC) o a 1 minuto (CEI-IEEE). Tienen su origen principalmente en los reenganches automticos lentos destinados a evitar los cortes largos (ajustados entre 1 y 3 minutos); los cortes largos son de una duracin superior. Los cortes breves y los cortes largos son diferentes, tanto por su origen como por las soluciones a aplicar para prevenirlos o para reducir su nmero. Las perturbaciones de tensin de duracin inferior a un semiperodo de la fundamental T de la red (.T < T/2) se consideran como si fueran transitorios. Los americanos utilizan diferentes adjetivos para calificar los huecos de tensin (sag) o (dip) y los cortes (interruption) segn su duracin:

instantneo (instantaneous) (T/2 < .T < 30 T), momentneo (momentary) (30 T < .T < 3 s), temporal (temporary) (3 s < .T < 1 min), mantenido (sustained interruption) y (undervoltage) (.T > 1 min).

subtensin

En funcin del entorno, las tensiones medidas pueden ser entre conductores activos (entre fases o entre fase y neutro) o entre conductores activos y tierra (fase/tierra o neutro/tierra), o tambin entre conductores activos y conductor de proteccin. En el caso de un sistema trifsico, las caractersticas .U y .T son en general diferentes en las tres fases. Por este motivo un hueco de tensin debe de detectarse y caracterizarse separadamente en cada una de las fases. Se considera que un sistema trifsico sufre un hueco de tensin si al menos una de las fases sufre este tipo de perturbacin.

Fig. 01: Parmetros caractersticos de un hueco de tensin; [a] forma de onda, [b] rms (1/2).

ORIGEN: Los huecos de tensin y los cortes breves estn ocasionados principalmente por los fenmenos conducidos con corrientes elevadas que provocan, a travs de las impedancias de los elementos de la red, una cada de tensin de amplitud tanto menor cuanto ms alejado de la fuente de perturbacin est el punto de observacin. Los huecos de tensin y los cortes breves se deben a diferentes causas: Defectos en la red de transporte (AT), de distribucin (BT y MT), o en la instalacin en s misma. La aparicin de los defectos provoca huecos de tensin a todos los usuarios. La duracin de un hueco depende generalmente de las temporizaciones de funcionamiento de los rganos de proteccin. Cuando los dispositivos de proteccin (interruptores automticos, fusibles) aslan o separan un defecto producen cortes (cortos o largos) en la red de los usuarios alimentados por la seccin con defecto. Aunque la fuente de alimentacin haya desaparecido, la tensin en la red puede mantenerse debido a la tensin residual que siguen suministrando los motores asncronos o sncronos en proceso de ralentizacin (durante 0,3 a 1s) o a la tensin procedente de la descarga de los condensadores conectados a la red. Los cortes breves se deben generalmente a la actuacin de los automatismos de red, como los reenganches rpidos y/o lentos o la conmutacin de transformadores o de lneas. Los usuarios sufren una sucesin de huecos de tensin y/o de cortes breves al producirse defectos con arcos intermitentes, o durante los ciclos de desenganche y reenganche automticos

(en red area o mixta radial) que permiten la eliminacin de los defectos transitorios, o incluso cuando se reenva una tensin para localizar un defecto. La conmutacin de cargas de gran potencia respecto a la potencia de cortocircuito (motores asncronos, hornos de arco, mquinas de soldar, calderas...). Se producen cortes largos cuando los dispositivos de proteccin aslan Definitivamente un defecto permanente, o cuando se produce la apertura, voluntaria o intempestiva de un aparato o mecanismo. Los huecos de tensin o los cortes se propagan hacia los niveles de tensin inferiores a travs de los transformadores. El nmero de fases afectadas, as como la gravedad de estos huecos de tensin, dependen del tipo de defecto y del acoplamiento del transformador. El nmero de huecos de tensin y de cortes es ms elevado en las redes areas, sometidas a la intemperie, que en las redes subterrneas. Pero una derivacin subterrnea con origen en el mismo juego de barras que las areas o mixtas sufrir tambin los huecos de tensin debidos a los defectos que afectan a las lneas areas. Los transitorios (.T < T/2) son causados, por ejemplo, por la conexin de condensadores o el aislamiento de un defecto por un fusible o por un interruptor automtico rpido BT, o incluso por las muescas de las conmutaciones de convertidores polifsicos.

ARMNICOS E INTERARMNICOSResumen: Toda funcin peridica (de frecuencia f) se puede descomponer en una suma de senoides de frecuencia h x f (h: entero); h se llama orden o rango del armnico (h > 1). La componente de primer orden es la componente fundamental.

El valor eficaz es:

La tasa de distorsin armnica (THD: Total Harmonic Distortion) da una medida de la deformacin de la seal:

Los armnicos proceden principalmente de cargas no lineales cuya caracterstica es absorber una corriente que no tiene la misma forma que la tensin que los alimenta (figura 2).

Fig. 02: Degradacin de la tensin de red producida por una carga no lineal.

Esta corriente es rica en componentes armnicos y su espectro ser funcin de la naturaleza de la carga. Al circular a travs de las impedancias de la red, estas corrientes armnicas crean las tensiones que pueden perturbar el funcionamiento de otros usuarios conectados a la misma fuente. La impedancia de la fuente a las diferentes frecuencias Armnicas tiene pues un papel fundamental en la gravedad de la distorsin en tensin. Hay que observar que, si la impedancia de la fuente es baja (Pcc elevada), la distorsin en tensin es menor.

- Las principales fuentes de armnicos Las principales fuentes de armnicos son precisamente las propias cargas y se pueden clasificar segn su pertenencia al entorno industrial o domstico. Las cargas industriales equipos de electrnica de potencia: variadores de velocidad, rectificadores con diodos o tiristores, onduladores, fuentes de Alimentacin conmutadas; cargas que utilizan el arco elctrico: hornos de arco, mquinas de soldar, alumbrado (lmparas de descarga, tubos fluorescentes). Son tambin generadores de armnicos (temporales) los arranques de motores con arrancador electrnico y la conexin de transformadores de potencia. Hay que destacar que se ha generalizado la utilizacin de equipos basados en la electrnica de potencia debido a sus mltiples ventajas (flexibilidad de funcionamiento, excelente rendimiento energtico, prestaciones elevadas...). Las cargas domsticas con convertidores o con fuentes de alimentacin conmutada: televisores, hornos de microondas, placas de induccin, ordenadores, impresoras, fotocopiadoras, reguladores de luz, equipos electrodomsticos, lmparas fluorescentes. Aunque su potencia unitaria es mucho menor que las cargas industriales, el efecto acumulado, debido a su gran abundancia y a su utilizacin simultnea en perodos largos, las convierten en fuentes importantes de distorsin armnica. Hay que estacar que la utilizacin de este tipo de aparatos crece en nmero y a veces en potencia unitaria.

- Los niveles de armnicos Varan generalmente segn el modo de funcionamiento del aparato, la hora del da y la estacin (climatizacin). Las fuentes de alimentacin generan normalmente armnicos impares (figura 3). Tanto la conexin de transformadores o las cargas polarizadas (rectificadores de media onda) como los hornos de arco producen tambin (adems de armnicos impares) armnicos de rangos pares. Los interarmnicos son componentes senoidales, pero que no son de frecuencias mltiplos enteros de la fundamental (estn, por tanto, entre los armnicos). Se deben a las variaciones peridicas o aleatorias de la potencia absorbida por diferentes receptores como los hornos de arco, las mquinas de soldar y los convertidores de frecuencia (variadores de velocidad y cicloconvertidores).Las frecuencias de telemando utilizadas por el distribuidor son tambin interarmnicos. El espectro puede ser discreto o continuo, y variable de forma aleatoria (horno de arco) o intermitente (mquinas de soldar). Para estudiar los efectos a corto, medio o largo plazo, las medidas de los distintos Parmetros deben hacerse a intervalos de tiempo compatibles con la constante de tiempo trmica de los equipos.

Fig. 3: Caractersticas de algunos generadores de armnicos.

SOBRETENSIONESToda tensin aplicada a un equipo cuyo valor de cresta sobrepasa los lmites de un intervalo definido por una norma o una especificacin es una sobretensin. Las sobretensiones son de tres tipos: temporales, a frecuencia industrial, de maniobra, de origen atmosfrico (rayo). Pueden presentarse: en modo diferencial (entre conductores activos fase/fase o fase/neutro), en modo comn (entre conductores activos y la masa o la tierra).-

Sobretensiones temporalesPor definicin son de la misma frecuencia que la de la red (50 Hz 60 Hz). Tienen diversos orgenes:

- Un defecto de aislamiento

Al producirse un defecto de aislamiento entre una fase y tierra en una red con neutro impedante o aislado, la tensin de las fases sanas respecto a tierra puede alcanzar la tensin compuesta. Las sobretensiones en las instalaciones BT pueden proceder de las instalaciones AT a travs de la toma de tierra del centro de transformacin MT/BT. Se trata de un raro fenmeno oscilatorio no lineal, frecuentemente peligroso para los equipos, que se produce en un circuito con un condensador y una inductancia saturable. Con facilidad se le suele considerar la causa de disfunciones o averas mal aclaradas. Fallo (corte) del neutro Los aparatos alimentados por la fase menos cargada ven aumentar su tensin (a veces hasta a la tensin compuesta). Los defectos del regulador de tensin de un alternador o del ajuste en carga de un transformador

- La ferrorresonancia

La sobrecompensacin de la energa reactiva Los condensadores shunt producen un aumento de la tensin desde la fuente hasta ellos. Esta tensin es especialmente elevada en perodos de poca carga. - Sobretensiones de maniobra Estn provocadas por modificaciones rpidas de la estructura de la red (apertura de aparatos de proteccin...). Se distinguen: las sobretensiones de conmutacin con carga normal, las sobretensiones provocadas por el establecimiento y la interrupcin de pequeas corrientes inductivas, las sobretensiones provocadas por la maniobra de circuitos capacitativos (lneas o cables en vaco, bateras de condensadores). Por ejemplo, la maniobra de una batera de condensadores provoca una sobretensin transitoria cuya primera cresta puede alcanzar 22 veces el valor eficaz de la tensin de la red, y una sobreintensidad transitoria del valor de cresta que puede alcanzar 100 veces la corriente asignada del condensador (Cuaderno Tcnico n 189). - Sobretensiones atmosfricas El rayo es un fenmeno natural que aparece en caso de tormenta. Se distinguen las descargas directas de rayo (en una lnea o en una estructura) y los efectos indirectos de una descarga de rayo (sobretensiones inducidas y aumento del potencial de tierra).

VARIACIONES Y FLUCTUACIONES DE TENSIN

Las variaciones de tensin son variaciones del valor eficaz o del valor de cresta de una amplitud inferior al 10% de la tensin nominal. Las fluctuaciones de tensin son una sucesin de variaciones de tensin o de variaciones cclicas o aleatorias de la envolvente de una tensin cuyas caractersticas son la frecuencia de la variacin y su amplitud. Las variaciones lentas de tensin estn causadas por la variacin lenta de las cargas conectadas a la red. Las fluctuaciones de tensin son debidas principalmente a las variaciones rpidas de las cargas industriales, como las mquinas de soldar, los hornos de arco, las laminadoras.

Un sistema trifsico est desequilibrado cuando las tres tensiones no son iguales en amplitud y/o no estn desfasadas unas respecto a otras 120.El grado de desequilibrio se define utilizando el mtodo de las componentes de Fortescue, calculando la razn de la componente inversa (U1i) (u homopolar (U1o)) de la fundamental respecto a la componente directa (U1d) de la fundamental.

DESEQUILIBRIOS

Tambin puede utilizarse la frmula aproximada siguiente:

siendo:

La tensin inversa (u homopolar) est provocada por las cadas de tensin que, a lo largo de las impedancias de la red, se producen debido a las corrientes inversas (u homopolares) producidas por las cargas Desequilibradas que conducen a unas corrientes no idnticas en las tres fases (cargas BT conectadas entre fase y neutro, cargas monofsicas o bifsicas MT, como mquinas de soldar y hornos de induccin). Los defectos monofsicos o bifsicos provocan los desequilibrios hasta que actan las protecciones.

RESUMEN

EFECTOS DE LAS PERTURBACIONES EN LAS CARGAS Y PROCESOS

SOLUCIONES PARA MEJORAR LA QEEHuecos de tensin y cortes- Reduccin del nmero de huecos de tensin y de cortes. Reduccin de la duracin y de la profundidad de los huecos de tensin. Insensibilizacin de las instalaciones industriales y terciarias

-

- Insensibilizacin del control-mando - Insensibilizacin de la alimentacin de potencia de los equipos - La parada adecuada

ArmnicosExisten al menos tres formas posibles para suprimirlos o, al menos, reducir su influencia. Se dedica un prrafo especfico al tema de las protecciones. Reduccin de las corrientes armnicas producidas Inductancia de lnea Se coloca una inductancia trifsica en serie con la alimentacin (o integrada en el bus de cc de los convertidores de frecuencia), con lo que se reducen los armnicos de corriente de lnea (en particular, los de orden elevado) y por tanto, el valor eficaz de la corriente absorbida, y tambin la distorsin en el punto de conexin del convertidor. Adems, es posible instalarlo sin intervenir en el generador de armnicos y utilizar inductancias comunes a diversos variadores. - Utilizacin de rectificadores dodecafsicos Esta solucin consigue, por combinacin de las corrientes, eliminar en el primario los armnicos de orden ms bajo, como el 5 y 7 (frecuentemente, los ms molestos, por su mayor amplitud). Necesita un transformador con dos secundarios, uno en estrella y otro en tringulo, consiguindose no generar armnicos ms que de orden 12k 1. - Aparatos de muestreo senoidal. Este mtodo consiste en utilizar convertidores estticos cuya etapa rectificadora utilice la tcnica de conmutacin. PWM (Pulse Width Modulation) que absorbe una corriente senoidal. - Modificacin de la instalacin - Inmunizar las cargas sensibles con la ayuda de filtros - Aumentar la potencia de cortocircuito de la instalacin - Desclasificar los equipos - Arrinconar o confinar las cargas perturbadoras Ante todo, hay que conectar los equipos sensibles lo ms cerca posible de su fuente de alimentacin.

-

A continuacin, hay que identificar, y despus separar, las cargas perturbadoras de las cargas sensibles, por ejemplo alimentndolas desde fuentes separadas o mediante transformadores dedicados exclusivamente a ellas. Todo esto sabiendo que las soluciones que consisten en actuar sobre la estructura de la instalacin son, en general, pesadas y costosas. - Protecciones y sobredimensionamiento de los condensadores La eleccin de esta solucin depende de las caractersticas de la instalacin. Una regla simplificada permite elegir el tipo de equipo con Gh (potencia aparente de todos los generadores de armnicos que estn alimentados por el mismo juego de barras que los condensadores) y Sn (potencia aparente de el o los trafos aguas arriba): si Gh/Sn 15% es conveniente utilizar equipos de tipo estndar, si Gh/Sn >15%, hay que pensar en dos soluciones: 1.- Caso de redes contaminadas (15% < Gh/Sn 25 %): hay que sobredimensionar en corriente la aparamenta y las conexiones en serie; y, en tensin, los condensadores. 2.- Caso de redes muy contaminadas (25% < Gh/Sn 60%): hay que asociar bobinas (selfs) antiarmnicos a los condensadores sintonizados a una frecuencia inferior a la frecuencia del armnico ms bajo (por ejemplo, 215 Hz para una red de 50 Hz) (figura 10). Esto elimina los riesgos de resonancia y contribuye a reducir los armnicos.

Filtrado En el caso de Gh/Sn > 60%, el clculo y la instalacin del filtro de armnico deben ser realizados por especialistas (figura 11). - Filtro pasivo Consiste en colocar una impedancia baja a las frecuencias a atenuar mediante una adecuada configuracin de componentes pasivos (inductancia, condensador, resistencia). Esta unidad se instala en derivacin con la red. Para filtrar varias componentes, pueden ser necesarios varios filtros pasivos en paralelo. El dimensionamiento de los filtros armnicos debe de ser cuidadoso: un filtro pasivo mal diseado puede conducir a resonancias cuyo efecto es amplificar las frecuencias que no eran perjudiciales antes de su instalacin.

- Filtro activo Consiste en neutralizar los armnicos emitidos por la carga analizando los armnicos consumidos por la carga y reconstruir la misma corriente armnica con la fase conveniente. Es posible poner en paralelo varios filtros activos. Un filtro activo puede ser, por ejemplo, asociarse a un SAI para reducir los armnicos inyectados aguas arriba.

- Filtro hbrido Se compone de un filtro activo y un filtro pasivo sintonizado con el armnico preponderante (por ejemplo, el 5) y que suministra la energa reactiva necesaria. - Caso particular: los interruptores automticos. Los armnicos pueden provocar disparos intempestivos de los dispositivos de proteccin; para evitarlos, conviene escoger bien estos aparatos. Los interruptores automticos pueden estar equipados con dos tipos de rels disparadores, magneto-trmicos o electrnicos. Los primeros (magneto-trmicos) son especialmente sensibles a los armnicos debido a sus captadores trmicos que ven correctamente la carga real que sufren los conductores por la presencia de los armnicos. Por este motivo, se adaptan bien al uso, (especialmente domstico e industrial) en circuitos de intensidades pequeas. Los segundos (electrnicos), por su sistema de clculo de las intensidades que lo atraviesan, pueden tener el riesgo de disparo intempestivo, por lo que hay que escoger bien estos aparatos y prestar atencin al hecho de que miden el verdadero valor eficaz de la corriente (RMS). Estos aparatos tienen entonces la ventaja de seguir mejor la evolucin de la temperatura de los cables, particularmente en el caso de cargas con funcionamiento cclico pues su memoria trmica es mejor que la de los termoelementos de calentamiento indirecto. - La desclasificacin. Esta solucin, aplicable a ciertos equipos, es una solucin fcil y con frecuencia suficiente, para los problemas ocasionados por los armnicos.

NIVEL DE CALIDAD DE LA ENERGAMetodologa de evaluacin. Aplicacin contractual El contrato debe indicar: la duracin del contrato, los parmetros a medir, los valores contractuales, el (los) punto (s) de medida, las tensiones medidas: estas tensiones (entre fases y/o entre fases y neutro) deben ser las que alimentan los equipos, para cada uno de los parmetros medidos, debe de indicarse el mtodo de medida, el intervalo de tiempo, el perodo de la medida (por ejemplo 10 minutos y 1 ao para la amplitud de la tensin) y de los valores de referencia; por ejemplo, para los huecos de tensin y los cortes, hay que definir la tensin de referencia, los mrgenes de deteccin y el lmite entrecortes largos y cortes breves, la precisin de la medida, el mtodo de determinacin de las penalizaciones en caso de no respetarse los compromisos, las clusulas en caso de desacuerdo en la interpretacin de las medidas (intervencin de una tercera parte...), acceso a los datos y su confidencialidad.

-

Mantenimiento correctivo La bsqueda de soluciones para aplicar medidas correctivas se inicia normalmente despus de producirse incidentes o disfunciones en la explotacin. En general, los pasos a seguir son: - Recogida de datos Su objeto es recoger informaciones como el tipo de cargas, la antigedad de los componentes de la red y el esquema unifilar. - Bsqueda de sntomas Su objeto es identificar y localizar los equipos perturbados, determinar la hora y la fecha (fija o aproximada) del problema, la posible relacin con las condiciones meteorolgicas concretas (viento fuerte, lluvia, tormenta) o con una modificacin reciente de la instalacin (instalacin de mquinas nuevas, modificacin de la red). - Conocimiento y comprobacin de la instalacin En esta fase basta a veces determinar rpidamente el origen de la disfuncin. Las condiciones de medio ambiente tales como la humedad, el polvo, la temperatura no deben de subestimarse. Debe de verificarse toda la instalacin, y en particular, el cableado, los interruptores automticos y los fusibles.

-

Colocar aparatos de medida en la instalacin Esta etapa consiste en dotar el emplazamiento con aparatos de medida que permitan detectar y registrar el fenmeno origen del problema. Puede ser necesario colocar instrumentos en varios puntos de la instalacin y en particular, si se puede, lo ms cerca posible, del (o de los) equipo (s) Perturbado (s). El aparato detecta en qu circunstancias se sobrepasan los umbrales de los parmetros de medida de la calidad de la energa y registra los datos caractersticos del suceso (por ejemplo, fecha, hora, profundidad de un hueco de tensin, THD). Tambin pueden guardar los datos de las formas de ondas justo antes, durante y despus de la perturbacin. La sensibilidad de los equipos debe de estar en consonancia con los umbrales a medir. Cuando se utilizan aparatos porttiles, la duracin de las medidas debe ser representativa del ciclo de funcionamiento de una fbrica (por ejemplo, una semana). Evidentemente, hay que esperar que la perturbacin se reproduzca. Los aparatos fijos permiten una vigilancia permanente de la instalacin. Si estos aparatos estn correctamente conectados y ajustados, puesto que registran cada perturbacin, aseguran una funcin de prevencin y deteccin. Las informaciones pueden visualizarse o localmente o a distancia, mediante una intranet o la red internet. Esto permite diagnosticar los fenmenos, y tambin anticiparse a los problemas (mantenimiento preventivo). Este es el caso de los aparatos de la gama Power Logic System (Circuito Monitor - Power Meter), Digipact y la generacin ltima de interruptores automticos Masterpact, equipados con un disparador Micrologic P (figura 6).

Los registros de perturbaciones que proceden de la red del distribuidor y que hayan causado los daos (destruccin de equipos, prdida de produccin) pueden ser tambin tiles en caso de negociacin de indemnizaciones. - Identificacin del origen El trazado (forma de onda, perfil de valor eficaz) de la perturbacin permite en general a los expertos localizar e identificar la fuente del problema (un defecto, un rearranque de motor, una conexin de una batera de condensadores...). En concreto, el conocimiento simultneo del trazado o grfica de la tensin y de la corriente permite determinar si el origen del problema se ubica aguas arriba o aguas abajo del punto de medida. En efecto, la perturbacin puede proceder de la instalacin o de la red del distribuidor. - Estudio y eleccin de soluciones Se establecen la lista y los costes de las soluciones. La eleccin de la solucin se efecta frecuentemente comparando su coste con lo que se deja de ganar en caso de perturbacin. Despus de aplicar una solucin, es importante verificar, midiendo, su eficacia.

Optimizacin del funcionamiento de las instalaciones elctricas Esta preocupacin por optimizar el funcionamiento de una instalacin elctrica se concreta en tres acciones complementarias: Economizar la energa y reducir las facturas de energa Sensibilizar de los costes a los usuarios. Asignar internamente los costes (por unidad, por servicio o por lnea de producto). Localizar los posibles ahorros. Administrar los picos de consumo (desconexiones o desenganches, fuentes autnomas). Optimizar el contrato de energa (reduccin de la potencia contratada). Mejorar el factor de potencia (reduccin de la potencia reactiva). Asegurar la calidad de la energa Visualizar y vigilar los parmetros de medida de la calidad de la energa. Detectar por anticipado los problemas (vigilancia de los armnicos y de la corriente de neutro) para un mantenimiento preventivo. Velar por la continuidad del servicio Optimizar el mantenimiento y la explotacin. Conocer la red en tiempo real. Vigilar el plan de proteccin. Diagnosticar los defectos. Despus de un defecto, reconfigurar la red. Asegurar una conmutacin automtica de fuentes.

-

Existen programas informticos que aseguran el control-mando y la vigilancia de la instalacin. Permiten, por ejemplo, detectar y guardar archivados los acontecimientos, vigilar, en tiempo real, los interruptores automticos y los rels de proteccin, gobernar a distancia los interruptores automticos y, de manera general, explotar las posibilidades de los aparatos comunicantes (figura 6).

CENTROS DE TRANSFORMACINCONDICIONES TCNICAS Y GARANTIAS DE SEGURIDAD RD 3275/1982

CENTROS DE TRANSFORMACIN

Para saber como se encuentran los CENTROS DE TRANSFORMACIN, las Direcciones Generales de Industria de las Comunidades Autnomas, exigen a los propietarios de dichos centros que se les entregue un Boletn de reconocimiento realizado por el Tcnico competente o empresa especializada. R.S.C.T.G.S.C.E.S.C.T.

CENTROS DE TRANSFORMACINRequisitos necesarios en un centro de transformacin:

Cartel de las 5 reglas de oro. Cartel de respiracin de salvamento. Requisitos previos a los trabajos de instalacin electrnicas en A.T.. Prtiga de maniobra. Prtiga detectora de tensin. Placas de accionamiento de las diferentes celdas.


-

OFERTA DE MANTENIMIENTO EMPRESA ESPECIALIZADA. Dos revisiones peridicas: Carga vaci.

DE

UNA

y otra en

-

-

Actuaciones de revisin vaci: Limpieza del CT, incluyendo aisladores de media tensin Comprobacin del valor de las tierras del neutro y de herrajes. Comprobacin del estado del aceite refrigerante y rellenado del mismo, si es necesario. Verificacin de que el Centro dispone de los recambios o repuestos oportunos.


Guantes en perfecto estado. Casco. Alfombrilla. Banqueta aislante. Placas de indicadoras de riesgo elctrico. Cerradura de acceso al mismo, slo para personal autorizado. Extintor de incendios de eficacia mnima.

CENTROS DE TRANSFORMACINCentro de transformacin de interior Obra civil: 3. Grietas de muros y tabiques. 4. Humedades de cubiertas y paredes. 5. Entrada de agua en el exterior. 6. Alcantarillado con cota superior del suelo. 7. Puerta de acceso de material no adecuado.

CENTROS DE TRANSFORMACIN1. 2.

3. 4.

Puerta de acceso insuficiente. Puerta de acceso con apertura al interior. Cierre de la puerta en mal estado. Escalera no adecuada.

CENTROS DE TRANSFORMACINLocales:3. 4.

5.

6.

Pasillos de dimensin inadecuadas. Secciones de ventilacin insuficientes, o mal colocadas. Ausencia de protecciones contra objetos exteriores en huecos de ventilacin. Renovaciones por hora insuficientes en ventilacin forzada.

CENTROS DE TRANSFORMACIN1.

2.

3. 4.

5.

Falta de dispositivo de parada automtica de extractor con detector de incendios. Verja de proteccin de dimensiones insuficientes. Verjas de proteccin rotas. Foso de recogida de aceite inexistente o insuficiente. Foso sin rejilla cortafuegos.

CENTROS DE TRANSFORMACINElementos de maniobra:3.

4.

5.

6.

Falta de banqueta aislante o no est en condiciones. Falta de prtiga o no es la adecuada a la tensin de servicio. Faltan los guantes aislantes o no estn en condiciones. Falta la maneta de fusibles.

CENTROS DE TRANSFORMACINAlumbrado y sealizacin interior:3. 4.

5. 6.

7.

No se dispone de alumbrado interior. Elementos de corte o lmpara en mal estado. Falta de alumbrado de emergencia. Falta de placas de sealizacin de peligro. Falta de placas de primeros auxilios.


2.

3.

Falta de sealizacin en lneas o transformadores. El centro carece de libro de mantenimiento. No se dispone de instrucciones de control.

CENTROS DE TRANSFORMACINVarios:3.

4.

5. 6. 7. 8.

Hay materiales almacenados en el centro. Hay lquidos inflamables. almacenados en el centro. Bomba de desage en mal estado. Herrajes o tirantes en mal estado. Defectos de limpieza. No hay extintores de eficacia.

CENTROS DE TRANSFORMACINAparamenta de alta tensin I:3.

4.

5.

6.

Funcionamiento de los seccionadotes defectuosos. Falta de enclavamiento den cuchillas de p.a.t. Hay circuitos que no disponen de seccionador. Funcionamiento de interruptores defectuosos.


2.

3.

4.

5.

Nivel de aceite bajo en interruptores. Falta de sealizacin de apertura y cierre en interruptores. Rels con mal funcionamiento o mal tratados. Fusibles de A.T. en mal estado o de incorrecta intensidad. Falta de autovlvulas.

CENTROS DE TRANSFORMACINAparamenta de alta tensin II:3. 4. 5.

6.

7.

Hay aisladores soportes rotos. Hay pasamuros rotos. La separacin entre fase no correcta. La separacin entre fase y tierra es correcta. La separacin entre circuitos no correcta.

es no es


2. 3.

4.

Existen puntos de calentamiento excesivo. Hay conexiones flojas. La seccin del embarrado so es suficiente. Hay cables de A.T. en mal estado

CENTROS DE TRANSFORMACINTransformadores:3. 4.

5.

6. 7.

Nivel de liquido aislante bajo. Perdida de lquido aislante en cuba o en grifo desage. Pasatapas con prdida de lquido aislante. Carece de sistema de regulacin. Ruidos o vibraciones excesivas (ms de 40 dB noche y 70 dB da).

CENTROS DE TRANSFORMACIN1. 2. 3.

4.

Conexiones flojas. Ruedas sin bloquear. La potencia no corresponde con la autorizada. Cierre celda transformadores y equipos de medida sin precintos.

CENTROS DE TRANSFORMACINAparamenta baja tensin:3. 4. 5. 6. 7. 8.

Fusibles en mal estado. Interruptores automticos averiados. Conexiones flojas. Barras con calentamiento excesivo. Cables con calentamiento excesivo. Mal funcionamiento de aparatos de medida.

CENTROS DE TRANSFORMACINTomas de tierra: 2. Defectos en las conexiones de p.a.t. 3. Elementos no puestos a tierra. 4. Conexin del neutro a tierra defectuosa. 5. Tierras insuficientemente separadas.


2.

3.

Valores de las tensiones de paso superior a la mxima admisible. Valores de las tensiones de contacto superior a la mxima admisible. La superficie no es equipotencial.

CENTROS DE TRANSFORMACINMedidas: Tierra de neutro Tierra de autovlvulas Tierra de masas Temperatura exterior Temperatura interior C C


Tensin de paso V Tensin de contacto V Nivel de ruido exterior dB Nivel de ruido interior dB Temperatura mxima en equipos elctricos C


In I I I UL1 L2 L3

L1-N

U

L2-N

U

L3-N

Pos. Hora comutador

Trafo 1 Trafo 2 Trafo NLas medidas sern tomadas en el secundario del trasformador

CENTROS DE TRANSFORMACINCentros de trasformacin de intemperie Apoyos: 3. Hormign con grietas, roturas o desprendido. 4. Metlico oxidado. 5. Metlico con dobleces o flexiones 6. Metlico sin sistema antiescalo. 7. Desplomado, revirado o torsionado.


3. 4.

Resistencia mecnica insuficiente. Sin placa de sealizacin de peligro de muerte. Cimentacin defectuosa. Carece de posa-pies de maniobra.

CENTROS DE TRANSFORMACINHerrajes: 2. Oxidados. 3. Mal apretados al apoyo.

CENTROS DE TRANSFORMACINAparamenta de alta tensin:3. 4. 5.

6.

7.

Faltan autovlvulas. Faltan fusibles a.p.r. o XS. Funcionamiento defectuoso de la botella terminal. Estado defectuoso de la botella terminal. Hay cables de A.T. en mal estado.


3.

4.

Cadenas de amarre defectuosas. Aisladores rgidos con soporte defectuosos. La separacin entre conductores no es correcta. Hay conexiones flojas.

CENTROS DE TRANSFORMACINTransformador:3. 4.

5.

6. 7. 8.

Nivel de lquido aislante bajo. Prdida de lquido aislante en cubo o grifo de desage. Pasatapas con prdida de lquido aislante. Carece de sistema de regulacin. Conexiones flojas. La potencia no corresponde con la autorizada.

CENTROS DE TRANSFORMACINDETERMINACION DE LA POTENCIA DE LOS CENTROS DE TRANSFORMACION

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTLa potencia de un CT es la de su transformador o bien la suma de las potencias si tiene varios Transformadores. Se expresa pues en potencia aparente S (kVA o MVA). Puede suceder que la potencia consumida por la instalacin a alimentar por el CT, (expresada en potencia aparente kVA) le venga ya dada al proyectista del CT. En este caso, le corresponde elegir entre asignar toda la potencia a un solo transformador o bien repartirla entre varios y a continuacin determinar la potencia nominal Sn del o de los transformadores.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTPara ello se hacen a continuacin algunas recomendaciones. Conviene elegir la potencia del o los transformadores de forma que stos funcionen normalmente a un rgimen de carga del orden del 65% al 75% de su potencia nominal Sn, es decir, siendo Sc la potencia de la carga a alimentar, que sea: Sn = Sc/0,65 a Sn = Sc/0,75.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CT

Con ello, por una parte, las prdidas en carga del transformador se reducen notablemente (entre un 58% y un 44%) con lo cual, su rgimen de temperatura es ms bajo, especialmente favorable para la vida del transformador, y por otra representa un margen de reserva ante eventuales aumentos de carga ms o menos duraderos.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTVentajas: Corriente de cortocircuito en las salidas en BT, ms reducidas y por tanto, menores efectos trmicos y dinmicos del cortocircuito, pues disminuyen cuadrticamente con la corriente. A partir de cierta potencia este aspecto puede ser por s mismo, determinante para repartir la potencia entre dos o ms transformadores. Mayor seguridad de servicio. En efecto, si hay un solo transformador, en caso de indisponibilidad del mismo (por ejemp. avera) el CT queda totalmente fuera de servicio.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTSi por ejemplo la carga est repartida entre dos o tres transformadores, en caso de indisponibilidad de uno de ellos, el CT, aunque en rgimen reducido, mantiene el servicio con el otro o los otros dos transformadores. Si adems se ha previsto que los transformadores trabajen normalmente con carga inferior a su potencia nominal, segn antes recomendado, este margen de potencia disponible puede aprovecharse para alimentar una parte de la carga correspondiente al transformador fuera de servicio, por ejemplo los receptores ms prioritarios.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTDesde luego, el esquema del cuadro general de BT debe estar diseado para permitir este traspaso de cargos.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTEn rgimen normal los interruptores A estn abiertos. En caso de indisponibilidad por ejemplo del transformador TR-3, se abre su interruptor de BT (D3) y se cierran los dos interruptores A, con lo cual toda o parte de la carga del TR-3 pasa a ser alimentada por los transformadores TR-1 y TR-2 aprovechando el margen de potencia disponible entre su carga y su potencia nominal. Las barras generales del cuadro deben estar adecuadamente dimensionadas para las corrientes de traspaso de carga.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTVase que en esta circunstancia, los transformadores TR-1 y TR-2 quedan acoplados en paralelo. Si bien no conviene que los transformadores del CT funcionen acoplados en paralelo por el incremento de la corriente de cortocircuito que esto representa, son inevitables situaciones como la anterior y tambin otras circunstancias puntuales que requieren la marcha momentnea en paralelo, por ejemplo para el arranque directo de un motor de potencia elevada.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTEn este caso, una vez realizado el arranque, se abren los interruptores de acoplamiento y se retorna al rgimen normal de transformadores separados. En consecuencia los transformadores de un CT deben poder acoplase en paralelo. Los requisitos son: Tener igual tensin secundaria. Ser del mismo grupo de conexin. Adems para un correcto reparto de la carga entre los transformadores, se requiere que tengan la misma tensin de cortocircuito.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTPara asegurar ms el correcto reparto de la carga, es muy recomendable que los transformadores del CT sean de la misma potencia nominal. Determinacin de la carga. En muchas ocasiones, la determinacin de la carga a alimentar forma parte del proyecto del CT, y por tanto debe ser evaluada previamente. Dada la diversidad de casos y circunstancias, tipos de receptores, modalidades de servicio, ciclos de consumo, etc., no se pueden dar reglas o mtodos precisos de clculo aplicables a todos los casos.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CT No obstante, se dan a continuacin unos conceptos, pautas y tablas de valores, que pueden ayudar a estimar la potencia a alimentar, con una aproximacin razonablemente suficiente. Conceptos de partida. La potencia consumida por un receptor es siempre mayor que su potencia til, ya que todo receptor tiene unas prdidas propias, por lo cual, su rendimiento es menor que uno.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTPor tanto, a los efectos de la determinacin de la carga, lo que interesa es la potencia consumida. Adems esta potencia consumida debe estar expresada como potencia aparente S puesto que es sta la que determina el dimensionado de los elementos de la instalacin, conductores, transformadores, aparatos de maniobra, etc. Por este motivo, la potencia de los transformadores se expresa en potencia aparente (kVA).


La potencia aparente consumida por un receptor se calcula: Receptor monofsico S = UI Receptor trifsico S = I 3 U S: potencia aparente en VA U: tensin de alimentacin en voltios I: corriente consumida por el receptor en amperios, cuando funciona a su potencia nominal (plena carga). El valor de la tensin U y de la corriente consumida I, figuran siempre en la placa de caractersticas de los receptores, as como en los correspondientes catlogos tcnicos.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTPotencia de utilizacin, es la potencia que realmente consumir el conjunto de los receptores instalados, la cual ser inferior a la potencia instalada, por dos motivos: Porque los receptores (por ejemplo los motores) no acostumbran a trabajar a su plena potencia. Porque los receptores no funcionan casi nunca todos a la vez. Esto da lugar a definir dos factores de clculo de valor igual o inferior a uno: Factor de utilizacin (ku)

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTTiene en cuenta el hecho de que el rgimen de funcionamiento de un receptor por lo general es inferior a la potencia nominal del mismo. Factor de simultaneidad (ks) Tiene en cuenta que el conjunto de los receptores instalados no funcionan casi nunca simultneamente, (por ejemplo: alumbrado, calefaccin, motores, etc.). En principio, el procedimiento consiste en atribuir a cada receptor, grupo o tipo de receptores, un cierto factor de utilizacin ku, y despus, aplicar factores de simultaneidad ks

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTPor grupos de receptores, segn sus caractersticas y/o su funcin as como por niveles en la instalacin de distribucin. La evaluacin de estos factores requiere tener un conocimiento lo ms detallado posible de la naturaleza y forma de funcionamiento de la instalacin y sus condiciones de explotacin, a partir de lo cual debern ser estimados por el proyectista, con ayuda de su experiencia y profesionalidad. A continuacin algunas tablas tiles:

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTTabla para la estimacin de potencias instaladas en funcin de la superficie.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTTabla tomada de la norma francesa UTE 63-140 con los factores de simultaneidad ks aplicables a los armarios de distribucin industrial.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTFactores de simultaneidad aplicables a usos industriales o de servicios. Se reproduce tambin un ejemplo de Aplicacin de los factores de simultaneidad Ks sucesivos, a los tres niveles de la Distribucin elctrica en una fbrica con tres talleres. Este ejemplo es vlido solamente en lo que concierne a la forma de aplicacin de dichos factores de simultaneidad.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTEl hecho de estar las potencias expresadas en kW (potencia activa) lo invalida para determinar la potencia del transformador, si se desconocen los factores de potencia. Nota: En lo concerniente a la evaluacin del factor de utilizacin ku hay que observar que en los motores y tambin en otros receptores, no existe una completa Proporcionalidad entre la potencia Desarrollada y la corriente consumida.

DETERMINACIN DE LA POTENCIA DE LOS CTEn general al disminuir la potencia, la Corriente disminuye en menor proporcin. Por ejemplo, a media carga la corriente es superior a la mitad de la nominal en plena carga. Ahora bien si se considera la potencia consumida proporcional a la desarrollada el error que representa es, en general, poco relevante.


EJERCICIO DETERMINACIN DE POTENCIA DE UN HOTEL

Determinar en la ficha adjunta, la potencia del centro de transformacin, as como, el numero de transformadores necesarios y cuadros elctricos de los circuitos de los receptores.

CIRCUITO SOTANO

RECEPTORES Compresores de fro Ventiladores

POTENCIA 25 KW 35 KW 2 KW 5 KW 10 KW 10 KW 10 KW

Ku

5 Tomas de corriente 10 Fluorescente VESTIBULO Cocina elctrica 10 kw 15 kw Ordenadores 10 Tomas de corriente 20 Fluorescente 1 PLANTA 20 Tomas de corriente 40 Fluorescente 2 PLANTA 20 Tomas de corriente 40 Fluorescente 2x40 w 2x40 w 2x40 w 5 kw

ASCENSORES

15 Kw 2 Tomas de corriente 2 Fluorescente 2x40 w

PISCINA

15 KW 2 Tomas de corriente 4 Punto de luz


CENTROS DE TRANSFORMACINVENTILACION DE LOS CENTROS DE TRANSFORMACION

Ventilacin de los CTCalentamiento: Se entiende por calentamiento, el incremento de temperatura, , sobre la temperatura ambiente a. La temperatura total q es pues la suma de la temperatura ambiente ms el = a + . Las normas UNE de transformadores, indican los siguientes valores: Temperaturas ambiente: Mxima Media diaria (24 h) no superior a Media anual no superior a 40 C 30 C 20 C

- Los transformadores de distribucin MT/BT en bao de aceite son, salvo excepciones, de circulacin natural del aceite por conveccin y bobinados con aislamientos clase A. Los calentamientos admisibles, , son: Arrollamientos con aislamientos clase A y circulacin natural del aceite: 65 C Aceite en su capa superior, en transformadores con depsito conservador o bien de llenado integral (hermticos): 60 C - Los transformadores MT/BT secos son casi siempre de arrollamientos con aislamientos clase F. - Calentamiento, Dq, mximo admisible: 100 oC

Objeto de la ventilacin: El objeto de la ventilacin de los CT es evacuar el calor producido en el transformador o transformadores debido a las prdidas magnticas (prdidas en vaco) y las de los arrollamientos por efecto Joule (prdidas en carga). A ttulo orientativo se especifican a continuacin las prdidas en transformadores de distribucin MT/BT, en aceite (figura 79) y secos (figura 80), tomados de un catlogo actual.

Fig. 80: Prdidas en los transformadores secos de 12 a 22 kV.

Aberturas de ventilacin: La determinacin de la superficie de las aberturas de entrada y salida del aire, en funcin de la diferencia de altura entre ambas y del aumento de temperatura del aire, puede realizarse mediante el nomograma de la figura 81. Este baco puede utilizarse de distintas formas, ya que, conociendo tres de las cinco magnitudes, quedan determinadas las otras dos. Habitualmente se tienen las prdidas totales (columna W), la altura H disponible o posible y la elevacin de temperatura admitida (t2 - t1), y debe determinarse la superficie de la abertura de salida q2 y/o el caudal de aire Q para el caso de ventilacin forzada.

TRANSFORMACIN DE CORRIENTE

rea de transformacin de corriente: En esta rea se produce una atmsfera potencialmente explosiva por calentamiento del aceite de refrigeracin de los transformadores. La temperatura por la cual se produce evaporacin de hidrocarburos del aceite es normalmente alrededor de 200 C. Por ello, es primordial la ventilacin de los lugares donde este situado un transformador de corriente y las conexiones elctricas necesarias para evitar la electricidad esttica. Para un dimensionado de la superficie mnima necesaria para la ventilacin natural, se calcula mediante la siguiente ecuacin: Wcu + Wfe Sr = --------------------------------------0,24 * K* h * t3 Wcu = Perdidas de cortocircuito del transformador Wfe = Perdidas en vaci del transformador h = Distancia vertical entre centros de rejas = 2 m t = Diferencia de temperatura del aire entre la entrada y salida = 15 C. K = Coeficiente en funcin de la reja de entrada de aire, valor como 0,6 Sr = Superficie mnima de la reja de entrada del transformador En el caso, de transformadores situados en locales cerrados se debe adecuar una ventilacin forzada de las mismas caractersticas de las renovaciones de ventilacin natural y conseguir una disponibilidad de ventilacin buena o muy buena. No se debe situar un transformador en una zona clasificada como peligrosa por la presencia de una atmsfera explosiva independiente al propio transformador. Las acciones que se puedan realizar en un transformador y que puedan poner en riesgo la seguridad y salud de las personas estarn definidas por el RD 641/2001 por las disposiciones mnimas de proteccin de la seguridad y salud de los trabajadores frente al riesgo elctrico.

MODELOS DE TRANSFORMADORES DE SALIDA




MODELOS DE TRANSFORMADORES DE ENTRADA

TRANSFORMADOR

VENTILADOR DEL TRANSFORMADOR

CENTROS DE TRANSFORMACINPROTECCION CONTRA INCENDIOS

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CTEn los CT con uno o varios transformadores en bao de aceite, dado que se trata de un lquido inflamable, debe preverse una proteccin contra incendios y su posible propagacin a locales colindantes si los hay. Esta proteccin huelga cuando los transformadores son del tipo seco aislados con resinas incombustibles. Entran en consideracin dos sistemas o niveles de proteccin contra incendios: - Un primer nivel denominado pasivo, de aplicacin general en todos los casos.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CT- Un segundo nivel denominado activo, que refuerza y complementa el anterior, de aplicacin obligatoria a partir de ciertas cantidades de aceite. Sistema pasivo El sistema o nivel de proteccin pasivo consiste en: Pozo colector para recogida de aceite, con dispositivo apagallamas, uno por cada transformador. Obra civil resistente al fuego (techo y paredes).

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CT Puertas y sus marcos, aberturas de ventilacin con sus marcos y persianas, ventanas, etc., todas de material metlico (normalmente acero). Esta precaucin se adopta tambin habitualmente en los CT con transformadores secos. Tambin es conveniente disponer tabiques metlicos o de obra civil resistente al fuego entre el transformador y el resto del CT, que acten como separadores cortafuegos.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CTLos pozos colectores de recogida de aceite deben de tener capacidad para la totalidad del aceite del transformador. La entrada (embocadura) al pozo colector debe de quedar debajo del transformador, y estar equipada con un dispositivo cortafuegos (apagallamas), cuyas dos ejecuciones ms frecuentes son: - Soporte horizontal metlico de chapa ranurada o de reja, que cubre la superficie de la embocadura colectora. Encima del mismo una capa de piedras de tamao parecido al de las utilizadas para las vas de ferrocarril.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CTEsta capa de piedras acta como laberinto apagallamas al paso del aceite ardiendo, adems de enfriarlo enrgicamente, al absorber las piedras junto con su soporte metlico el calor del aceite inflamado. - La otra ejecucin consiste en dos rejillas metlicas cortafuegos tambin horizontales que cubren la superficie de la embocadura colectora, situadas una encima de la otra separadas aprox. 25 mm colocadas de manera que los huecos de las rejillas no coincidan en lnea recta a fin de aumentar el recorrido del aceite.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CTDichas rejillas metlicas construidas con pletina de acero formando un entramado con huecos de 10 mm de luz y altura de 25 mm. Estas rejillas actan como eficaces apagallamas cortafuegos. En efecto, como es sabido, al intercalar una rejilla metlica en una llama, sta queda cortada no propagndose al otro lado, gracias a la elevada conductividad calorfica del metal que constituye la rejilla (normalmente acero). En las figuras se representa una disposicin tipo del pozo colector de aceite, con las rejillas cortafuegos o bien la capa de piedras.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CT


PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CTSistema activo El sistema o nivel de proteccin activo, debe de aplicarse como complemento del sistema o nivel pasivo, cuando en el CT se sobrepasan las siguientes cantidades de aceite: 600 litros por transformador individual del CT, 2400 litros, para el total de los transformadores instalados en el CT.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CT Si se trata de CT ubicados en locales de pblica concurrencia, los anteriores valores se reducen a 400 litros por transformador individual, y 1 500 litros para el total de los transformadores del CT. Este sistema de proteccin activa consiste en: Equipo de extincin de fuego de funcionamiento automtico, activado por los adecuados sensores y/o detectores, Instalacin de compuertas de cierre automtico de las aberturas de ventilacin (entradas y salidas del aire) en caso de incendio,

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CT Separacin de la celda del transformador del resto de la instalacin del CT. Por tanto, al proyectar la instalacin interior de un CT que tenga que estar dotado de sistema de proteccin activa contra incendios, debern tenerse en cuenta estas separaciones interiores entre el o los transformadores y el resto del CT, y asimismo prever los espacios necesarios para el equipo de extincin, en especial los recipientes del agente extintor.

PROTECCIN CONTRA INCENDIOS DE LOS CTEl equipo automtico de extincin de incendios, deber responder a los tipos especificados en las Normas Bsicas de Edificios NBE-CPI-82. En la tabla se especifican los tipos de agente extintor que pueden entrar en consideracin para el caso de CT MT/BT.


CENTROS DE TRANSFORMACINPROTECCION CONTRA SOBRETENSIONES

Proteccin contra sobretensionesSobretensiones. Aislamiento: Tipos de sobretensiones Las sobretensiones que pueden producirse en un sistema de AT o de MT pueden ser: De origen interno en el propio sistema, debido a la maniobra de interruptores y/o cortocircuitos fase-tierra, stos en redes con el neutro aislado o conectado a tierra a travs de una impedancia (neutro impedante). De origen externo al sistema, debidas a causas atmosfricas, sobretensiones electrostticas y rayos. Por su naturaleza, las sobretensiones de origen interno guardan una relacin de proporcionalidad con la tensin de servicio de la lnea o instalacin donde se producen. Responden pues a la frmula general U = kUs, siendo U la sobretensin, Us la tensin de servicio y k el coeficiente de sobretensin. Por el contrario, el valor de las sobretensiones de origen externo (sobretensiones atmosfricas) no guarda ninguna relacin con la tensin de servicio. Por su naturaleza, su valor es aleatorio y puede llegar a ser muy elevado respecto al de la tensin de servicio. En el cuadro de la figura 88 se resumen los tipos de sobretensiones, su valor, duracin, etc. Se denomina Nivel de Aislamiento (NA) de un elemento elctrico, a su aptitud para soportar una sobretensin, sin deteriorarse.

-

-

Nivel de aislamiento El nivel de aislamiento de un elemento, queda definido por las tensiones de prueba que pueden soportar sin averiarse. Para los elementos y aparatos de MT, estas tensiones de prueba son: Tensin a frecuencia industrial (50 Hz) aplicada durante 60 segundos. Impulsos de tensin tipo rayo, onda de forma segn figura 89 (simplificada). Se denomina onda 1,2/50 s.

Descripcin de los pararrayos de proteccin El tipo actual es el de xido de Zinc (OZn) segn la figura 91. Se trata de una serie de discos de xido de Zinc apilados en el interior de un cuerpo cilndrico de material aislante, por ejemplo un aislador de porcelana. Estos discos, cada uno en contacto con su superior y su inferior, estn elctricamente conectados en serie. El conjunto se conecta entre la lnea y tierra, tiene pues un borne superior conectado a la lnea y un borne inferior conectado a tierra. Estos elementos de OZn presentan una resistencia variable con la tensin, de forma que a la tensin de servicio su resistencia es del orden de millones de Ohm (M) por lo cual la corriente a tierra que circula por ellos en una lnea de MT es del orden de miliamperio (mA) o sea, despreciable. Ahora bien, al llegar a un determinado valor de sobretensin, su resistencia baja bruscamente a valores del orden de unos pocos ohmios (10 a 20 ), con lo cual se produce una corriente de descarga a tierra, normalmente del orden de algunos kA, que amortigua la sobretensin por disipacin de su energa. Se trata de un impulso de corriente en forma de onda de frente brusco de breve duracin (unos pocos microsegundos). Una vez desaparecida la sobretensin el pararrayos recupera su resistencia inicial del orden de M. En la figura 92 se representa (simplificada) la forma de la onda de corriente de descarga que se utiliza para el ensayo de pararrayos. Se denomina onda 8/20 s.

Durante el paso de la corriente de descarga por el pararrayos, se genera en su interior una energa calorfica por efecto Joule (W = IRt) que el pararrayos debe poder soportar sin deteriorarse. Esto determina su lmite de utilizacin. Estos pararrayos se fabrican para corrientes de descarga de 5 kA, 10 kA y 20 kA. Para los CT de MT/BT normalmente se utilizan los de 5 kA, salvo en zonas de gran intensidad de tormentas y rayos, en donde se utilizan los de 10 kA. Asimismo, durante el paso de la corriente por el pararrayos, aparece entre sus bornes una diferencia de tensin Ur = IdR, siendo R la resistencia que presenta el pararrayos en el momento de la corriente de descarga Id. Esta diferencia de tensin Ur se denomina tensin residual y es del orden de kV, puesto que R es del orden de ohmios e Id del orden de kA. Como sea que el pararrayos, tiene sus bornes conectados a la lnea y a tierra esta tensin residual aparece entre estos puntos y queda aplicada al aislamiento entre fase y tierra (masa) de todos los aparatos conectados a la lnea donde est conectado este pararrayos. Ver figura 93, esquemtica. Esta tensin residual constituye el denominado Nivel de proteccin (NP) que proporciona el pararrayos a los aparatos que protege, pues es la mxima tensin que puede quedar aplicada al aislamiento a masa de los mismos.

Esta tensin residual o nivel de proteccin NP, debe ser inferior a la tensin de prueba a impulso tipo rayo, 1,2/50 s del aparato protegido, que define su nivel de aislamiento (NA). La diferencia entre los dos niveles NA-NP es pues el margen de seguridad del aparato o la instalacin. En la tabla de la figura 94 se indica el valor mnimo admisible para la relacin NA/NP en funcin de la tensin nominal del aparato o la instalacin. En el ejemplo anterior de coordinacin de aislamiento:

Tensin nominal 24 kV, tensin de ensayo a impulso 1,2/50 s, 125 kV. El valor de la tensin residual del pararrayos (NP) mximo admisible sera 125/1,4 = 89 kV. Las caractersticas bsicas que definen un pararrayos de OZn son, pues: intensidad nominal de descarga, onda 8/20 s (kA), tensin residual (kV), tensin de servicio de la instalacin donde se conecta (kV). Como ejemplo, se especifican, en la figura 95, las caractersticas de un pararrayos para redes de 20 kV.

Instalaciones de puesta a tierraLa circulacin de la corriente elctrica por el suelo: Los terrenos tienen diferente resistividad elctrica r segn su naturaleza y contenido de humedad. Esta resistividad varia entre amplios mrgenes y es mucho ms elevada que la de los metales y el carbono. En este sentido puede decirse que la tierra es, en general, un mal conductor elctrico. Ahora bien, cuando una corriente circula por el terreno, la seccin de paso S puede ser tan grande, que a pesar de que su resistividad (resistencia especfica) r sea elevada, la resistencia R = r l/S puede llegar a ser despreciable. La resistividad r de los terrenos, se expresa en Ohms por m de seccin y metro de longitud, por tanto en .m/m = W.m (Ohms metro). En efecto la seccin de paso de la corriente puede ser del orden de m. La resistividad as expresada corresponde a la resistencia entre dos caras opuestas de un cubo de un metro de arista (figura 58). Si bien, cuando la corriente ha penetrado en el terreno ste presenta una resistencia R despreciable debido a la gran seccin de paso, no sucede lo mismo en el punto de paso de la corriente del electrodo al terreno, pues aqu la superficie de contacto entre ambos est limitada segn la forma configuracin y dimensiones del electrodo.

CENTROS DE TRANSFORMACININSTALACIONES PUESTA A TIERRA

En la tabla figura 59 se indican las resistencias R de los varios tipos de electrodos ms usuales, en funcin de sus dimensiones y de la resistividad t del terreno.

Asimismo en la tabla figura 60 estn indicados los valores medios de la resistividad de diversos tipos de terreno.

En los reglamentos de AT (MIE-RAT) y de BT (MIE-RBT) figura una tabla de resistividades de terrenos ms pormenorizada que la anterior. En la realidad prctica, estas tablas son poco tiles para el clculo de los sistemas de toma de tierra de los CT puesto que: - para cada tipo de terreno de los especificados, el margen de valores es muy amplio (1 a 2, 1 a 5, 1 a 10), de tal manera que an tomando un valor medio el margen posible de incertidumbre en ms o en menos es excesivo, - en estas tablas no figuran los terrenos formados por materiales procedentes de derribos, tierras mezcladas y/o sobrepuestas, tierras de relleno, antiguos vertederos recubiertos, tierras procedentes de obras de excavacin, etc. Estos casos son cada vez ms frecuentes. Cuando se trata de CT MT/BT de hasta 30 kV y corriente de cortocircuito hasta 16 kA, el MIE-RAT 13 no exige determinacin previa de la resistividad del terreno y admite que se haga solamente por examen visual del mismo y aplicacin de las citadas tablas. No obstante siguiendo la razonable recomendacin de UNESA, cuando ha de proyectarse un CT es aconsejable efectuar una medicin previa de la resistividad del terreno. Es una medicin relativamente fcil; (existen en el mercado aparatos para ello); y de coste pequeo en relacin con el coste total del CT. Con esta determinacin previa de la resistividad del terreno, se reduce mucho la eventualidad de tener que introducir a posteriori modificaciones siempre incmodas y de coste imprevisible.

Para esta medicin de r el procedimiento ms utilizado y recomendado es el mtodo de Wenner. Se dispondrn cuatro sondas alineadas a intervalos iguales, simtricas respecto al punto en donde se desea medir la resistividad del terreno. La profundidad de estas sondas no es preciso que sobrepase los 30 cm. La separacin entre las sondas (a) permite conocer la resistividad media del terreno entre su superficie y una profundidad h, aproximadamente igual a la profundidad mxima a la que se instalar el electrodo (figura 61).

En la tabla de la figura 62 se recogen los valores del coeficiente K = 2a, que junto con la lectura del aparato (r) determina la resistividad media h del terreno en la franja comprendida entre la superficie y la profundidad h =3/4a

Paso de la corriente por el terreno: La corriente pasa al terreno repartindose por todos los puntos de la superficie del electrodo en contacto con la tierra, por tanto, en todas las direcciones a partir del mismo. En la figura 63 se representa este paso, en el caso de una pica vertical. Una vez ya en el terreno, la corriente se va difundiendo por el mismo. Con terrenos de resistividad t homognea puede idealizarse este paso suponiendo el terreno formado por capas concntricas alrededor del electrodo, todas del mismo espesor L. La corriente va pasando sucesivamente de una capa a la siguiente. Vase que cada vez la superficie de paso es mayor, y por tanto la resistencia R de cada capa va siendo cada vez menor, hasta llegar a ser despreciable. La resistencia de cada capa es R = L/S. Estas resistencias se suman, pues estn en serie: t (L/S1 + L/S2 + L/S3...... L/Sn). Si se multiplican estas resistencia por el valor I de la corriente se tendr la cada de tensin U = IR en cada una de las sucesivas capas concntricas. Al ser la resistencia R cada vez menor, tambin lo ser la cada de tensin hasta hacerse despreciable. Fig. 63: Paso de la corriente al terreno.

En consecuencia, el valor de la tensin U en cada punto del terreno, en funcin de su distancia del electrodo, ser segn la curva representada en la figura 64. Esta curva es vlida para todas las direcciones con origen en el electrodo. Geomtricamente se trata del corte de una figura de revolucin cuyo eje es el electrodo. En los sistemas de MT esta tensin U suele hacerse prcticamente cero a una distancia del electrodo de unos 20 a 30 m. Entre dos puntos de la superficie del terreno, habr pues una diferencia de tensin funcin de la distancia entre ellos y al electrodo. Vase que para una misma distancia entre estos dos puntos la diferencia de tensin ser mxima cuando ambos puntos estn en un mismo radio o sea semirrecta con origen en el electrodo. A efectos de seguridad, se considera siempre este caso que da el valor mximo. Esta diferencia de tensin entre dos puntos de la superficie del terreno, se denomina tensin de paso pues es la que puede quedar aplicada entre los dos pies separados de una persona que en aquel momento se encuentre pisando el terreno. La tensin de paso se expresa para una separacin de 1m entre los dos pies, y puede llegar a ser peligrosa, por lo cual, en el MIE-RAT 13, se indica el valor mximo admisible, en funcin del tiempo de aplicacin. Este tiempo es el que transcurre entre la aparicin de la corriente a tierra, y su interrupcin por un elemento de corte (interruptor, fusible, etc.). En las redes pblicas espaolas de MT este tiempo es habitualmente indicado por la compaa suministradora. stas acostumbran a dar valores del orden de 1 segundo, incluyendo un cierto margen de seguridad. Cuando hay una circulacin de corriente del electrodo al terreno circundante, adems de la tensin de paso explicada, aparece tambin una denominada tensin de contacto, Uc, que es la diferencia de tensin que puede resultar aplicada entre los dos pies juntos sobre el terreno, y otro punto del cuerpo humano (en la prctica lo ms probable es que sea una mano). En la figura 65 se representa esta posibilidad.

La peligrosidad de la tensin de contacto es superior a la de la tensin de paso, pues si bien ambas pueden producir un paso de corriente por la persona, el debido a la tensin de contacto tiene un recorrido por el organismo que puede afectar rganos ms vitales. Por ejemplo, un recorrido mano-pies puede afectar al corazn, pulmones, extensa parte del tejido nervioso, etc. Por este motivo las tensiones de contacto mximas admisibles en funcin del tiempo, son segn el MIE-RAT 13, diez veces inferiores que las de paso (figura 66). Tensiones mximas aplicables al cuerpo humano segn MIERAT 13:

Hay que distinguir entre estos valores mximos aplicables al cuerpo humano Vca y Vpa y las tensiones de contacto Vc de paso Vp que puede aparecer en el terreno. Las tensiones Vca y Vpa, son la parte de Vc y Vp que resultan aplicadas al cuerpo humano y que no deben sobrepasar los valores mximos antes indicados. Estas tensiones Vc y Vp se calculan con las frmulas siguientes:

Siendo s la resistividad superficial del terreno expresada en .m, y Vp y Vc en voltios.

En la figura 67 estn representados los circuitos equivalentes, y la deduccin de las frmulas anteriores a partir de los mismos. Ambos responden a las siguientes simplificaciones: Resistencia del cuerpo humano RH = 1000 , se desprecia la resistencia del calzado. Cada pie humano se ha asimilado a un electrodo en forma de placa metlica de 200 cm, que ejerce sobre el terreno una fuerza mnima de 250 N, lo que representa una resistencia de contacto con el suelo evaluada en 3s, o sea Rs = 3s (Rs en ). Para la resistividad superficial s puede tomarse el valor H, obtenido en la medicin efectuada por el mtodo de Wenner antes explicado. En el caso de la tensin de paso, puede suceder que la resistividad superficial sea diferente para cada pie. Esto es habitual en el acceso a un CT cuando un pie est en el pavimento del umbral y el otro en el terreno sin edificar. En este caso, la frmula de la tensin de paso es:

en la que s y s son las resistividades superficiales del terreno sobre el que se apoya cada pie. Para el pavimento de cemento, hormign o similar puede tomarse una resistividad s = 3 000 W.m. A esta tensin se la denomina tensin de paso de acceso. Se denomina tensin de defecto Ud a la tensin que parece entre el electrodo de puesta a tierra y un punto del terreno a potencial cero, cuando hay un paso de corriente de defecto Id por el electrodo a tierra. Cuando en la parte de Media Tensin del CT se produce un cortocircuito unipolar Fase-tierra el circuito de la corriente de defecto Id, es el representado en la figura 68. Por tanto la tensin de defecto es Ud = Id.Rt que se mantiene en tanto circule la corriente Id. Nota: Segn se explica en el anexo La puesta a tierra del neutro de MT, el secundario MT de los transformadores AT/MT de las estaciones receptores que alimentan los CT MT/BT, acostumbra a estar conectado en tringulo, por lo cual, hay instalada una bobina para la formacin del punto neutro. Ahora bien, para simplificar la representacin del circuito de esta corriente de defecto y facilitar al lector su entendimiento, en esta figura 68 se ha representado el secundario MT conectado en estrella.

Diseo de la instalacin de puesta a tierra de un CT MT/BTProcedimiento UNESA El procedimiento recomendado, es el propuesto por UNESA en su publicacin: Mtodo de clculo y proyecto de instalaciones de puesta a tierra para centro de transformacin de tercera categora. Este procedimiento, refrendado por el Ministerio de Industria y Energa, se basa en el mtodo de Howe. Consiste en elegir para el, o los, electrodos de puesta a tierra una de las configuraciones tipo que figuran en la mencionada publicacin. Para cada una de estas configuraciones tipo, se indican unos factores llamados valores unitarios, en base a los cuales, a la resistividad r del terreno y a la corriente de defecto fase-tierra Id, se puede calcular la resistencia Rt del electrodo de puesta a tierra y las tensiones de paso y contacto. Para el proyecto de un CT de MT/BT, es aconsejable disponer de esta publicacin. Por otra parte, existen programas de clculo por ordenador basados en este procedimiento, del cual, se hace a continuacin una exposicin resumida. Sistemas de puesta a tierra Segn MIE-RAT 13, en principio, hay que considerar dos sistemas de puesta a tierra diferentes:

Puesta a tierra de proteccin Segn MIE-RAT 13, en principio, hay que considerar dos sistemas de puesta a tierra diferentes: Se conectan a esta toma de tierra las partes metlicas interiores del CT que normalmente estn sin tensin, pero que pueden estarlo a consecuencia de averas, accidentes, descargas atmosfricas o sobretensiones. Por tanto: las carcasas de los transformadores, los chasis y bastidores de los aparatos de maniobra, las envolventes y armazones de los conjuntos de aparamenta MT (cabinas, celdas), los armarios y cofrets con aparatos y elementos de BT, las pantallas y/o blindajes de los cables MT. En general pues, todos aquellos elementos metlicos que contengan y/o soporten partes en tensin, las cuales, por un fallo o contorneo de su aislamiento, a masa, puedan transmitirles tensin. En este mtodo UNESA, se exceptan de conectar a esta toma de tierra de proteccin, los elementos metlicos del CT accesibles desde el exterior, y que no contienen ni soportan partes en tensin. Por tanto, las puertas y sus marcos, las persianas con sus rejillas, para la entrada y la salida del aire de ventilacin, etc.

Puesta a tierra de servicio Se conectan a esta puesta a tierra, puntos o elementos que forman parte de los circuitos elctricos de MT y de BT. Concretamente: en los transformadores, el punto neutro del secundario BT, cuando esto proceda, o sea, directamente cuando se trata de distribuciones con rgimen de neutro TN o TT, o a travs de una impedancia cuando son con rgimen IT. (Ver anexo A6 Regmenes de neutro), en los transformadores de intensidad y de tensin, uno de los bornes de cada uno de los secundarios, en los seccionadores de puesta a tierra, el punto de cierre en cortocircuito de las tres fases y desconexin a tierra. Ms adelante, se expondrn los criterios y/o las condiciones para disponer dos redes de puesta a tierra separadas; cada una con su electrodo; una para las tomas de tierra de proteccin, y otra para las de servicio, o bien para reunirlas en un solo sistema y electrodo comunes, constituyendo una instalacin de tierra general. Configuracin de los electrodos de conexin a tierra En este procedimiento UNESA las configuraciones consideradas son: cuadrados y rectngulos de cable enterrado horizontalmente, sin picas, cuadrados y rectngulos de cable enterrado como las anteriores pero con 4 u 8 picas Verticales configuraciones longitudinales, o sea, lnea recta de cable enterrado horizontalmente, con 2, 3, 4, 6 u 8 picas verticales alineadas. Para cada una de estas configuraciones, se consideran dos profundidades de enterramiento, de 0,5 y de 0,8 m, y, para las picas, longitudes de las mismas de 2, 4, 6 u 8 m.

En la figura 69 se relaciona el ndice general de estas configuraciones tipo. Nota: Se entiende por electrodo de puesta a tierra, el conjunto formado por los conductores horizontales y las picas verticales (si las hay), todo ello enterrado. Los valores que se indican en las tablas corresponden a electrodos con picas de 14 mm de dimetro y conductor de cobre desnudo de 50 mm2 de seccin. Para otros dimetros de pica y otras secciones de conductor, de los empleados en la prctica, pueden utilizarse igualmente estas tablas, ya que estas magnitudes no afectan prcticamente al comportamiento del electrodo. Las dimensiones seleccionadas corresponden a los tipos ms usuales de locales para CT, considerando la posibilidad de aprovechar la excavacin necesaria para la cimentacin del local, para instalar un conductor en el fondo de la zanja de cimentacin, siguiendo por tanto el permetro del CT. Este conductor al que, en caso necesario, se conectarn picas, constituye el electrodo. En casos en que sea problemtico realizar este tipo de electrodo (subsuelo ocupado) puede recurrirse a la colocacin de un electrodo longitudinal con picas exteriores en hilera. No resulta problemtico el caso de que se quiera construir un electrodo cuya geometrano coincida exactamente con la de ninguno de los electrodos tipo de las tablas. Basta con seleccionar el electrodo tipo de medidas inmediatamente inferiores, con la seguridad de que si la resistencia de puesta a tierra y las tensiones de paso y contacto de este ltimo cumplen las condiciones establecidas en la MIE-RAT 13, con mayor razn las cumplir el electrodo real a construir, pues al ser de mayores dimensiones, presentar una menor resistencia de puesta a tierra y una mejor disipacin de las corrientes de defecto. Cuando se trata de CT exteriores, o sea en edificio (caseta) exclusivo para el CT, las configuraciones cuadradas o rectangulares es decir perimetrales, son muy adecuadas.

Cuando se trata de un CT interior o sea formando parte de una edificacin mayor alimentada por dicho CT, en muchas ocasiones hay que recurrir a las configuraciones longitudinales paralelas al frente de acceso al CT.

Mallazo interior: En el suelo del CT, se instalar un mallazo electrosoldado, con redondos de dimetro no inferior a 4 mm formando una retcula no superior a 0,3 x 0,3 m, embebido en el suelo de hormign del Centro de Transformacin a una profundidad de 0,10 m. Este mallazo se conectar como mnimo en dos puntos, preferentemente opuestos, al electrodo de puesta a tierra de proteccin del Centro de Transformacin (figura 70).

Todas las partes metlicas interiores del CT que deben conectarse a la puesta a tierra de proteccin (cajas de los transformadores, cabinas, armarios, soportes, bastidores, carcasas, pantallas de los cables, etc.), se conectarn a este mallazo. Las puertas y rejillas metlicas que den al exterior del centro no tendrn contacto elctrico con masas conductoras susceptibles de quedar sometidas a tensin debido a defectos o averas. Por tanto, no se conectarn a este mallazo interior. Con esta disposicin de mallazo interior, se obtiene una equipotencialidad entre todas las partes metlicas susceptibles de adquirir tensin, por avera o defecto de aislamiento, entre s y con el suelo. Por tanto, no pueden aparecer tensiones de paso ni de contacto en el interior del CT. Para los centros de transformacin sobre poste, se aplica una solucin anloga. Para controlar la tensin de contacto se colocar una losa de hormign de espesor no inferior a 20 cm que cubra, como mnimo, hasta 1,20 m de las aristas exteriores de la cimentacin de los apoyos. Dentro de la losa y hasta 1 m de las aristas exteriores de la cimentacin del apoyo, se dispondr un mallazo electrosoldado de construccin con redondos de dimetro no inferior a 4 mm formando una retcula no superior a 0,30 x 0,30 m. Este mallazo se conectar a la puesta a tierra de proteccin del centro al menos en 2 puntos preferentemente opuestos, y quedar recubierto por un espesor de hormign no inferior a 10 cm (figura 71). El poste, la caja del transformador, los soportes, etc., se conectarn a este mallazo. Con esta medida se consigue que la persona que deba acceder a una parte que, de forma eventual, pueda ponerse en tensin, est situada sobre una superficie equipotencial, con lo que desaparece el riesgo inherente a la tensin de contacto y de paso interior. El proyectista podr justificar otras medidas equivalentes.

Corriente mxima de cortocircuito unipolar fase-tierra, en la parte de MT del CTEn redes de MT con el neutro aislado, la intensidad de defecto a tierra es la corriente capacitiva de la red respecto a tierra, directamente proporcional a la longitud de la red. Para el clculo de la corriente mxima a tierra, en una red con neutro aislado, se aplicar la frmula (formula 4):

siendo: Id: corriente de defecto mxima (A), U: tensin compuesta de la red (V), Ca: capacidad homopolar de la lnea area (F/km), La: longitud total de las lneas areas de MT subsidiarias de la misma transformacin AT/MT (km), Cc: capacidad homopolar de los cables MT subterrneos (F/km), Lc: longitud total de los cables subterrneos de MT subsidiarios de la misma transformacin AT/MT (km), Rt: resistencia de la puesta a tierra de

Mantenimiento Industrial

Documents

Transcript of Mantenimiento Industrial