Fuerza elctrica

Fuerza elctricaSubestaciones.Una subestacin elctrica es una instalacin destinada a modificar y establecer los niveles de tensin de una infraestructura elctrica, con el fin de facilitar el transporte y distribucin de la energa elctrica. Su equipo principal es el transformador.

Como norma general, podemos hablar de dos tipos.Las subestaciones elctricas elevadoras, situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de energa elctrica, cuya funcin es elevar el nivel de tensin, hasta 132, 220 o incluso 400 KV, antes de entregar la energa a la red de transporte Las subestaciones elctricas reductoras, reducen el nivel de tensin hasta valores que oscilan, habitualmente entre 13,2, 15, 20, 45 66 KV y entregan la energa a la red de distribucin. Posteriormente, los centros de transformacin, reducen los niveles de tensin hasta valores comerciales (baja tensin) aptos para el consumo domstico e industrial, tpicamente 400 V

Esquema general de una subestacin.Diagrama esquematizado del Sistema de suministro elctrico

Transformadores

El transformador es un dispositivo que convierte la energa elctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en energa alterna de otro nivel de tensin, por medio de la accin de un campo magntico. Est constituido por dos o ms bobinas de material conductor, aisladas entre s elctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo ncleo de material ferromagntico. La nica conexin entre las bobinas la constituye el flujo magntico comn que se establece en el ncleo.

Transformadores

Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios segn correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestin, respectivamente. Tambin existen transformadores con ms devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensin que el secundario.

Tipos de transformadoresSegn sus aplicaciones:Transformador elevador/reductor de tensinSon empleados por empresas transportadoras elctricas en las subestaciones de la red de transporte de energa elctrica, con el fin de disminuir las prdidas por efecto Joule. Debido a la resistencia de los conductores, conviene transportar la energa elctrica a tensiones elevadas, lo que origina la necesidad de reducir nuevamente dichas tensiones para adaptarlas a las de utilizacin.Transformadores elevadoresEste tipo de transformadores nos permiten, como su nombre lo dice elevar la tensin de salida con respecto a la tensin de entrada. Esto quiere decir que la relacin de transformacin de estos transformadores es menor a uno.

Transformadores variablesTambin llamados "Variacs", toman una lnea de tensin fija (en la entrada) y proveen de tensin de salida variable ajustable, dentro de dos valores.Transformador de aislamientoProporciona aislamiento galvnico entre el primario y el secundario, de manera que consigue una alimentacin o seal "flotante". Se utiliza principalmente como medida de proteccin, en equipos que trabajan directamente con la tensin de red. Tambin para acoplar seales procedentes de sensores lejanos, en resistencias inesianas, en equipos de electromedicina y all donde se necesitan tensiones flotantes entre s.Transformador de alimentacinPueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible que corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que ste se queme, con la emisin de humos y gases que conlleva el riesgo de incendio. Estos fusibles no suelen ser reemplazables, de modo que hay que sustituir todo el transformador.

transformador de pulsosEs un tipo especial de transformador con respuesta muy rpida (baja autoinduccin) destinado a funcionar en rgimen de pulsos y adems de muy verstil utilidad en cuanto al control de tensin 220 V.Transformador de lnea.En un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensin y la corriente para las bobinas de deflexin horizontal. Suelen ser pequeos y econmicos. Adems suele proporcionar otras tensiones para el tubo (foco, filamento, etc.). Adems de poseer una respuesta en frecuencia ms alta que muchos transformadores, tiene la caracterstica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados secundarios.

Segn su construccinAutotransformadorEl primario y el secundario del transformador estn conectados en serie, constituyendo un bobinado nico. Pesa menos y es ms barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones similares. Tiene el inconveniente de no proporcionar aislamiento galvnico entre el primario y el secundario.Transformador con ncleo toroidalEl ncleo consiste en un anillo, normalmente de compuestos artificiales de ferrita, sobre el que se bobinan el primario y el secundario. Son ms voluminosos, pero el flujo magntico queda confinado en el ncleo, teniendo flujos de dispersin muy reducidos y bajas prdidas por corrientes de Foucault

Segn su construccin Transformador de grano orientadoEl ncleo est formado por una chapa de hierro de grano orientado, enrollada sobre s misma, siempre en el mismo sentido, en lugar de las lminas de hierro dulce separadas habituales. Presenta prdidas muy reducidas pero es caro. La chapa de hierro de grano orientado puede ser tambin utilizada en transformadores orientados (chapa en E), reduciendo sus prdidas.

Transformador de ncleo de aireEn aplicaciones de alta frecuencia se emplean bobinados sobre un carrete sin ncleo o con un pequeo cilindro de ferrita que se introduce ms o menos en el carrete, para ajustar su inductancia.

Transformador de ncleo envolventeEstn provistos de ncleos de ferrita divididos en dos mitades que, como una concha, envuelven los bobinados. Evitan los flujos de dispersin

Distribucin de a corriente elctricaDiagramas unifilaresLos diagramas unifilares representan todas las partes que componen a un sistema de potencia de modo grfico, completo, tomando en cuenta las conexiones que hay entre ellos, para lograr as la forma una visualizacin completa del sistema de la forma ms sencilla. Ya que un sistema trifsico balanceado siempre se resuelve como un circuito equivalente monofsico, o por fase, compuesto de una de las tres lneas y un neutro de retorno, es rara vez necesario mostrar ms de una fase y el neutro de retorno cuando se dibuja un diagrama del circuito. Muchas veces el diagrama se simplifica an ms al omitir el neutro del circuito e indicar las partes que lo componen mediante smbolos estndar en lugar de sus circuitos equivalentes. No se muestran los parmetros del circuito, y las lneas de trasmisin se representan por una sola lnea entre dos terminales. A este diagrama simplificado de un sistema elctrico se te llama diagrama unifilar o de una lnea. ste indica, por una sola lnea y por smbolos estndar, cmo se conectan las lneas de transmisin con los aparatos asociados de un sistema elctrico.

El propsito de un diagrama unifilar es el de suministrar en forma concisa informacin significativa acerca del sistema.

Diagrama Unifilar de un sistema elctrico de Potencia

Diagramas de impedancia y reactancia

Balanceo de cargasEl balanceo de cargas es el acomodo de las cargas de una instalacin elctrica segn el numero de fases con la que esta misma cuente, y se acomoda cada carga en una fase, segn le corresponda.

Sistemas de alumbradoMTODOS DE ILUMINACIN1.- ILUMINACIN LOCAL.Consiste en colocar lmparas en los puntos donde se necesita la luz de un modo especial, aunque este mtodo por dar lugar a manchas de luz mezcladas con reas de sombra es muy opuesto a la iluminacin uniforme. Si se usan an con alguna profusin en residencias, plantas industriales, etc. La situacin de las lmparas depende mucho de la posicin de los muebles o mquinas.

2.- ILUMINACIN GENERAL.Este mtodo se refuerza por alcanzar una funcin uniforme de la luz sobre toda el rea iluminada. Las lmparas estn repartidas de manera regular sin prestar atencin a los muebles ni a las mquinas y estn provistas de reflectores, globos o prismas difusores para evitar el deslumbramiento, las sombras bruscas y la iluminacin desigual.

3.- ILUMINACIN COMBINADA.Procura una iluminacin general suficiente para alumbrar los distintos objetos que estn en las habitaciones y cuentan con lmparas adicionales localizadas en los escritorios, mesas de lectura, de dibujo, vitrinas, etc. Se emplean en viviendas, industrias, bancos, oficinas, restaurantes, grandes almacenes y bibliotecas, donde se requiere una fuerte iluminacin agregada a la iluminacin general sobre objetos especiales, aparatos o mercancas.El marcado incremento que se ha dado a la intensidad general de la iluminacin con distribucin uniforme ha reducido sin embargo en un grado apreciable la necesidad de los focos individuales.

TIPOS DE LMPARAS

1.- LMPARAS FLUORESCENTES.Mayor duracin.Menor consumo de energa.Producen menos calor.No producen deslumbramiento excesivo.Variedad en colores.Medidas estndar.45, 60, 120 cm. Y de ancho son 30, 60 cm.

Pueden encontrarse de cualquiera de las siguientes formas de instalacin:Sobrepuestas.Empotradas.Colgantes.Montadas sobre estructura.Adosadas o sobrepuestas en los muros.

Las lmparas fluorescentes requieren un voltaje y tensin adecuada as como un precalentamiento. Hay lmparas de encendido rpido aunque requieren de 5 segundos para encender.

2.- LMPARAS INCANDESCENTES.Tienen menor duracin de vida.Producen deslumbramiento si no se colocan en lugares adecuados.Variedad en tamaos, formas, y sistemas de conexin.Se identifican por los octavos en pulgadas.

Arreglos de cuartos de control de motores

El centro de control de motores es un tablero donde se encuentran todos los sistemas de arranque de los motores de un proceso industrial; es un tablero dividido en muchas puertas, en cada puerta se coloca un sistema de rieles extrables y all se instala en el sistema arrancador que puede ser estrella triangulo, por autotransformador de arranque compensado, arranque directo, o variadores de frecuencia.

Un centro de control de motores consiste en un gabinete metlico (tablero Elctrico) que contiene muchos nichos individuales, con puertas individuales. En cadanicho se instala un sistema de rieles y en la puerta (individual de cada nicho)se instalan los pulsadores de marcha, parada, contramarcha, regulacin de velocidad y entrada del PLC. Dentro del nicho Sobre una plataforma extrable,se instalan contactores, variadores, etc. Desde el centro de control de motores tu controlas todos los motores de tu maquina es decir de all parte el cable que alimenta cada motor de tu mquina.

El sistema de rieles est normalizado y en caso de falla en un subtablero, fcilmente lo puedo retirar pues tiene un sistema de montaje elctrico enchufable. En cuanto a la eleccin,depende de tu maquina, si necesitas arranque estrella delta o arranque directo, marcha simple o marcha y contramarcha, o variacin de velocidad o entrada por PLC (programador).

ARRANCADORESSon necesarios los arrancadores para limitar la corriente de armadura que fluye cuando el motor se conecta. El arrancador se usa para llevar al motor a su velocidad normal y luego se retira del circuito. El aparato de control ajusta entonces la velocidad del motor segn sea necesario

CLASIFICACIONLos arrancadores y controles se han diseado para satisfacer las necesidades de las numerosas clases de motores de c-c. Por ejemplo, para arrancar los motores de c-c pequeos pueden disponer de un interruptor de lnea relativamente sencillo en tanto que los motores de c-c grandes requieren instalaciones ms complicadas.

Se encontrar que los arrancadores y controles se clasifican: Por la forma en que funcionan: manual o automtica. Por la forma en que estn construidos: de placa o de tambor. Por el tipo de cubierta: abierta o protegida.

Adems, los arrancadores y controles se clasifican segn el nmero de terminales con que se conectan al motor:

Arrancadores de contacto doble, triple y cudruple.

ARRANQUE A VOLTAJE REDUCIDO CON AUTOTRANSFORMADORSe pueden poner en marcha los motores trifsicos comerciales de induccin de jaula de ardilla a voltaje reducido empleando un autotransformador trifsico nico o compensador, o bien con tres autotransformadores monofsicos como se muestra en la figura (a).La figura (a) es un diagrama que representa un tipo comercial. El esquema no incluye los relevadores, la proteccin de bajo voltaje ni los contactos que tienen normalmente los arrancadores manuales. El interruptor de tres polos doble tiro se lleva a la posicin arranque y se deja all hasta que el motor ha acelerado la carga casi hasta la velocidad nominal. A continuacin se pasa rpidamente a la posicin de marcha, en la cual queda conectado el motor en la lnea directamente.

Ya que el compensador se usa solo en forma intermitente, se tiene un ahorro (eliminacin de un transformador) si se usan dos transformadores en delta abierta, o V-V , como se muestra en la figura (b), produce un pequeo desbalanceo de la corriente en la toma central pero no afecta al funcionamiento del motor.

ARRANQUE EN ESTRELLA DELTALa mayor parte de los motores polifsicos comerciales de induccin con jaula de ardilla se devanan con sus estatores conectados en delta. Hay fabricantes que ofrecen motores de induccin con el principio y el final de cada devanado de fase en forma saliente, con fines de conexin externa. En el caso de los motores trifsicos, se pueden conectar a la lnea ya sea en estrella o en delta. Cuando se conectan en estrella, el voltaje que se imprime al devanado es o sea el 57,8% del voltaje de lnea.

SELECCIN DEL VOLTAJE DE MOTORES SEGN SU POTENCIAAl disear un sistema mecnico, a menudo hay que tener en cuenta no solo cuanto trabajo ha de ejecutarse, sino tambin la rapidez con que debe de hacerse, la misma cantidad se realiza al levantar un cuerpo a determinada altura, tanto si tardamos en ello 1 segundo o un ao, pero la rapidez con que se efecta es muy diferente en ambos casos. Definimos potencia, como la rapidez con que se lleva a cabo un trabajo, por lo que es necesario definir, en la aplicacin de un motor la potencia que se le va a demandar. Huelga decir, que en el caso de los motores elctricos para determinar su Potencia utilizamos la siguiente frmula:

Donde: P = Potencia #F = Nmero de fases E = Tensin I = Corriente F.P. = Factor de potencia La cada de voltaje causa diferentes problemas, una reduccin controlada en las terminales del motor puede ser beneficiosa cuando se usa para reducir los kVA de arranque de un motor en aplicaciones donde el torque reducido del motor es aceptable. Reducir los kVA de arranque del motor puede reducir el tamao del generador, reducir la cada de voltaje y dar un arranque mas suave a las cargas de motor, sin embargo, es necesario asegurarse de que el motor desarrollara suficiente torque para acelerar la carga en condiciones de voltaje reducido.

Si aumentas el voltaje a un motor elctrico este se acelera consumiendo ms corriente , por lo tanto la potencia que disipa la carga aumenta. En general el motor empieza a consumir ms potencia hasta que llega a un punto en que la potencia entrante iguala a la de la carga.En general al aumentar el voltaje el rendimiento mejora, ya que la potencia mecnica generada compensa las prdidas. De hecho los motores grandes que funcionan a grandes voltajes son ms eficientes que los pequeos que funcionan a menos.

Gracias