Capitulo 1
Generalidades de las instalaciones
1.1 Sistema Interconectado Nacional (SIN)
En la organización del MEM funcionan dos mercados y un sistema de estabilización de precios
para Distribuidores:
1

Mercado a Término
Dentro del Mercado Eléctrico Mayorista pueden efectuarse libremente contratos de suministro entre un
Generador y un Distribuidor o entre un Generador y un GUMA o GUME/GUPA (Grandes Usuarios
Mayores (GUMA), Grandes Usuarios Menores (GUME) y Grandes Usuarios Particulares (GUPA)). El
límite previsto para celebrar un contrato con un generador es su capacidad de producción. Para los
GUMAS la condición es que contrate por lo menos el 50 % de su demanda y que ésta sea mayor a 4.380
MWh anuales. Los GUMES y GUPAS contratan la totalidad de su demanda.

Mercado Spot
Se refiere al mercado de precios horarios en los que se comercializa la energía no sujeta a
contratos de abastecimiento. En este mercado, el precio de la energía eléctrica se define en
función del costo marginal.El precio establecido para cada hora se denomina precio de
mercado (PM).

Sistema de Estabilización de precios
Con el objetivo de que los Distribuidores no tengan un precio variable hora a hora y que
puedan tener una tarifa a usuarios finales más estable, se creó un mecanismo de fijación de
precios trimestral. Este sistema se basa en un fondo de estabilización al que se derivan las
diferencias producidas entre dichos precios estacionales y los precios del mercado spot.
Trimestralmente, mediante un mecanismo prefijado las diferencias acumuladas se reasignan a
los períodos posteriores subiendo o bajando los valores calculados para los mismos.
El sistema contiene mecanismos de compensación entre los resultados del Mercado Estacional
Estabilizado, en el cual paga el distribuidor y los del Mercado Spot que cobra el Generador.El
sistema de fijación dentro del Mercado de Precios Estacionales se encuentra directamente
relacionado con los promedios trimestrales proyectados del Mercado Spot.
El precio de la energía consiste en un valor denominado Precio Marginal del Sistema o Precio
del Mercado, y representa al costo económico de generar el próximo kWh. Todos los
Generadores del sistema cobran su energía al precio marginal afectado por un factor que
considera el pago de las pérdidas y el servicio de transporte. Los generadores que obtengan la
energía más barata lograran, en concepto de venta de energía, un beneficio y particularmente
las máquina tendrá un beneficio nulo.
Las unidades de generación son maniobradas independientemente de los contratos que
existan entre cada generador y un demandante. Como consecuencia, los apartamientos entre
la producción real del generador y la cantidad de suministro acordada deben ser
comercializados en el mercado Spot.
1.2 Tarifación
El Sistema Tarifario que rige en la actualidad fue establecido mediante resolución 137/92 de la
Secretaría de Energía.
Este Sistema establece para los Generadores, un pago por la potencia puesta a disposición y
otro por la energía generada, con precios particulares según el Nodo de la red de transmisión
donde se encuentran conectados.
En el esquema tarifario se consideran conceptos tales como:
 Costo marginal de generación: se relaciona con el costo de la máquina térmica más
cara es necesaria activar para cubrirlas necesidades en cada momento, con excepción de
las que están obligadas a generar por limitaciones de operación.
 Costo de la potencia disponible: se asocia con un reconocimiento de los costos fijos de
operación para cubrir la demanda más un margen de reserva.
 Costo por riesgo de falla de suministro: se asocia con el precio que estarían dispuestos
a abonar los consumidores por evitar cortes.
 Costos de transporte de energía: abarca las pérdidas y las condiciones de confiabilidad
de sistema de transmisión.
2
El esquema tarifario determina un Precio de Mercado (PM) para cada momento, el cual se
obtiene en el centro de carga del sistema eléctrico, el área Gran Buenos Aires, y a partir del
cual se confecciona mediante factores regionales (Factores de Nodo y Adaptación) la escala
que le corresponde a cada una de las áreas. De presentarse restricciones que no permitan la
vinculación de toda la oferta y demanda de un área con el mercado, se fijan precios locales
para las mismas (PL), que resultan ser mayores que el precio de mercado en caso de ser un
área importadora e inferior en caso contrario.
1.3 Instalaciones Industriales
Una instalación industrial no solo debe proteger a las personas y cumplir con las normativas
vigentes en la zona en la que se instale la industria.
Una instalación eléctrica de una industria muestra un flujo de materia y dinero a través de la
industria, que de ser interrumpido puede llevar a producir pérdidas millonarias, por ello se debe
plantear desde el diseño de la instalación un flujo de energía continuo, seguro y estable para
asegurar una producción continua.
Para lograr esto debemos tener un circuito eléctrico sectorizado dependiendo del tipo de
fábrica, de modo tal
1.4 Sistemas de Energía. Corriente Continua y Alterna
Comparamos la sección empleada en una línea de corriente continua y en otra de corriente
alterna monofásica que presentan la misma longitud L, la misma potencia a transmitir P, las
mismas pérdidas p y la misma tensión U. Llamamos ICC a la intensidad, RCC a la resistencia y
SCC a la sección de la línea de corriente continua.
Llamamos ICA a la intensidad, RCA a la resistencia, SCA a la sección y cos j al factor de potencia
de la línea de corriente alterna monofásica.
Por lo tanto tendremos:
P  U I cc  p  2 Rcc I cc2
P  U I ca cos   p  2 Rca I ca2
I cc 
P
p
 Rcc  2
U
2 I cc
I ca 
P
p
 Rca  2
U cos 
2 I ca
3
Sustituyendo la intensidad en la expresión de la resistencia se obtiene:
Por lo tanto, la relación RCC/RCA:
pU 2
Rcc 
2 P2
Rca 
pU 2 cos 2 
2 P2
Rcc
1

Rca cos 2 
Además, como las secciones están en razón inversa de las resistencias:
L
Rcc
Scc Sca
S
1


 ca 
 Scc  Sca cos 2 
Rca  L
Scc
Scc cos 2 
Sca

Como la relación de las secciones depende del factor de potencia, hacemos el análisis para los valores de
cos más frecuentes:
si cos   1  Scc  Sca
si cos   0,9  Scc  0,81 Sca
si cos   0,8  Scc  0, 64 Sca
si cos   0, 7  Scc  0, 49 Sca
Vemos que en el caso de ser cosØ = 1, las secciones de continua y alterna son iguales, pero esto no
ocurre casi nunca, lo más lógico es tener un factor de potencia de 0,8. Por lo tanto, en principio, es mejor
transportar en continua que en alterna.
A pesar de la ventaja en favor de la corriente continua, esta no ha podido ser empleada hasta ahora en
los transportes de energía de alguna longitud por la dificultad de generarla a grandes tensiones y la
imposibilidad que todavía existe para obtener éstas por transformación estática y de una forma
económica.
Comparación entre una línea de corriente continua y otra alterna trifásica
si cos   1  ST3ca  STcc
Itri
si cos   0,866  ST3ca  STcc
Uf si cos   0,866  S
T3ca  S Tcc
si cos   0,866  ST3ca  STcc
U
Uf
P; p; co
 I 2l
F
2 d
F I 2

, donde   r  v  4 107  Henry metro 
l 2 d
Stri
Rtri
L
4
U
f
P  U I cc  p  2 Rcc I cc2
2
P  3 U I 3ca cos   p  3 R3ca I 3ca
Teniendo en cuenta que la sección total es STcc = 2 Scc para
la línea de corriente continua y ST3ca = 3 S3ca para la trifásica
de corriente alterna, se obtiene:
S T cc
2 S cc
2  2 cos 2 
4
3
1


 c o s 2   S T 3ca 
S T cc
S T 3ca
3 S 3ca
3
3
4 cos 2 
ST3ca 
0, 75
STcc
cos 2 
Como la relación de las secciones depende del factor de
potencia, hacemos el análisis para distintos valores del
factor de potencia.
si cos   1  ST3ca  STcc
si cos   0,866  ST3ca  STcc
si cos   0,866  ST3ca  STcc
si cos   0,866  ST3ca  STcc
1.5 Distribución
Red radial o en antena.
La red radial se caracteriza por la alimentación por uno solo de sus extremos transmitiendo la
energía en forma radial a los receptores. Como ventajas resaltan su simplicidad y la facilidad
que presentan para ser equipadas de protecciones selectivas. Como inconveniente su falta de
garantía de servicio.
Red en bucle o en anillo.
La red en bucle o en anillo se caracteriza por tener dos de sus extremos alimentados,
quedando estos puntos intercalados en el anillo o bucle. Como ventaja fundamental podemos
citar su seguridad de servicio y facilidad de mantenimiento, presentando el inconveniente de
una mayor complejidad y sistemas de protección así mismo más complicados.
Red mallada.
5
La red mallada es el resultado de entrelazar anillos y líneas radiales formando mallas. Sus
ventajas radican en la seguridad de servicio, flexibilidad de alimentación y facilidad de
conservación y manutención. Sus inconvenientes, la mayor complejidad, extensiva a las
protecciones y el rápido aumento de las potencias de cortocircuito. Es muy utilizada en
distribución en redes de media tensión.
Capitulo 2
Dimensionamiento de Conductores
2.1
Tipos de Conductores
Los materiales mas utilizados en materia de electricidad debido a su costo y buenas
prestaciones son:
ALUMINIO
COBRE
Resistividad (r)
0,03 W mm² / m
0,018 W mm² / m
Densidad (d)
2,7 kg / cm3
8,8 kg / cm3
Carga de rotura (s )
15 kg/mm²
25 kg/mm²
Calor específico (c)
0,21
0,09
Precio (p)
100 $/kg
200 $/kg
El aluminio es muy utilizado en redes de media y alta tensión y el cobre en redes de baja
tensión
COMPARACIÓN ENTRE EL COBRE Y EL ALUMINIO PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA
LÍNEA DE TRANSPORTE
6
7
ALUMINIO
COBRE
El aluminio es el material más
recomendable para el cable de las líneas de
alta tensión.
El cobre se emplea en líneas especiales como son
las situadas en las inmediaciones de minas, fabricas
de tipo químico y proximidades del mar. Los ácidos,
la sal y los sulfatos atacan mucho más al aluminio
que al cobre. Se tendrá en cuenta que la vida media
de una línea aérea de alta tensión es de unos 25
años, y que el aluminio puede soportar durante todo
ese tiempo las condiciones adversas anteriormente
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citadas.
El aluminio se puede soldar, pero en
condiciones y mediante soldaduras muy
especiales, pero esto se soluciona en las
líneas de alta tensión realizando los
empalmes con manguitos.
El cobre se puede soldar con estaño perfectamente.
El aluminio es muy abundante en la
naturaleza.
El Cobre NO.
2.2 Cálculo de la sección del conductor
Una primer aproximación al cálculo de un conductor eléctrico se hace mediante densidad de
corriente que consiste en seleccionar una sección de acuerdo a la densidad de corriente que
nos indica el fabricante de cables. Ejemplo:
A estos valores se deben afectar de coeficientes dependiendo el agrupamiento de cables, la
temperatura ambiente, el tipo de aislamiento, etc.
Luego calculamos la caída de tensión en el cable para la sección antes calculada:
9
10
11
12
13
Cuestionarios
1. Corto circuito
a. Generalidades – Análisis y fenómeno temporal.
i. ¿Qué se entiende por cortocircuito?
Es una conexión de baja impedancia entre dos puntos de distinta tensión. Provocando un fuerte aumento
de corriente.
ii. ¿Para qué realizó el análisis de corrientes de defecto en los sistemas?
La intensidad de la corriente de cortocircuito debe para poder determinar las características de los
componentes que deberán cortar la corriente de defecto.
iii. ¿Cuáles son los efectos de estas fallas en los sistemas eléctricos?
Según el lugar del defecto, la presencia de un arco puede:

Degradar los aislantes,

Fundir los conductores,

Provocar un incendio o representar un peligro para las personas.
Según el circuito afectado, pueden presentarse:

Sobreesfuerzos electrodinámicos, con:
 Deformación de los JdB (juegos de barras),
 Arrancado o desprendimiento de los cables;

Sobrecalentamiento debido al aumento de pérdidas por efecto Joule, con riesgo de deterioro de
los aislantes;
Para los otros circuitos eléctricos de la red afectada o de redes próximas:

Bajadas de tensión durante el tiempo de la eliminación del defecto, de algunos milisegundos a
varias centenas de milisegundos;

Desconexión de una parte más o menos importante de la instalación, según el esquema y la
selectividad de sus protecciones;

Inestabilidad dinámica y/o pérdida de sincronismo de las máquinas;

Perturbaciones en los circuitos de mando y control;
iv. ¿Cuántos tipos de defectos se pueden presentan en las instalaciones?
Monofásicos: 80% de los casos,
Bifásicos: 15% de los casos. Los de este tipo, suelen degenerar en trifásicos,
Trifásicos: en origen, sólo el 5% de los casos.
v. Definir los diferentes tipos de corto circuito
vi. Grafique la curva de variación de la tensión y la corriente de CC. Identifique
cada una de las componentes de la corriente.
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vii. Explique el fenómeno que da origen a la componente aperiódica (de
continua).
En el instante del fallo la corriente de cortocircuito debe arrancar desde cero, pues sería físicamente
imposible que una corriente arranque desde un valor distinto de cero. La componente de continua
aparece como respuesta a una fem de autoinducción que se opone al brusco crecimiento de la corriente
de cortocircuito. Logrando que la corriente de cortocircuito comience en cero para cualquier instante del
fallo.
viii. Escribir la ecuación que explica la curva.
ix. ¿De qué parámetros depende la pendiente de la componente aperiódica?
Su valor inicial depende de α (desfasaje entre la tensión y el momento del fallo), y su amortiguamiento es
tanto más rápido cuanto mayor es la relación R/L. En el instante inicial del cortocircuito, i es nula por
definición por lo que:
El factor
es tanto mayor cuanto menor es el amortiguamiento de la componente unidireccional, es
decir, la razón R/L o R/X.
x. ¿La corriente resultante de defecto puede ser simétrica? De ser afirmativo
explique en qué condiciones se daría tal situación.
Si la corriente puede ser simétrica si la tensión está en un máximo al momento
delfecto.Los dos casos extremos deα son:α = Ø = π/2 o «régimen simétrico», yα = 0 o «régimen
asimétrico»
La corriente de defecto para el régimen simétrico es de la forma:i = Sen(ωt) que, desde el principio,
tiene losmismos valores que en régimen permanente, con unvalor pico E/Z.
La corriente de defecto para el régimen asimétrico es de la forma:
Así, su primer valor de cresta, ip, es función de  y por tanto, de la relación R /X = cos  del circuito.
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xi. Defina la constante de tiempo y diga que factor se obtiene de ella.
La constante de tiempo nos permite saber cuánto dura la componente aperiódica, y calcular el valor pico
de defecto que viene dado por:
xii. Detalle que factores o parámetros debo tener presentes en un corto
circuito alimentado por un generador sincrónico.
Cuando el defecto se produce muy cerca del alternador que alimenta el circuito afectado, la variación de
la impedancia del alternador, que ahora pasará a ser preponderante, provoca la amortiguación de la
corriente de cortocircuito.En efecto, en este caso, el régimen transitorio de establecimiento de la corriente
se complicapor la variación de la f.e.m. (fuerzaelectromotriz) resultante del cortocircuito.
Como simplificación, consideramos el valor dela f.e.m. constante, pero la reactancia internade la máquina
como variable; esta reactancia evoluciona en tres etapas o estados:

El subtransitorio: corresponde a los 10 ó 20 primeros milisegundos del defecto,

El transitorio: a continuación del anterior y que se prolonga hasta 500 milisegundos,

El permanente o reactancia síncrona.
Nótese que esta reactancia, a cada período, va tomando un valor cada vez mayor, según el orden
indicado: la reactancia subtransitoria es inferior a la transitoria y ésta inferior a la permanente. Esta
intervención sucesiva de las tres reactancias provoca una disminución progresiva de la intensidad de
cortocircuito, intensidad que es, por tanto, la suma de cuatro componentes:

Las tres componentes alternas (subtransitoria, transitoria y permanente),
 La componente unidireccional que resulta del establecimiento de la corriente en el circuito
(inductivo).
16
xiii. Defina e identifique en la curva de corriente cuales son los tiempos de cada
fase del defecto.
xiv. Para el análisis de un corto circuito, defina que elementos se consideran
activos y cuales pasivos.
Elementos Activos:
Motores a inducción.
Generadores.
Conexiones a la red
Convertidores rotativos
Compensadores síncronos
Elementos Pasivos:
Transformadores
Cables
Cargas en general
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xv. ¿Cuándo y porque los motores asincrónicos se consideran elementos
activos ante un defecto?
Un motor asíncrono, separado bruscamentede la red, mantiene en sus bornes una tensiónque se
amortigua en pocas centésimas desegundo.
Cuando en sus bornes se produce uncortocircuito, el motor genera una intensidadque se amortigua
mucho más rápidamente.El motor asíncrono es, pues, ante un cortocircuito, un generador al que podemos
atribuir una impedancia (sólo subtransitoria) del 20% al 25%
xvi. Defina las suposiciones que se establecen en un sistema de potencia para
calcular la corriente de corto circuito.
Las hipótesis empleadas son:

La red considerada es radial y su tensión nominal está comprendida entre la BT y la AT(sin
rebasar los 230 kV, límite impuesto por la norma CEl 909),

La corriente de cortocircuito, al producirse uncortocircuito trifásico, se supone
establecidasimultáneamente en las tres fases,

Durante el cortocircuito, el número de fasesafectadas no se modifica: un defecto trifásicosigue
siendo trifásico y un defecto fase-tierrasigue siendo fase-tierra,

Durante todo el tiempo del cortocircuito,tanto las tensiones que han provocado lacirculación de
corriente como la impedancia decortocircuito no varían de forma significativa,

Los reguladores o conmutadores de tomasde los transformadores se suponen situadosen
posición intermedia (en el caso de uncortocircuito alejado de los alternadores,podemos ignorar
las posiciones reales de losconmutadores de tomas de los transformadores),

No se tienen en cuenta las resistencias dearco,

Se desprecian todas las capacidades de laslíneas,

Se desprecian las corrientes de carga,

Se tienen en cuenta todas las impedanciashomopolares.
xvii. ¿Porque en una instalación debo calcular los valores de corriente máximos
y mínimos? ¿para qué sirven éstos datos?
La corriente máxima de cortocircuito, quedetermina:

El poder de corte -PdC- de los interruptores automáticos,

El poder de cierre de la aparamenta,

La solicitación electrodinámica deconductores y aparamenta.

El valor corresponde a un cortocircuitoinmediatamente aguas abajo de los bornes delelemento
de protección. Debe de calcularsecon una buena precisión (margen de seguridad).
La corriente mínima de cortocircuito,indispensable para elegir de la curva dedisparo de los interruptores
automáticos yfusibles, especialmente cuando:

La longitud de los cables es importante y/ola fuente o generador es
relativamenteimpedante(generadores-onduladores),

La protección de las personas se basa en elfuncionamiento de los interruptoresautomáticos o de
los fusibles, lo que es elcaso concreto de los sistemas de distribucióncon los esquemas de
conexión a tierra delneutro (o regímenes de neutro) TN o IT.
Recordemos que la corriente mínima decortocircuito corresponde a un cortocircuitoproducido en el
extremo una derivaciónprotegida, cuando se produce un defectobifásico en las condiciones de
explotaciónmenos severas (defecto alejado de laprotección en el extremo de una línea con unsolo
transformador en servicio cuando sepodrían conectar dos...).
xviii. ¿Porqué son las fallas de arco (alta impedancia) más difíciles de detectar
que las fallas de baja impedancia?
Porque se asemeja a una carga en el sistema, y como vimos en la definición de cortocircuito es una
conexión de baja impedancia.
b. Métodos de cálculo.
18
i. Concepto de diagramas unifilares y diagramas de impedancias.
Los diagramas unifilares representan todas las partes que componen a un sistema de potencia de modo
gráfico, completo, tomando en cuenta las conexiones que hay entre ellos, para lograr así la forma una
visualización completa del sistema de la forma más sencilla. Ya que un sistema trifásico balanceado
siempre se resuelve como un circuito equivalente monofásico, o por fase, compuesto de una de las tres
líneas y un neutro de retorno, es rara vez necesario mostrar más de una fase y el neutro de retorno
cuando se dibuja un diagrama del circuito. Muchas veces el diagrama se simplifica aún más al omitir el
neutro del circuito e indicar las partes que lo componen mediante símbolos estándar en lugar de sus
circuitos equivalentes.
Si se sustituye cada uno de los elementos del diagrama unifilar por su respectiva impedancia equivalente
tendremos el diagrama de impedancias mostrando todas las impedancias del sistema. Se utiliza para el
estudio cualitativo de régimen permanente, o anormal (en caso de defecto) para establecer régimen de
operación. Los cálculos se realizan a partir de simples ecuaciones gracias a la aplicación de este método.
ii. ¿Cuáles son los métodos de cálculo más comunes de utilizar?
El método de las «impedancias», que permite calcular las corrientes de defecto en cualquier punto de
una instalación, con una precisión aceptable. Consiste en sumar separadamente las diferentes
resistencias y reactancias del bucle del defecto, añadiendo después también los generadores, hasta el
punto considerado, calculando también la impedancia correspondiente. La Icc se obtiene aplicando la ley
de Ohm:
.
Para aplicar este método es imprescindible conocer todas las características de los diferentes elementos
del bucle de defecto (fuentes y conductores).
El método de «composición», que se puede utilizar cuando no se conocen las caracteríscas de la
alimentación. La impedancia aguas arriba del circuito considerado se calcula a partir una estimación de la
corriente de cortocircuito en su origen. El cos cc = R/X se toma igual tanto en el origen del circuito como
en el punto del defecto. En otras palabras, consiste en admitir que las impedancias elementales de dos
partes sucesivas de la instalación tienen los valores de sus argumentos suficientemente próximos como
para justificar la sustitución de las sumas vectoriales de las impedancias por sumas algebraicas de las
mismas. Esta aproximación permite obtener el valor del módulo de las corrientes de cortocircuito, con una
aproximación suficiente para calcular el circuito. Este método aproximado sólo se aplica a instalaciones
de potencia inferior a 800 kVA.
El método llamado «convencional», que permite calcular las corrientes de cortocircuito mínimas y las
corrientes de defecto en el extremo de una red, sin conocer las impedancias o la Icc de la instalación
aguas arriba del circuito considerado.
Se basa en la hipótesis de que la tensión en el origen del circuito, durante el tiempo de cortocircuito o
defecto, es igual al 80% de la tensión nominal.Este método no tiene en cuenta la resistencia de los
conductores para seccionesimportantes; se aplica un coeficiente correctorpara incluir su inductancia (1,5
para 150 mm2,1,20 para 185 mm2, ...).
Este método se usa sobre todo para loscircuitos finales suficientemente alejados delas fuentes de
alimentación (red o grupo).
El método llamado «simplificado» que, utilizando unas tablascon diversas hipótesis simplificadas,
dadirectamente, para cada sección deconductor:
– la corriente asignada del dispositivo, queasegura la protección contra las sobrecargas,
– las longitudes máximas de conductoresprotegidos contra contactos indirectos,
– las longitudes admisibles, teniendo encuenta las caídas de tensión.
En realidad, estas tablas están confeccionadas con los resultados de los cálculos obtenidos alaplicar los
métodos de composición yconvencional.Este método permite además determinar lascaracterísticas de un
circuito que forma partede una instalación ya existente cuyascaracterísticas no se conocen
suficientemente.Se aplica directamente a las instalaciones BT,y con coeficientes correctores, si la tensión
noes 230/400 V.
La norma CEI 909 (VDE 0102) se aplica atodas las redes, radiales o malladas, hasta230 kV.
Basada en el teorema de Thevenin, consisteen calcular una fuente de tensión equivalenteen el punto de
cortocircuito, para,seguidamente, determinar la corriente en estemismo punto. Todas las alimentaciones
de lared y las máquinas sincrónicas y asíncronasse sustituyen por sus impedancias (directa,inversa y
homopolar). Con este método sedesprecian todas las capacidades de línea ylas admitancias en paralelo
de las cargas nogiratorias, salvo las del sistema homopolar.
19
iii. ¿En qué consiste el método de las componentes simétricas?
Como el teorema de Leblanc que dice que un campo alterno rectilíneo de amplitud senoidal equivale
a dos campos rotativos de sentidos inversos, la definición de las componentes simétricas se basa en
la equivalencia entre un sistema trifásico desequilibrado y la suma de tres sistemas trifásicos
equilibrados: directo, inverso y homopolar. Para el cálculo de las corrientes de defecto se utiliza el
principio de superposición.
Para la explicación que sigue, el sistema sedefine tomando la corriente

I1i como su componente inversa,

I1d como su componente directa,

I1o como su componente homopolar, y que utiliza el operador,
Este principio, aplicado a un sistema de corrientes, se verifica mediante la construcción gráfica. Por
ejemplo, la suma gráfica de vectores da, para I2 , el siguiente resultado:
Las corrientes I1 e I3 se expresan de la misma forma, obteniéndose el sistema:
Estas componentes simétricas de corrienteestán relacionadas con las componentessimétricas de tensión
por las impedanciascorrespondientes:
Estas impedancias se definen a partir de lascaracterísticas de los diferentes elementos(indicados por los
constructores) de la redeléctrica estudiada. Con estas característicashay que resaltar que ZiZd salvo
para las máquinas rotativas, cuando Zo varía según los elementos.
iv. ¿Cuál es la diferencia entre el método de las impedancias y el de las
componentes simétricas?
La principal diferencia es que el método de las componentes simétricas es de gran precisión y además de
obtener el valor del módulo de la corriente de falla obtenemos y también el ángulo de dicha corriente y el
método de las impedancias nos da un valor aproximado del módulo de la corriente de fallo, es por esto
que el método de las componentes simétricas es más preciso y es el utilizado en líneas de alta tensión.
v. Describa brevemente en qué consiste el método por unidad y porcentual.
¿Cuál es la ventaja de trabajar con ésta metodología?
Método Porcentual:
Este método es el normal para el cálculo de cortocircuitos en sistemaseléctricos, ya que generalmente las
impedancias de las maquinas vienen expresadasen porcentaje. El porcentaje de la reactancia y la
resistencia se define como:
20
In= Corriente Nominal
Vn= Tensión Nominal
En este caso se utiliza una potencia en KVA como base común en lugarde un voltaje base, obteniéndose:
KVA1= KVA nominales (base 1)
Z2 = Impedancia referida a base 2
Y también para un sistema de tres fases:
Los KVAbase Pueden ser generados por el transformador o el generador de alimentación. Luego
convertimos las reactancias óhmicas del circuido en porcentuales. Las reactancias de generadores,
transformadores y motores, generalmenteestán expresadas en porcentaje de su propio régimen en KVA,
y por tantosus reactancias deben convertirse a una base común elegida para el estudio por medio de la
formula siguiente:
La corriente de cortocircuito simétrica se puede determinar por mediode las formulas:
METODO POR UNIDAD
EI sistema por unidad constituye un medio de expresar los números ental forma que se facilite su
comparación.Un valor par unidad esta dado por la relación:
En la práctica resulta más conveniente elegir volts de base y KVA debase; entonces quedan fijados
automáticamente los valores de base de otras magnitudes.
vi. ¿De qué depende el factor  (lambda) en el cálculo de las corrientes de
defecto?
= factor dependiente de la inductancia desaturación Xdsat.
21
vii. ¿qué fenómeno (temporal) está contemplando?
Se contempla la corriente de cortocircuito permanente se obtiene para una excitaciónconstante
(mínima) en vacío de la máquinasíncrona.
viii. ¿Qué otros factores se tienen en cuenta para el cálculo de las corrientes de
defecto? ¿de que dependen?
= factor función del tiempo muerto mínimot mín y de la razón I k ’ ’ / I r querelaciona la influencia de
las reactanciassubtransitoria y transitoria con Ir = corrienteasignada del alternador.
Utilizado para el cálculo de la corriente de cortocircuito cortada Ib
K = factor, función de la relación R/X del circuito, que se determina sobre la curva, o también puede
calcularse por la fórmula aproximada:
ix. ¿qué es el operador “a” en el método de las componentes simétricas?
Se utiliza el operador “a” es definido al rotar una cantidad en el plano complejo.
x. Defina el concepto de redes de secuencia que utiliza el método de las
componentes simétricas.
Se ha demostrado que cuando la tensión de una secuencia dada se aplica a un circuito, circula una
pequeña corriente bien definida de la misma secuencia.
Impedancia Directa (Z1): es el cociente entre la tensión de fase y la corriente de fase en el caso de que el
sistema se alimente mediante un sistema simétrico directo.
Impedancia Inversa (Z2): cociente entre la tensión de fase y la corriente de fase en el caso de que se
alimente mediante un sistema simétrico inverso. En las líneas, transformadores y bobinas coincide con la
impedancia directa.
22
Impedancia Homopolar (Z0): cociente entre tensión de fase y corriente de fase, si el sistema estuviese
alimentado con una fuente monofásica, si los tres conductores principales constituyen el camino de ida de
la corriente y existe un cuarto conductor que es el retorno común. La impedancia homopolar se refiere
siempre a la conexión estrella; a las conexiones triángulo no es posible asignarles impedancia
homopolar.
Cortocircuito bipolar sin contacto a tierra
Cortocircuito bipolar con contacto a tierra
Cortocircuito trifásico sin contacto a tierra
Cortocircuito Unipolar a tierra
xi. ¿Cuáles son los cuatro pasos que debo plantear para analizar los distintos
tipos de fallas por el método de las componentes simétricas?
1– Cálculo de la tensión equivalente en el punto de defecto, igual a:
Se introduce un factor c de la tensión porque es necesario para tener en cuenta:

Las variaciones de tensión en el espacio y en el tiempo,

Los cambios eventuales en las conexiones de los transformadores,

El comportamiento subtransitorio de losalternadores y de los motores.
23
Según los cálculos a efectuar y los márgenes de tensión considerados, los valores normativos de este
factor de tensión.
2– Determinación y suma de las impedancias equivalentes, directa, inversa y homopolar, aguas arriba del
punto de defecto.
3– Cálculo de la corriente de cortocircuito inicial, con ayuda de las componentes simétricas. En la
práctica, según el tipo de defecto, las fórmulas a emplear para el cálculo de Icc.
4– A partir del valor de Icc (Ik''), se calculan otras magnitudes como Icc de cresta, Icc permanente o,
incluso, Icc permanente máxima.
xii. Explique la ley básica sobre la que se fundamenta la teoría del corto
circuito.
La ley básica en la que se fundamenta el cortocircuito es la ley de ohm porque al disminuir la impedancia
del circuito y la tensión se mantiene casi constante, la corriente aumenta abruptamente.
Recordamos que:
U
I=
Z
xiii. ¿Se puede utilizar el principio de superposición para los análisis de
sistemas de potencia? ¿por qué?
SI, de hecho es el método que se utiliza por su exactitud en cualquier rango de potencia ya que el método
se basa en el análisis del fallo.
xiv. ¿En el análisis por componentes simétricas, quien da origen a cada uno de
los sistemas? (directo, inverso, homopolar).
La componente homopolar aparece únicamente cuando los tres vectores R, S y T no cierran un triángulo,
lo que equivale a decir que las tres fases no presentan una carga simétrica respecto a tierra. Son fallos a
tierra. La componente inversa aparece cuando los valores de R, S y T no son iguales entre sí.
xv. ¿En un corto circuito tripolar, cuánto vale la impedancia homopolar?
Cero, pues la corriente no circulará por tierra en este caso.
c. Cálculo de Impedancias.
i. Identifique las ecuaciones fundamentales que se utilizan para determinar
las impedancias de:
1. RED.
Impedancias de la red aguas arriba: en la mayor parte de los cálculos no se vamás allá del punto de
suministro de energía.El conocimiento de la red aguas arriba selimita generalmente a las
indicacionesfacilitadas por el distribuidor, es decir,únicamente a la potencia de cortocircuito Scc(en MVA)
en el punto de conexión a la red.La impedancia equivalente a la red aguasarriba es:
Siendo U la tensión compuesta de la red, envacío.
La resistencia y la reactancia del circuitoaguas arriba se deducen a partir de Ra/Za en AT, mediante:
Ra/Za0,3 en 0,6 kV,
Ra/Za0,2 en 20 kV,
Ra/Za0,1 en 150 kV,
Ahora bien:
de donde:
24
Para 20 kV, se tiene por tanto que
y de ahí la aproximación XaZa.
2. ACOMETIDAS.
La impedancia de las conexiones cortasentre el punto de distribución y eltransformador MT/BT puede
despreciarse sise admite un error, en exceso, en la corrientede cortocircuito; error tanto mayor
cuantomayor sea la potencia del transformador. La resistencia o la reactancia de las conexiones pueden
despreciarse. Si una de las magnitudes RL o XL es mucho menor que la otra, puede despreciarse, siendo
despreciable el error sobre la impedancia; por ejemplo, con una relación de 3 entre R L y XL, el error sobre
ZL es del 5,1%.
3. MAQUINAS SINCRÓNICAS.
Las impedancias de las máquinas se expresangeneralmente bajo la forma de un porcentaje,como:
Icc / In = 100 / x (donde x es equivalente a lauccde los transformadores),o sea:
Donde:
U = tensión compuesta del alternador en vacío,
Sn = potencia aparente (en VA) del alternador.
Además, para valores bajos de R/X, delorden de 0,05 a 0,1 en AT-A y de 0,1 a 0,2 enBT, los valores de la
impedancia Z y de lareactancia X se confunden. Los valores de xvienen dados en tablaparalos
turboalternadores de rotor liso y para losalternadores «hidráulicos» de polos salientes(de baja velocidad).
Al analizar esta tabla puede sorprender quelas reactancias permanentes de cortocircuitorebasen el valor
del 100% (lo que supone queIcc <In). Pero la intensidad de cortocircuitoes esencialmente inductiva y
requiere toda laenergía reactiva que puede suministrar elinductor, también él sobreexcitado,precisamente
cuando la intensidad nominaltransporta sobre todo la potencia activaentregada por la turbina de arrastre
(cos de0,8 a 1).
4. MOTORES ASINCRONICOS.
El comportamiento de estas máquinas encortocircuito es semejante al de losalternadores;
Suministran a la red una intensidad que esfunción de su reactancia en %.El motor asíncrono es, pues,
ante un cortocircuito, un generador al que podemos atribuir una impedancia (sólo subtransitoria) del 20%
al 25%
5. TRANSFORMADORES CON DOS DEVANADOS.
Esta impedancia se calcula a partir de latensión de cortocircuito ucc expresada en %:
Al tomar en cuenta la impedancia aguas arriba del transformador y la impedancia interna de éste, la
corriente de cortocircuito se expresa por:
6. CABLES y LINEAS AEREAS
La resistencia unitaria RL de las líneasáreas, cables y juegos de barras se calculacon la ecuación:
La reactancia unitaria de las líneas aéreas, cables y juegos de barras, se calcula mediante:
25
ii. Identifique las relaciones entre las impedancias de los diferentes niveles de
tensión de una instalación.
d. Esfuerzos electrodinámicos
i. ¿Qué valores de corriente utilizo para realizar este cálculo?
Se utiliza el valor de corriente de cortocircuito máximo
ii. ¿Cuál es la finalidad de este cálculo?
Evitar daños en la instalación de modo que pueda ser reutilizada luego de un defecto
iii. Desarrolle brevemente los conceptos mecánicos asociados al cálculo de
empotramientos en las barras de distribución de los tableros eléctricos.
Calculo de la fuerza actuante sobre el juego de barras
 I 2l
2 d
F I 2

, donde   r  v  4 107  Henry metro 
l 2 d 2
2, 04 I l
F
106  Kg 
d
l   metros 
F
I   amperes 
d   cm 
Estas fuerzas originan esfuerzos en los conductores. Se calculan como:
k0 
M
M0
 kg 
, en  2 
W0
 cm 
1
F l  kg  m  para apoyos empotrados en ambos extremos.
12
26
W0, es el momento resistente de la sección transversal de la barra.
W0 
 3
D , en  cm 3 
32
W0 
1
b h 2 , en  cm 3 
6
Factor de Potencia
I.
¿Cómo se define y qué indica su valor?
Se define factor de potencia, (fdp), de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia
activa, P, y la potencia aparente, S. Nos indica el aprovechamiento de la energía eléctrica.
II.
Calcular la intensidad y el factor de potencia de una bobina de 6 ohm y un
coeficiente de autoinducción de 22 mHy si se la somete a una tensión
alterna de 220 V – 50 Hz.
=
III.
=
,
+( ∗
=
,
∗
)∗
∗
=
∗
,
∗
=
,
= ,
¿Con que elementos puedo corregir un factor de potencia bajo? ¿Como los
conecto? Realizar el diagrama vectorial de consumos de corrientes.
Los elementos que se utilizan para corregir el fdp bajo son elementos que consuman energía inductiva,
estos son los capacitores o compensadores síncronos. La forma de conectarlos es en paralelo a la carga.
Ahora bien si utilizamos capacitores los podemos conectar en estrella o en triangulo:
A la hora de montar los condensadores en una red trifásica, estos podrán disponerse según una
conexión estrella o triángulo. Así pues, veamos las capacidades que se necesitarán en uno y otro caso,
para compensar una misma potencia.
A) CONEXIÓN EN ESTRELLA
Como los condensadores en una conexión en estrella están sometidos a una tensión simple U,
obtenemos:
y despejando la capacidad:
B) CONEXIÓN EN TRIÁNGULO
Como los condensadores están conectados a tensión compuesta E por ser una conexión en triángulo,
obtenemos:
27
despejando la capacidad:
Comparando las dos expresiones, se demuestra que:
Luego:
CONCLUSIONES
- Con una disposición de los condensadores en triángulo se demuestra que la capacidad necesaria es
la tercera parte de la que resultaría en estrella.
- Tan sólo un inconveniente que no es determinante para su colocación, es que al estar conectados en
triángulo estos soportan la tensión compuesta E, por tanto el dieléctrico utilizado tendrá que tener mayor
volumen, cuestión que incrementará el precio de dichos condensadores.
IV.
¿Qué diferencia hay entre factor de potencia y coseno fi?
Como se ha visto FP y Cosφ son dos términos distintos y dependen de distintas cosas:
Cosφ: Sólo depende de las Potencias Activa (P) y Reactiva (Q).
FP: Depende de las Potencias Activa (P), Reactiva (Q) y de las Distorsiones (D).
En el caso de que el flujo eléctrico sea perfecto y no haya distorsiones (D=0) ambos coincidirán.
V.
¿Porqué y para quién es importante corregir el factor de potencia?
Al suscriptor:

Aumento de la intensidad de corriente

Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión
28

Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su vida útil y reducción
de la capacidad de conducción de los conductores

La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento.

Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.
A la empresa distribuidora de energía:

Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en KVA debe ser mayor,
para poder entregar esa energía reactiva adicional.

Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución así como en transformadores para
el transporte y transformación de esta energía reactiva.

Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la
red eléctrica.
VI.
¿Cuántas formas de compensación existen? ¿Cuál es mejor y porqué?
Son tres los tipos de compensación en paralelomás empleados:
Compensación individual
Aplicaciones y ventajas
• Los capacitores son instalados por cada cargainductiva.
• El arrancador para el motor sirve como uninterruptor para el capacitor.
• El uso de un arrancador proporciona controlsemiautomático para los capacitores.
• Los capacitores son puestos en servicio sólocuando el motor está trabajando.
Desventajas
• El costo de varios capacitores por separado esmayor que el de un capacitor individual de
valorequivalente.
• Existe subutilización para aquellos capacitoresque no son usados con frecuencia.
Compensación en grupo
Aplicaciones y ventajas
• Se utiliza cuando se tiene un grupo de cargasinductivas de igual potencia y que operansimultáneamente.
• La compensación se hace por medio de unbanco de capacitores en común.
• Los bancos de capacitores pueden serinstalados en el centro de control de motores.
29
Desventajas
• La sobrecarga no se reduce en las líneas dealimentación principales
Compensación central
Características y ventajas
• Es la solución más general para corregir el factorde potencia.
• El banco de capacitores se conecta en laacometida de la instalación.
• Es de fácil supervisión.
Desventajas
• Se requiere de un regulador automático delbanco para compensar según las necesidadesde cada
momento.
• La sobrecarga no se reduce en la fuenteprincipal ni en las líneas de distribución.
VII.
¿En las industrias que factor de potencia aparece normalmente?
El factor de potencia que aparece normalmente es inductivo por la gran cantidad de motores de inducción
que existe en ellas, además de la iluminación con lámparas de descarga.
VIII.
¿el factor de potencia puede ser mayor que la unidad? ¿Por qué?
No porque por definición la potencia activa nunca puede ser mayor que la aparente
IX.
Explique cómo varía el factor de potencia con la carga de un motor de
inducción. ¿Qué ocurre con compensación fija?
El factor de potencia en un motor de inducción es un indicador de cuanta potencia aparente se está
transformando en potencia activa. El motor se considera una carga Inductiva. El factor de potencia en un
motor varía conforme al factor de carga, esto es debido a que en condiciones de vacío, el motor tiene un
consumo de potencia reactiva mayor que el consumo de la potencia activa, haciendo que el factor de
potencia disminuya considerablemente.En la medida que el motor empieza a tomar carga su potencia
reactiva disminuye la potencia activa se incrementará, por consiguiente el factor de potencia tenderá a
mejorar.
30
X.
¿Qué particularidades tienen los contactores que manejan bancos de
compensación?
Los contactores deben tener resistencias amortiguadoras protege al contactor y al condensador de altos
picos de corriente transientes en la conexión y desconexión.
Consecuencias para los contactores
Para evitar el mal funcionamiento (soldadura de polos principales, el aumentoanormal de temperatura,
etc.), los contactores para conmutar bancos decondensadores deben ser dimensionados para resistir:

Una corriente permanente que puede llegar a 1,5 veces la corriente nominaldel Banco
condensador.

El pico de corriente en el cierre del polo (peak de corriente máximopermisible Î).
Principio de operación
Cuando la bobina es energizada, los polos auxiliares rápidamente conectarán el condensador a la red
mediante el conjunto de 3 resistencias. Las resistencias de amortiguación atenúan el primer y segundo
pico de corriente cuando los contactos principales empiezan a actuar. Una vez que los polos principales
están en la posición cerrada, los polos auxiliares automáticamente dejan de actuar.
Cuando la bobina es desenergizada, los polos principales dejan de actuar garantizando el receso del
Banco condensador. El contactor puede entonces empezar un nuevo ciclo.
XI.
¿Por qué normalmente no se compensa a factor de potencia unidad?
¿Cuáles son los mayores riesgos?
El factor de potencia no es compensado a uno porque existen tres problemas:
El primero es que los motores y maquinas eléctricas en general necesitan de la energía reactiva para
poder generar el campo magnético y funcionar.
El segundo problema es que si el fdp=1 el circuito puede entrar en resonancia eléctrica afectando a los
equipos conectados a la red.
El tercer problema es el costo de un banco de capacitores que corrija a un valor de uno
XII.
XIII.
¿Cómo y cuando se pagan multas? Averiguar porcentajes de recargo
(EDEMSA).
¿Qué parámetros debo definir para la compra de un banco de capacitores?
Los parámetros a definir para la selección de un banco de capacitores es:
•
Tipo de compensación
•
Tensiones de Trabajo y tensiones máximas
•
Tipo de conexión del sistema
•
Potencia Reactiva Nominal
•
Frecuencia del sistema
31
Aparatos de Maniobra y Protección
I.
Mencione y describa sintéticamente los diferentes tipos de elementos de
maniobra que se utilizan en las instalaciones eléctricas.
Interruptores rotativos, a Palanca
Interruptor estrella-triángulo
Inversor de marcha (monofásico, trifásico)
Interruptor 2 velocidades
Conmutador voltimétrico y anemométrico
Relés y contactores estáticos
Arrancadores en periferia y en caja
Relés de sobrecarga térmicos y electrónicos
Contactores y combinación de contactores
II.
Mencione y describa sintéticamente los diferentes tipos de elementos de
protección que se utilizan en las instalaciones eléctricas.
PROTECCIÓN CONTRA CORTOCIRCUITOS

Fusibles calibrados

Interruptores automáticos magnetotérmicos
PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS

Fusibles calibrados

Interruptores automáticos magnetotérmicos

Relés térmicos
PROTECCIÓN CONTRA ELECTROCUCIÓN

Puesta a tierra de las masas

Relés de control de aislamiento, que a su vez pueden ser:

Interruptores diferenciales, para redes con neutro a tierra.

Relés de aislamiento, para redes con neutro aislado
III.
Defina los tipos de defectos que pueden producirse en las instalaciones
eléctricas (¿contra qué debo protegerlas?)
Las fallas, según su naturaleza y gravedad, se clasifican en:
Sobrecarga:
Se produce cuando la magnitud del voltaje o corriente supera el valor previsto como normal para la
instalación(llamado valor nominal).Las sobrecargas de corriente más comunes se originan en el exceso
de consumos en la instalación eléctrica.Debido a esta situación de mayor demanda, se produce un
calentamiento excesivo de los conductores eléctricos, loque puede conducir a la destrucción de su
aislamiento, provocando incluso su inflamación, con el consiguiente riesgopara las personas y la
propiedad.
Cortocircuito:
Es la falla de mayor gravedad para una instalación eléctrica. En los cortocircuitos el nivel de corriente
alcanza valorestan altos, que los conductores eléctricos se funden en los puntos de falla, produciendo
calor, chispas e incluso flamasgenerando un alto riesgo de incendio del inmueble.Los cortocircuitos se
originan por la unión fortuita de dos líneas eléctricas que han perdido su aislamiento, entre lascuales
existe una diferencia de potencial (fase y neutro).
Fallas de aislamiento:
Las fallas de aislamiento no siempre dan origen a un cortocircuito. En muchos casos una falla de
aislamiento enalgún equipo eléctrico (el tablero, un electrodoméstico, etc.) provoca que la carcasa
metálica de dicho equipo seenergice, con el consiguiente peligro para la vida de las personas al sufrir una
descarga eléctrica.El origen de las fallas de aislamiento está en el envejecimiento del mismo, los cortes
de algún conductor, uniones malaisladas, mala ejecución de las reparaciones, uso de artefactos en mal
estado, etc.
32
IV.
Describa brevemente los diferentes métodos de extinción de arco que se
utilizan en los diferentes tipos de interruptores. Ventajas y desventajas de cada
uno.
Básicamente existen cuatro formas de extinción del arco eléctrico:

Alargamiento y enfriamiento del arco, aumentando gradualmente su resistencia, sin utilizar
energía externa, lo que reduce el valor de la corriente hasta que el arco se extingue.

Aprovechamiento de la energía desprendida por el arco eléctrico para apagarlo.

Utilización de energía exterior para soplar y apagar el arco.

Utilización del vacío, en donde los contactos se dosifican con un vapor metálico que forma un
arco controlable.
Interruptores en Aceite.
La energía del arco se disipa rompiendo las moléculas de aceite.

Simples.

Con cámara de extinción.

Pequeño volumen de aceite.
Desventajas del Aceite Como Medio de Extinción.

El aceite como medio de extinción del arco, tiene las siguientes desventajas que son:

Es inflamable a temperaturas altas.

Posibilidad de que se forme una mezcla explosiva con el aire.

A causa de la descomposición del aceite en el arco, produce partículas de carbón, que reduce su
resistencia dieléctrica. Por lo tanto, requiere regenerarse o cambiarse periódicamente, lo que
eleva los costos de mantenimiento.
Soplo de aire.
La energía del arco eléctrico se disipa inyectándole una fuerte presión de aire comprimido.
Ventajas de los Interruptores de Soplo de Aire.

No implican peligro de explosión ni incendio.

Su operación es muy rápida.

Son adecuados para el cierre rápido

Su capacidad de interrupción es muy alta.

La apertura de las líneas de transmisión sin carga o la de sistemas altamente capacitivos, no
representa mucha dificultad.

Se tiene muy fácil acceso a sus contactos.
Desventajas de los Interruptores de Soplo de Aire.

Requiere de la instalación de un sistema de aire comprimido.

Su construcción es mucho mas complicada.
Hexafluoruro de azufre.
La energía de arco se disipa en el gas SF6.
Vacío.
Utiliza como medio de extinción vacío en el cual no se puede engendrar plasma debido a la ausencia de
los átomos que se requieren para la ionización.
Ventajas del Interruptor en Vacío.

Larga vida sin mantenimiento, debido al hermetismo de la cámara de interrupción. La vida
mecánica del interruptor asciende a 200,000 operaciones en vacío y disminuye cuando las
operaciones se realizan a baja o alta carga según sea el caso. Algunos fabricantes garantizan
además una vidasellada de cuando menos 20 años.

El interruptor no se ve afectado en su funcionamiento por variaciones bruscas de la intensidad de
corriente.

Tasa de recuperación dieléctrica muy elevada, lo cual le capacita para desconectar fallas muy
severas.

Poco volumen, poco peso, facilidad de montaje.
33
V.
Describa cuales son los parámetros y/o características que definen la selección
de un aparato.




VI.
Temperatura Ambiente.-Básicamente se requiere conocer los valores extremos de temperatura.
Contaminación.- La práctica normal es usar una distancia de fuga de 1.5 cm por kv, si la
contaminación es un problema habremos de incrementar esa distancia a un cm. mas por kv.
Condiciones Sísmicas.- Es necesario agregar sistemas de amortiguamiento.
Condiciones Eléctricas.- Sobrevoltajes por maniobra (resistencias de preincersion), capacidad de
corto circuito(kilo-amperes).
¿Qué elemento adicional posee un seccionador que interrumpe o abre con
corriente nominal?
El elemento adicional es un elemento acelerador de apertura, el cual almacena energía en el cierre y la
libera en el momento de la apertura.
VII.
Describa las principales funciones que deben cumplir los disyuntores de
potencia en Baja Tensión. (interruptores magneto térmicos de potencia).
Se requiere que cualquier interruptor de potencia, sin tomar en cuenta su aplicación particular, efectúe
cuatro operaciones fundamentales:

Cerrado, debe ser un conductor ideal.

Abierto, debe ser un aislador ideal.

Cerrado, debe ser capaz de interrumpir la corriente a que fue diseñado, rápidamente y en
cualquier instante, sin producir sobre voltajes peligrosos.

Abierto, debe ser capaz de cerrar rápidamente y en cualquier instante, bajo corrientes de falla,
sin soldarse los contactos por las altas temperaturas.

Los interruptores de potencia deben tener también la capacidad de efectuar recierres, cuando el
sistema lo requiera
VIII.
Explique brevemente en que se basa el principio de la “limitación” en los
interruptores de potencia en caja moldeada. ¿cuál es el objeto principal?
La limitación es una técnica que permite al interruptor reducir altamente las intensidades de cortocircuito.
Las ventajas de la limitación son múltiples:
Atenuación de los efectos
Nefastos de los cortocircuitos:
Electromagnéticos,
Térmicos,
Mecánicos,
Principios
La intensidad de defecto asumida, Icc, es la intensidad de cortocircuito quecircularía en ausencia de
limitación en el punto de la instalación donde estáinstalado el interruptor.Dado que la intensidad de
defecto es eliminada antes del primer semiperiodo, sólo el primer pico de corriente Ipico asimétrico debe ser
considerado. Éste último es función delCos de defecto de la instalación.
34
La disminución de esta Icresta acotada en IL, caracteriza la limitación de un interruptor.
La limitación consiste a crear una fuerza contra-electromotriz que se oponea alincremento de la intensidad
de cortocircuito.
Los tres criterios determinantes para la eficacia de la limitación son:

El tiempo de intervención, el instante ts cuando aparece la fuerza contraelectromotriz(fcem),

La velocidad de incremento de esta fcem,

El valor de esta fcem.
La fuerza contra-electromotriz es la tensión de arco UA motivada por la resistencia del arco que se crea
entre los contactos en separación. Su rapidez de evolución está ligada a la velocidad de separación de los
contactos.Como muestra la figura anterior, a partir del instante ts donde los contactos se separan, la
fuerza contraelectromotriz UA crece hasta el instante t1 donde ésta esigual a la tensión de la fuente Em.
La intensidad limitada alcanza entonces su valormáximo y empieza a disminuir hasta extinguirse en t2.
Esta disminución se debe ala fuerza contra-electromotriz donde el valor es superior a Em.
IX.
¿Cuáles son las condiciones que se deben presentar para una buena limitación?
Intervención inmediata:ts mínimo.Hay que tener en cuenta que existe un límite inferior, impuesto por el
umbral deltiempo de intervención del dispositivo de disparo (por ejemplo reglaje máximo de
losdisparadores instantáneos de un interruptor automático o bien respuesta térmica de nofusión para un
fusible)
Crecimiento rápido: generación rápida de la caída de tensión Ua.Se puede obtener, por ejemplo, por
una fuerte aceleración en la separación de loscontactos durante la maniobra de apertura.
Crecimiento alto:Um>Em. Obtenido por ejemplo por alargamiento, fraccionamientos y enfriamiento del
arco porlos diferentes dispositivos que componen el mecanismo de ruptura.
35
X.
Describa/mencione los medios más comunes para la obtención de la tensión de
arco.
Para obtener Ua rápidamente se pueden conectar en serie con el circuito dispositivosde diferente
naturaleza:
Resistencia de cambio de estado: Fundir en un recipiente estanco adecuado,un elemento conductor
sólido por rebasamiento del límite térmico de fusión: este es elcaso clásico de fusible que presenta el
inconveniente de precisar una sustitución delelemento fusible después de cada actuación.
Resistencia de coeficiente de temperatura positiva: Pero con el calentamientolimitado para no llegar al
nivel del punto de fusión. Su utilización está limitadaprácticamente a intensidades nominales inferiores a
100 A por razones decalentamiento permanente y pérdidas de potencia.En interruptores de bajas
corrientes de ajuste en los disparadores, se aprovecha laresistencia propia del interruptor dada por la
resistencia de las vías de corriente,incluidas las bobinas de calentamiento de los bimetálicos y las bobinas
de losdisparadores magnéticos. A estos interruptores se los denominan resistentes a loscortocircuitos.
Resistencia variable obtenida por el propio arco: El arco de ruptura en uninterruptor automático es, en
efecto, una resistencia variable cuyo valor puedeaumentarse por la puesta en marcha de medios de
enfriamiento del plasmasuficientemente enérgicos para obtener la caída de tensión necesaria para limitar
la corriente. La utilización del arco como resistencia de limitación es actualmente elsistema más común y
económico de los empleados en la protección de las redes debaja tensión.
XI.
Describa/mencione los diferentes sistemas que existen para manejar la
velocidad de crecimiento de la tensión de arco. (aceleradores de contactos)
El problema difícil de resolver consiste en separar los contactos en un tiempo lo máscorto posible a partir
de la aparición del cortocircuito, de ahí la importancia en el diseñode sistemas aceleradores de contactos.
Sistemas independientes del valor de la corriente de cortocircuito.
Con una fuente de energía auxiliar que puede ser:
Mecánica:La energía es acumulada en un resorte. Una limitación correcta exige deaceleraciones del
orden de muchos miles de veces la aceleracióngravitatoria para obtener tiempos de apertura, o totales, de
separación de contactos,muy cortos (del orden de 1 ms). Luego se comprende fácilmente que esta fuente
deenergía no permite prácticamente en la actualidad conseguir los objetivos propuestosdentro de los
medios económicamente normales o razonables.
Química:La energía bajo la forma química como puede ser la contenida en una mezclaexplosiva es
capaz de desarrollar las aceleraciones requeridas pero actualmente supuesta en práctica es muy
compleja. Además el cartucho explosivo ha de recargarseen cada operación.
Eléctrica:La energía necesaria se acumula en un condensador. Una bobina plana arrollada en espiral se
acopla magnéticamente, lo mejor posible con un disco conductor. La descarga brusca de un condensador,
comandada por un sistemaelectrónico, sobre la bobina plana, crea en el discounas corrientes
inducidasconcéntricas de sentido opuesto. De ello resulta una fuerza de repulsión sobre el disco que tiene
la propiedad de ser simultáneamente muy elevada y rápidapero también muycorta. Este procedimiento se
emplea algunas vecespara enclavar muy rápidamente el mecanismo de disparo y conexión de
losinterruptores automáticos limitadores.
Sistemas utilizadores de la propia corriente de cortocircuito
Son muchos los aparatos de corte que utilizan este principio. La energía necesariapara acelerar el
contacto móvil es generada por la propia corriente de defecto.Podemos clasificar este sistema en dos
grandes grupos según se utilicen o nocircuitos magnéticos.
Electrodinámico
Sin circuito magnético:La repulsión natural de los contactos por los efectos de los esfuerzos
electrodinámicosresulta amplificada por el diseño, forma y disposición de los mismos, según se puedever
en los dos casos siguientes:
Bucle de repulsión simple entre un conductor fijo A y un conductor móvil B, giratorioalrededor del punto 0.
Repulsión sobre un contacto móvil, en forma de puente B, amplificada por el sistemade cruzamiento d
ellos contactos fijos A y A’ (fig. 18)
Electromagnético:
36
Con circuito magnético, y la posible aparición del fenómeno de saturación.Se basa en el principio de
atracción electromagnética. Una bobina acciona un núcleomagnético móvil N que puede actuar como
percutor sobre el contacto móvil. Este es elesquema tipo de muchos interruptores automáticos miniatura.
XII.
¿Qué ventajas presenta (la limitación) para el diseño de las instalaciones
eléctricas?
Reducción del campo magnético:

Riesgo menor de perturbaciones en los dispositivos de medida cercanos.
Pico de intensidad limitado:

Fuerzas electromagnéticas reducidas,

Riesgo menor de deformación o de ruptura al nivel de los contactos eléctricos.
Esfuerzo térmico limitado (disminución de la amplitudy de la duración):

Calentamiento de los conductores menos acusado,

Incremento en la vida de las canalizaciones.
XIII.
Dibuje una curva característica de una protección magneto térmica e
identifique en ella las zonas asociadas a los distintos tipos de defecto.
Mencione cuantos tipos de curvas se conocen normalmente. ¿Qué diferencia a
cada una? ¿Qué elementos en el dispositivo responden a cada zona? (térmico magnético)
Unidades termomagnéticas
Están compuestas por dos elementos. Así tenemos un elemento térmico, encargado de la protección
contra sobrecarga y un elemento magnético encargado de la protección contra cortocircuitos.
En la curva se observan dos zonas una de sobrecarga(tiempo dependiente) corrientes entre 1 y 10 In
durante un tiempo determinado y una zona de cortocircuito(tiempo independiente) amento de la
corriente prácticamente instantáneo por encima de 10 In.
XIV.
Defina los diferentes tipos de fusibles que hay.
37
Relación De Velocidad: es la relación entre la corriente de fusión a 0.1 segundos y la de 300 segundos.
 Fusible tipo K: Conducen hasta 150% de su In sin daños (relación de velocidades 6 a
8).(protección de líneas de distribución)
 Fusibles Tipo T: Más lentos que los K (relación de velocidad 10 a 13).(coordinación de reclosers)
 Fusible Tipo H: Conducen hasta el 100% de su In sin daño; tienen característica de fusión muy
rápida (relación de velocidad 7 a 11). (protección de trafos pequeños y equipos electrónicos
sensibles)
 Fusible Tipo N: Conducen hasta el 100% de su In sin daños. Son más rápidos aún que los H
 Fusibles tipo DUAL: son fusibles extralentos, cuya relación de velocidad es de 13 y 20 (para 0.4 y
21 amperios, respectivamente).(protección de trafos)

NH. El fusible de alta capacidad de ruptura y baja tensión, con corrientes nominales desde 6 A
hasta 1600 A, Su aplicación se indica con dos letras, siendo minúscula la primera y mayúscula la
restante.
Primera Letra:
g: De uso general, capaz de cortar todas las corrientes desde su valor convencional de fusión 1,6 In a su
poder de corte.
a: De acompañamiento, capaz de cortar las corrientes desde 3 a 4 In hasta su poder de corte
Segunda Letra:
G: de uso general. Cables y conductores eléctricos.
M: protección de aparatos de maniobra y mando de motores.
R: protección de circuitos con semiconductores.
B: Minería.
 HH. El dispositivo de alta capacidad de ruptura y media tensión, de igual manera que en el caso
anterior es denominado HH, posee corrientes nominales desde 0,5 A hasta 400 A, y tensiones
nominales desde 2,3 kV hasta 33kV.
Dibuje las curvas de un fusible. ¿Sobre qué tipos de defectos actúa? ¿Por qué en baja
tensión se han dejado de utilizar? Mencione ventajas y desventajas sobre un
interruptor termomagnético?
Los fusibles protegen defectos de cortocircuito las sobrecargas pueden ser protegidas por fusibles pero
estos tienen curvas con pendientes muy elevadas y actúan a tiempo independiente.
Ventajas –Económicos-limitadores de corriente –fácil visualización de la falla.
Desventajas-por cada falla debe cambiarse por uno nuevo-fácil manipulación.
38
XV.
¿Qué parámetros debo definir para adquirir un descargador de sobre tensión?
¿de cuantos tipos hay? (baja y media tensión).
Hay cuatro tipos de sobretensiones:
Sobre tensión atmosférica: Caída directa de un rayo
39
Caída indiracta de un rayo
Descarga electroestática: En un medio muy seco es frecuente que una persona se cargue
electrostáticamente, por frotamiento (especialmente con moquetas sintéticas), alcanzando una tensión de
varias decenas de kilovoltios. Su descarga es un impulso de corriente de algunas decenas de amperio.
Después de estas descargas, cuyo frente de subida es muy rápido (de algunos nanosegundos como
máximo), se han encontrado perforaciones en algunos componentes electrónicos.
Sobretensión de maniobra: Conmutación de corrientes inductivas
Conmutación de circuitos capacitivos
Interrupción de una gran corriente con un órgano de disparo
Sobretensión a frecuencia industrial: Corriente de fuga en las autoválvulas de MT
Corte de la continuidad del neutro
Defecto de aislamiento
Parámetros de selección:
Para un fabricante de limitadores de sobretensiones, esta elección se hace a partir de diversas
características:







La tensión de umbral, Uc, o de paso a conducción,
La tensión residual, Ur, al pasar la perturbación,
La corriente de fuga, If, a tensión de red,
El tiempo de respuesta,
La capacidad parásita,
La disipación de energía,
El tipo de fallo,
Tipos de protecciones:
Protecciones primarias:
La distancia de aislamiento
La distancia de aislamiento es la distancia más corta entre dos conductores. Esta distancia, en el aire, es
muy importante en el fenómeno de descargas.
Las protecciones primarias
Estas protecciones se componen de un captador, de un conductor eléctrico específico y de una tierra y
cumplen tres funciones: captan los rayos, los derivan a tierra y los dispersan en el suelo.
Protecciones secundarias:
olos limitadores de sobretensión para redes BT,
olos filtros,
olos supresores de transitorios.
En ciertas condiciones hay otros aparatos que pueden también cumplir esta función:
olos transformadores,
olos pararrayos,
olos estabilizadores y los sistemas de alimentación interrumpida (SAI).
Los componentes
Los dispositivos de protección están diseñados con diversos componentes; algunos de ellos, como las
bobinas, las resistencias o los condensadores, son ya perfectamente conocidos por los electricistas; pero
en cambio, el comportamiento de otros elementos, como las varistancias, descargadores o componentes
de silicio se va a explicar a continuación.
Los varistores: Presentados, la mayor parte de las veces, en forma de pastilla cilíndrica, es un sólido
cerámico compuesto, al principio, de carburo de silicio (SiC) y ahora, de óxido de cinc (ZnO). El grosor de
la pastilla determina su característica en tensión, y, su superficie, la energía que puede disipar.
Su ventaja principal es la razón entre la energía disipada y el coste, que la sitúa como un componente
incontestable en la fabricación de limitadores de sobretensión.
40
El explosor: Puede ser al aire (como los antiguos explosores de cuernos situados en la redes aéreas de
MT),
o con envolvente aislante para el encaminamiento por la superficie de un dieléctrico, o con gas en el
interior de un tubo estanco. Tiene la ventaja de permitir transportar grandes energías y tener una
capacidad parásita muy baja.
XVI.
Defina y mencione los diferentes tipos de relés de disparo que conoce.
Relé instantáneo Constituido generalmente de una U de material magnético que constituye el núcleo y
de una armadura, generalmente móvil, asegura la protección contra los cortocircuitos. Su tiempo de
intervención es inferior a 50ms en su umbral de funcionamiento y decrece rápidamente por debajo de 10
ms cuando la corriente aumenta.
Relé de umbral alto (DIN) Tienen por misión en el cuadro de empleo de la selectividad cronométrica
limitar las solicitaciones térmicas sobre la instalación y el aparato de ruptura. El relé DIN es un relé
instantáneo con un umbral de varias decenas de ln puede ser de tipo electromagnético o electrónico.
Relé a temporización constante. Se trata de un relé instantáneo equipado con un sistema de retardo
tipo relojería con la finalidad de convertir su disparo selectivo en relación al interruptor automático
instalado aguas abajo. Los retardos pueden estar comprendidos entre 10 y 500 ms., generalmente son
regulables por escalones. Si la corriente térmica (l²t) por su retardo importante, debe limitarse, interviene
el DIN.
Relé a temporización variable En función de lp (corto retardo dependiente CRD). La temporización se
realiza por la inercia de una masa; esta temporización es inversamente proporcional alp.
Relé electrónico. Los disparos instantáneos de los relés electrónicos son sensibles al valor eficaz
(RMS) o al valor de cresta de la corriente. Su característica l²t está situada, para valores de corriente de
defecto importantes, teóricamente sobre una recta ic = constante. En realidad esto es cierto para tiempos
de impulsión de corrientes superiores al tiempo de reacción del conjunto accionador del relé (típicamente
4 ms), por debajo de este valor la inercia de la parte mecánica del relé hace que se retorne, par valores
altos de lp, a una característica del tipo relé electromecánico instantáneo. Entonces, es necesario
caracterizar el relé por la curva característica Ec = f (Ip) efectuando ensayos idénticos a los efectuados
con los relés magnéticos. Estos relés pueden ser del tipo instantáneo o del tipo retardado. Es posible
asociar varios tipos de relés electrónicos, por ejemplo:
10 a 15 ln CR (40 ms)
15 a 30 ln CR (10 ms)
A 30 ln INS
Relés con detección de arco Los detectores de arco generalmente van asociados a relés electrónicos y
pueden utilizarse para asegurar la protección:

De una celda: si en el interior de la celda se produce un arco, el detector ordena la apertura del
interruptor automático de entrada.

De un interruptor automático selectivo: el detector de arco, situado en la cámara de ruptura,
provoca, vía el relé electrónico, el disparo instantáneo del interruptor automático.
Con ello, se realiza la autoprotección del aparato y permite su empleo, justa hasta el límite de su
capacidad electrodinámica.
41
Relé a presión En la cámara de ruptura de un interruptor automático aparece una presión, que es
consecuencia de la energía desarrollada por el arco. Esta presión puede, a partir de cierto nivel de la
corriente de defecto, ser un medio de detección y de disparo.
Ello puede obtenerse canalizando la expansión de los gases contenidos en el recinto de ruptura hacia un
pistón de mando de un sistema de disparo del interruptor automático
El relé a presión puede utilizarse:

Para asegurar la autoprotección de un interruptor automático selectivo,(como el detector de
arco).

Para mejorar el comportamiento en ruptura y la seguridad de funcionamiento de un interruptor
automático limitador rápido.
XVII.
Describa brevemente cuales son los parámetros que debo tener en cuenta para
la selección de un interruptor.
Cuando se seleccione un interruptor automático, deberán analizarse las siguientescaracterísticas de la
instalación:

Características del sistema donde se instalará el interruptor.

La exigencia de continuidad del servicio.

La regulación y elección de las protecciones.
Para comenzar debemos como mínimo conocer los siguientes datos:

Corriente nominal o de carga ls a conducir.

Valor de la corriente de cortocircuito lcc en los puntos de instalación del o los interruptores
Características del sistema
Tensión: La tensión nominal del interruptor, debe ser superior o igual a al tensión de línea del sistema.
Frecuencia: la frecuencia nominal del interruptor, debe corresponder con la frecuencia del sistema.
Corriente: La corriente nominal del interruptor, debe ser superior o igual a la corriente conducida por el
cable (o carga conectada) y menor que la corriente admisible por el cable.
Temperatura ambiente: si el valor de temperatura en las inmediaciones del interruptor es distinta a su
temperatura nominal asignada, deberá considerarse la desclasificación de la corriente nominal que puede
conducir el interruptor.
Poder de interrupción: El poder de interrupción de cortocircuito final del interruptor (lcu), debe ser por lo
menos igual al valor de la corriente de cortocircuito presunta en el punto de instalación del mismo.
Altitud: A mayor altura la densidad y presión del aire son menores, lo que dificulta la circulación del aire
para su ventilación y el corte del arco eléctrico durante la apertura.
Número de polos: El número de polos depende del sistema de instalación del neutro.
Continuidad del servicio
Depende del grado de continuidad o calidad de servicio requerido por la instalación, la elección del
interruptor puede realizarse para:

Selectividad total entre dos dispositivos ubicados en serie

Selectividad parcial entre dos dispositivos ubicado en serie
Regulación y elección de las protecciones
Protección de personas contra contactos indirectos: Dependen del sistema de instalación del neutro
adoptada. En sistemas TT, la protección es provista por dispositivos de protección de corriente residual.
En sistemas TN o IT, esta protección es provista generalmente por los dispositivos de protección contra
cortocircuitos. En sistemas IT, la protección se basa en un continuo monitoreo de resistencia de aislación.
Protección de cables: En el caso de cortocircuito, el interruptor debe limitar el valor l²t a un valor menor
que el admisible por el cable.
Protección de otros equipos: Nos referimos a la protección de transformadores, condensadores,
generadores, etc.
Coordinación de Protecciones
I.
Defina y describa sintéticamente el concepto de selectividad y su importancia
en los circuitos eléctricos.
Es la coordinación de apertura automática para que un defecto, producido en un punto cualquiera de un
circuito, sea eliminado por el interruptor automático, situado inmediatamente encima del defecto y sólo por
él después de una sobrecarga o cortocircuito. Al igual que para la filiación, si se quiere saber la
selectividad entre dos interruptores es necesario efectuar una primera aproximación teórica, que luego
debe ser corroborada por ensayos. La forma de realizar esta aproximación teórica consiste en comparar
42
las características de limitación del interruptor situado aguas abajo con las características de no
desconexión del aparato situado aguas arriba y obtener el límite de selectividad.
La selectividad colabora en la continuidad de servicio, que es una necesidad vital para muchas
instalaciones
II.
Explique brevemente los diferentes tipos de selectividad que se conocen y las
diferencias principales entre ellos.
Selectividad en zona de protección contra las sobrecargas.
Se consideran sobrecargas, generalmente, a las sobre intensidades que puedan alcanzar valores de
hasta las 10 veces la corriente de servicio. La zona de las sobrecargas se sitúa a partir del umbral de
funcionamiento del dispositivo “retardo largo”. La curva de disparo I = f (t) es generalmente de tiempo
inverso, la que se compara con la curva de inercia térmica admisible de los cables.
Para un valor cualquiera de la sobre intensidad, la selectividad está garantizada en sobrecarga, si el
tiempo de no desconexión de interruptor automático, es superior al tiempo máximo de disparo del
interruptor automático aguas abajo (comprendido el tiempo de extinción del arco). Esta condición se
cumple en la práctica si la relaciónILR1/ ILR2 es:
• Mayor o igual a 2 para los interruptores automático equipados con relés térmicos clásicos.
• Mayor o igual a 1,5 si se trata de relés electrónicos, en los que la precisión es mayor.
Selectividad en la zona de protección contra los cortocircuitos
A partir de valores de 10 veces la corriente de servicio, se considera la falla como cortocircuito, que deben
ser eliminados en un tiempo lo más corto posible, por la intervención de los desconectado res o relés
instantáneos, o de “retardo corto”.Realizar la selectividad entre dos interruptores automáticos
equipados con relés instantáneos (magnéticos o electrónicos) es muy difícil, ya que, la corriente de
cortocircuito atraviesa simultáneamente a los dos relés instantáneos situados en serie. Para que el
interruptor automático situado arriba no desconecte, debe cumplirse dos condiciones:
El umbral del relé instantáneo li1 del interruptor aguas arriba ha de ser superior al umbral del relé
instantáneo Ii2 del interruptor aguas abajo. En la práctica esta condición se cumple si: Ii1 > 1,4 li2
Cualquier corriente superior a Ii1 y susceptible de accionar los dos interruptores automáticos sólo debe
provocar el disparo de del interruptor aguas abajo. Según la tecnología de los dos interruptores
automáticos, esto puede producirse en dos casos:
-Utilizando, aguas abajo, un interruptor automático limitador que reduce simultáneamente la amplitud de la
corriente l y su duración t, reducción que se expresa a través de la energía térmica
-Temporizar el interruptor automático aguas arriba, lo que supone que deberá ser capaz de soportar el
paso de la corriente de defecto sin daños, durante el tiempo de retardo.
Esto conduce a dos tipos de selectividad:

La selectividad anemométrica,

La selectividad cronométrica
Selectividad anemométrica.
El escalonamiento de las intensidades de regulación de los interruptores automáticosD1 y D2
generalmente se realiza proporcionalmente a sus calibres, o seali2 de D2 < li1 de D1
Con valores de sobre intensidad inferior a D1 se obtiene una selectividad parcial. Esta selectividad puede
mejorarse notablemente utilizando un interruptor automático limitador en D2. En este caso para sobre
intensidades superiores al ajuste de la regulación li1 de D1, éste no dispara.
La selectividad cronométrica
Se obtiene por un escalonamiento de los tiempos de funcionamiento de los interruptores automáticos
equipados con relés de retardo corto (ST). Ello impone al interruptor automático D1 una respuesta
electrodinámica compatible con la corriente que debe soportar durante la temporización.
Esta temporización puede ser:
A tiempo inverso o a tiempo constante.
A uno o varios escalones, selectivos entre ellos.
Utilizable sólo a pleno poder de ruptura, la selectividad, entonces es total.
Utilizable solamente para un valor inferior al nivel de resistencia electrodinámica de los contactos, siendo
selectividad parcial. En este caso puede mejorarse la selectividad utilizando un interruptor automático
limitador en D2.
Se podría calificar a esta última selectividad como mixta, es decir, cronométrica para niveles de corto bajo
y anemométrico para niveles altos.
La selectividad lógica
Se obtiene por un sistema generador de órdenes, bien de desconexión, bien de no desconexión, en
función de la situación y tipo de defecto.
Un defecto debajo de D3 (figura 47) es detectado en tres niveles, pero solamente D3recibe la orden de
desconexión. La orden de disparo para D1 y D2 queda temporalmente retenida por un tiempo igual al
tiempo de apertura de D3. Si el interruptor automático D3 no abre seguidamente sobre una falta, el
defecto será inmediatamente eliminado por la apertura de D2. La aparición de un defecto
Inmediatamente debajo de D1, provoca la apertura de D1 sin ninguna temporización.
43
Este sistema necesita interruptores automáticos con una resistencia electrodinámica igual al poder de
ruptura. También precisa el tendido de la red de control entre los diferentes escalones y una fuente de
alimentación auxiliar.
La selectividad energética.
La selectividad energética es una mejora y una generalización de la selectividad“pseudocronométrica”
descripta en anteriormente: la selectividad es total si, para cualquier valor de la corriente de cortocircuito
presunta Ip, la energía que deja pasar el interruptor automático situado aguas abajo es inferior a la
energía necesaria para entrar en acción el relé del interruptor automático situado aguas arriba.
III.
¿Podemos generar un circuito totalmente selectivo con asociación de
interruptores que sean parcialmente selectivos entre sí? ¿Cuándo se daría un
caso de ese tipo?
Si, Para lograrlo debemos asegurar que las corrientes de defecto del sistema no superan los valores para
los cuales los interruptores dejan de ser selectivos.
IV.
¿Podemos generar coordinación entre fusibles y termomagnéticas?
Si, de hecho es muy común que se haga en las industrias
V.
Describa sintéticamente el principio de la filiación y en que se fundamenta.
La filiación, .cascading. o protección de acompañamiento consiste en instalar un interruptor aguas arriba
D1 para ayudar a un interruptor instalado aguas abajo D2 a cortar las intensidades de cortocircuito
superiores a su poder de corte último IcuD2. Este valor se marca como IcuD2+D1.La IEC 60947-2
reconoce la filiación entre dos interruptores. Para los puntos críticos, donde las curvas de disparo se
sobreponen, la filiación debe ser verificada mediante ensayos.
También conocida como “cascading”, consiste en instalar un aparato C2, en un punto de la instalación
donde la corriente de cortocircuito lcc es mayor al poder de interrupción de cortocircuito último (máximo)
Icu del interruptor, porque está protegido o respaldado por otro interruptor C1 entre los valores de
corriente de cortocircuito comprendidos entre los poderes de interrupción de ambos interruptores.
La ventaja principal de esta técnica, es que se puede instalar en un interruptor de menores prestaciones,
y por consiguiente, más económico, sin ningún tipo de riesgo para la instalación y las personas.
Con la filiación se “refuerza” el poder de interrupción de un interruptor ubicado aguas abajo.
Ya que la corriente es limitada por todo el circuito, controlado por el interruptor limitador, la filiación se
aplica a todos los aparatos “aguas abajo” de este interruptor, es decir, que no está restringida a dos
interruptores consecutivos e incluso puede realizarse con interruptores ubicados en tableros distintos.
Debe notarse, que el interruptor ubicado “aguas arriba” debe tener una capacidad de interrupción mayor o
igual a la corriente de cortocircuito presunta en su punto de instalación. La norma IEC 60947-2 autoriza la
asociación de dos interruptores por filiación:
“El uso de un dispositivo protector que posee una capacidad de interrupción inferior al valor de la corriente
de cortocircuito presunta en su punto de instalación, es permitida mientras otro dispositivo está instalado
“aguas arriba” con una capacidad de interrupción por lo menos igual a la necesaria en el punto de
instalación. “En este caso, la característica de los dos dispositivos debe estar coordinada de manera que
la energía que deje pasar el dispositivo “aguas arriba”, no sea mayor de la que pueda ser resistida por el
dispositivo “aguas abajo” y los cables protegidos, sin sufrir ningún daño”.
Para determinar y garantizar la filiación es necesario efectuar una primera aproximación teórica, las
cuales deben confirmarse por ensayos. La aproximación teórica para la filiación se realiza comparando
las características delimitación del interruptor ubicado aguas arriba con la máxima capacidad admisible
por el aparato a ubicar aguas abajo (figura 42). Al ser un método no muy preciso, la normalice 60947-2
pide que se realicen los ensayos de verificación. En todos los casos la verificación debe hacerse con las
curvas (Y) expresadas en A²s(solicitación térmica) y en kAcr.
Ventajas
La filiación permite beneficiarse de todas las ventajas de la limitación. De este modo, los efectos de las
corrientes de cortocircuito se reducen a:
• Los efectos electromagnéticos,
• Los efectos electrodinámicos,
• Los efectos térmicos.
La instalación de un solo interruptor limitador produce importantes simplificaciones y ahorros en toda la
instalación aguas abajo:
• Simplificación en la elección de los aparatos por las tablas de filiación,
• Ahorro en los aparatos aguas abajo. La limitación permite utilizar interruptores de comportamiento
estándar.
44
VI.
Explicar el concepto de selectividad reforzada por filiación. ¿Qué parámetros
contienen las tablas que se utilizan?
La selectividad reforzada se a la técnica de corte exclusiva de los COMPACT NS, el corte roto-activo. En
los casos de selectividad reforzada, el funcionamiento es el siguiente:

Por defecto de una corriente de cortocircuito (fuerzas electrodinámicas), los contactos de los dos
aparatos se separan simultáneamente. De allí que exista una fuerte limitación de la corriente de
cortocircuito.

La energía disipada provoca el disparo reflejo del aparato pero es insuficiente para provocar el
disparo del aparato aguas arriba.
Iluminación
a. ¿Qué es la luz? Defina el espectro de radiación de la luz visible.
La luz es una manifestación de energía que puede obtenerse calentando hasta la incandescencia sólidos
o gases. Puede definirse como la energía radiante que incide sobre la retina del ojo humano produciendo
la sensación visual. La porción visible del espectro lumínico se extiende desde los 380 a 770 nm
aproximadamente, encontrándose el máximo de percepción en los 550 nm.
45
b. Conceptos básicos. Definir:
i. Flujo luminoso
ii. Rendimiento luminoso (eficacia luminosa)
iii. Intensidad luminosa
iv. Iluminancia (nivel de iluminación)
v. Iluminancia promedio
vi. Luminancia
vii. Uniformidad
viii. Factor de Uniformidad general
ix. Factor de uniformidad extrema
x. Deslumbramiento
xi. Temperatura de color
xii. Índice de reproducción cromática (rendimiento de color)
Flujo luminoso es la potencia (W) emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo humano es
sensible. Su símbolo es
y su unidad es el lumen (lm). A la relación entre watts y lúmenes se le llama
equivalente luminoso de la energía y equivale a:1 watt-luz a 555 nm = 683 lm
Rendimiento luminoso es el cociente entre el flujo luminoso producido y la potencia eléctrica consumida,
que sea mejor será la lámpara y menos gastará. La unidad es el lumen por watt (lm/W).
Intensidad luminosa es el flujo luminoso emitido por unidad de ángulo sólido en una dirección concreta.
Su símbolo es I y su unidad la candela (cd).
iluminancias el flujo luminoso recibido por una superficie. Su símbolo es E y su unidad el lux (lx) que es
un lm/m2
Iluminancia
Iluminancia promedio
Luminancia es la relación entre la intensidad luminosa y la superficie aparente vista por el ojo en una
dirección determinada. Su símbolo es L y su unidad es la cd/m2
Luminancia promedio (L).
La luminancia promedio debería calcularse como el valor promedio de las luminanciascalculadas en los
puntos de cálculo especificados.
La uniformidad de la iluminación en la vía se analiza el rendimiento visual en términos del coeficiente
global de uniformidad U0 y la comodidad visual mediante el coeficiente longitudinal de uniformidad UL
(medido a lo largo de la línea central).
U0 = Lmin / Lm
UL = Lmin / Lmax
Uniformidad general (U0).
La uniformidad general es la razón entre la menor de las luminancias calculadas y la luminancia
promedio.
Uniformidad longitudinal (U1).
La uniformidad longitudinal se considera para cada carril y es la razón Lmín/Lmáx a lo largo de la línea
central de cada carril, asumiendo que el punto de observación está ubicado en la línea central.
Deslumbramiento es una sensación molesta que se produce cuando la luminancia de un objeto es
mucho mayor que la de su entorno. Deslumbramiento perturbador y el molesto
El primero consiste en la aparición de un velo luminoso que provoca una visión borrosa, sin nitidez y con
poco contraste
El segundo consiste en una sensación molesta provocada porque la luz que llega a nuestros ojos es
demasiado intensa.
La temperatura de color hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con la
temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente considerada.
46
El rendimiento en color, por contra, hace referencia a cómo se ven los colores de los objetos iluminados.
Para establecer el rendimiento en color se utiliza el índice de rendimiento de color (IRC o Ra) que
compara la reproducción de una muestra de colores normalizada iluminada con nuestra fuente con la
reproducción de la misma muestra iluminada con una fuente patrón de referencia.
c. Describa los tipos de lámparas existentes.
Lámparas incandescentes. El principal funcionamiento y característica de cualquier lámpara
deincandescencia es un resorte de alambre fino, llamado “filamento”. Cuando la corriente eléctrica
pasa a través de él, este filamento se torna de color blanco y emite luz visible. Casi todos los
filamentos están hechos de tungsteno debido a su alto punto de fusión. Entre más roscas y cuanto
más juntas estén estas, más calor se concentra y más luz emite el filamento. Perogran parte de la
energía eléctrica se pierde y por ello su eficacia luminosa es pequeña. Dentro delas ventajas están:
costo inicial más bajo (instalación), puede ser controlada para dar cualquier nivel de luz y no utiliza
accesorios para su encendido.
Lámparas incandescentes halógenas. Funcionan bajo el mismo principio de la lámpara
incandescente, pero en este caso la cápsula (ampolla) posee un componente halógeno agregado
algas (yodo o bromo), que trabaja como elemento regenerativo. Este bombillo alcanza altas
temperaturas y puede venir con casquillo de rosca (con o sin reflector) o casquillo “bi-pin” (lineal18o
con reflector). Entre sus ventajas con respecto a las lámparas incandescentes están: mayor
durabilidad, mayor eficiencia luminosa y tamaños más compactos.
Lámparas fluorescentes. Las lámparas fluorescentes son consideradas como lámparas de
descarga. La corriente pasa a través de un vapor de mercurio a baja presión, de estas maneras estas
lámparas son también llamadas “lámparas de descarga de mercurio a baja presión”.
En el momento en que la lámpara se enciende, los electrones “bombardean” los átomos de mercurio
provocando que el gas emita los rayos ultravioleta (UV). Cuando estos rayos golpean una capa de
fósforo se produce una luz visible. Para el encendido de estas lámparas, es necesario el uso de
equipos auxiliares como es el balasto. Entre sus características, se destacan: una vida útil elevada,
tienen poca pérdida de energía en forma de calor y bajo consumo de energía.
Lámparas fluorescentes compactas (CFL). Estas lámparas reúnen las cualidades de los tubos
fluorescentes en las dimensiones de una lámpara incandescente. Poseen además buenas
características de reproducción de color y un rango considerable de vida útil. Consumen un 80por
ciento menos de energía que una lámpara incandescente para alcanzar el mismo nivel de
iluminación. Su potencia es limitada, debido al pequeño volumen del tubo de descarga. Pueden venir
con o sin balasto incorporado, según el tipo de rosca.
Lámparas de vapor de mercurio a alta presión. Estas son consideradas lámparas de descarga de
alta intensidad (HID). La descarga se produce en un tubo de descarga que contiene una pequeña
cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte (argón) para ayudar el encendido. La superficie
47
interior del bulbo exterior se encuentra cubierta con un polvo fluorescente que convierte la radiación
ultravioleta en radiación visible. La luz de estas lámparas tiene un color19blanco azulado. Su
promedio de vida útil alcanza las 24000 horas, lo cual llega ser el doble que las lámparas antes
mencionadas. Sin embargo, tienen un rendimiento luminoso menor que las lámparas fluorescentes.
No obstante, para su funcionamiento es imprescindible el uso de un balasto y un condensador para
mejorar su factor de potencia.
Lámparas de haluros metálicos (Metal Halide). Son lámparas que contienen un tubo de descarga
relleno de mercurio a alta presión y compuesto por una mezcla de haluros metálicos tales como el
ioduro de escandio, ioduro de sodio y otros. Éstos permiten obtener rendimientos luminosos más
elevados y mejores propiedades de reproducción cromática que las mismas lámparas de mercurio.
Entre sus características tenemos: alta eficiencia (seis veces más que las lámparas incandescentes y
dos veces más que las de vapor de mercurio), excepcional rendimiento de color y buen
mantenimiento de lúmenes. Pero el rango de vida útil de esta lámpara es más corto que las de vapor
de mercurio y también requieren equipos auxiliares tales como balastos, arrancadores y
condensadores.
Lámparas de vapor de sodio de baja presión. Existe una gran similitud entre el trabajo de una
lámpara de sodio de baja presión y una lámpara de mercurio e incluso una fluorescente. La radiación
visible de la lámpara de sodio es casi monocromática y se produce por la descarga a través del sodio
a baja presión. Posee una mala reproducción cromática (la luz es de color amarillo), por lo que será la
menos valorada de todos los tipos de lámpara. Sin embargo, es la lámpara de mayor eficiencia
luminosa y larga vida. Son comúnmente usadas en aquellos lugares donde el factor de color no tiene
mucha importancia, como son las calles, autopistas, túneles, playas, etc.
Lámparas de vapor de sodio de alta presión. La diferencia de presiones del sodio en el tubo de
descarga es la principal diferencia con la lámpara antes mencionada. No solo hay exceso de sodio en
el tubo de descarga, sino también mercurio y xenón. Esto hace que tanto la temperatura de color
como la reproducción del mismo mejoren significativamente con la de baja presión.
Además, facilita el encendido, y se caracterizan por mantener una eficacia elevada y una larga vida
útil. Son ampliamente usados en alumbrado de exteriores por su capacidad de acentuar los
elementos iluminados.
Lámparas de luz mixta. Es una combinación entre una lámpara de mercurio y una incandescente,
ya que posee un filamento para estabilizar la corriente. Por lo tanto no requiere el uso de un balasto.
Dicho filamento está conectado en serie con el tubo de descarga, y la luz producida es una
combinación entre la descarga del mercurio y la del filamento. También posee una buena
reproducción cromática.
d. Mencione brevemente el ciclo del halógeno en las lámparas
incandescentes.
Manual de luminotecnia, pag 84.
e. Principio de funcionamiento de las lámparas de descarga. Tipos de
lámparas de descarga. Elementos auxiliares.
Manual de luminotecnia, pag 84
f. Describa los métodos para iluminación de alumbrado público.
Método para calcular iluminancias en alumbrado público
Este se conoce como el método del factor de utilización debido a que los datos requeridos para este
sistema aparecen en la información fotométrica de las luminarias, que se publican en los catálogos de
fabricación de éstas.
Cálculo de la Iluminación Media
Esta puede calcularse a partir de las curvas de utilización similares alas mostradas en la figura. Estas
curvas permiten determinar el coeficiente factor de utilización de la luminaria, el cual indica la fracción de
flujo de la lámpara que cae en la zona delante de la luminaria, que para estos efectos se denomina "lado
de la calzada" y la fracción que cae en razona tras la luminaria que se denomina "lado de la acera".
Con este método se trata de determinar la iluminación media en lux para un tipo de luminaria dado, con
una altura de montaje y esparcimientos conocidos o, a la inversa, con una luminaria, altura de montaje
nivel de iluminación dados, determinar los espaciamientos necesarios para obtener este último. La
expresión básica de cálculo es:
48
Una vez resueltas estas ecuaciones se introducen en el diagrama de las «curvas de utilización», y se
ubica cada valoren las curvas correspondientes a calzada y vereda. Con este procedimiento se obtiene el
CU total, el cual se empleará para calcular la iluminación correspondiente para una separación dada de
luminarias, o bien, la distancia entre luminarias para una iluminación determinada.
Método de los nueve puntos
Los métodos numéricos se basan en la idea de que no es preciso calcular la iluminancia en todos los
puntos de la calzada para tener una idea exacta de la distribución luminosa, sino que basta con hacerlo
en unos cuantos puntos representativos llamados nodos. Para ello, dividiremos la zona a estudiar en
pequeñas parcelas llamadas dominios, cada una con su correspondiente nodo, en las cuales
supondremos la iluminancia uniforme. La iluminancia total de la calzada se calculará como una media
ponderada de las iluminancias de cada dominio. El número de particiones que hagamos dependerá de la
precisión que queramos obtener. En nuestro caso trabajaremos con el criterio de los nueve puntos que es
el más sencillo, aunque la mecánica de trabajo es la misma siempre independientemente del número de
dominios que tengamos. Los métodos numéricos son herramientas de cálculo muy potentes pero que
requieren mucho tiempo para su ejecución. Por ello es imprescindible el concurso de ordenadores para
aplicarlos.
Supongamos un tramo de vía recta con disposición unilateral de las luminarias y separadas una distancia
d.
49
Debido a las simetrías existentes en la figura, bastará con calcular las iluminancias en la zona señalada.
En el resto de la calzada estos valores se irán repitiendo periódicamente.
Para hacer los cálculos, la zona se divide en nueve dominios con otros tantos puntos.
El valor medio de las iluminancias será para este caso:
Con:
Se puede demostrar fácilmente que la expresión anterior de Em es también válida para las disposiciones
tresbolillo y bilateral pareada. Para calcular las iluminancias sobre cada nodo sólo consideraremos la
contribución de las luminarias más próximas despreciándose el resto por tener una influencia pequeña.
La iluminancia en cada punto vale entonces:
Ei = EiA + EiB + EiC
50
Ei = EiA + EiB + EiC
Ei = EiA + EiB + EiC
Ei = EiA + EiB + EiC +
EiD + EiE + EiF
Además de Em podemos calcular los coeficientes de uniformidad media y extrema de las iluminancias
Uniformidad media = Emin / Em
Uniformidad extrema = Emin / Emax
Para calcular las iluminancias podemos proceder de dos maneras:
En primer lugar podemos calcularlas usando la fórmula:
Donde I se puede obtener de los gráficos polares o de la matriz de intensidades.
La otra posibilidad es recurrir a un método gráfico. En él, los valores de las iluminancias se obtienen por
lectura directa de las curvas isolux. Para ello necesitaremos:
Las curvas isolux de la luminaria (fotocopiadas sobre papel vegetal o transparencias)
La planta de la calle dibujada en la misma escala que la curva isolux.
Una tabla para apuntar los valores leídos.
El procedimiento de cálculo es el siguiente. Sobre el plano de la planta situamos los nueve puntos y las
proyecciones de los centros fotométricos de las luminarias sobre la calzada.
51
A continuación se superpone sucesivamente la curva isolux sobre el plano de manera que su origen
quede situado sobre la luminaria y los ejes estén correctamente orientados (0-180º paralelo al eje de la
calzada y 90º-270º perpendicular al mismo). Se leen los valores de la luminancia en cada punto y se
apuntan en la tabla. a continuación se suman los valores relativos para cada punto y se calculan los
valores reales. Finalmente calculamos la iluminancia media y los factores de uniformidad media y
extrema.
g. Describa los métodos para el diseño de las instalaciones de
iluminación de interiores.
Método del Lumen
Este método determina el nivel de iluminación medio que llega a un plano horizontal en un recinto,
dependiendo del coeficiente de utilización (CU), de las dimensiones del recinto y de las propiedad
reflectabas de las diferentes superficies del recinto.
Según este método, el nivel de iluminación en un plano está dado por la siguiente expresión:
Cálculo del número de luminarias
El número de luminarias requerido es calculado usando la siguiente expresión
52
Los valores para E indicados en esta tabla son valores medios en el recinto considerado y se entienden
medidos sobre el plano de trabajo; éste corresponde al plano sobre el cual se desarrolla normalmente la
tarea y para tareas ejecutadas sobre escritorios o mesas en que se establece como normal una altura de
0.80 m. sobre el nivel de piso. Excepcionalmente para algunas tareas o condiciones se considera el nivel
de piso como plano de trabajo, como es el caso por ejemplo de pasillos.
Al colocar una luminaria en un recinto cualquiera, en que pueden existir superficies reflectantes,
absorbentes o combinaciones en distintas proporciones de ellas, el aprovechamiento que se haga del flujo
emitido por la lámpara no será igual para las distintas situaciones. Para evaluar esta condición, se le
asigna a cada luminaria instalada en un recinto dado un valor llamado coeficiente de utilización CU. Por
otra parte, y tal como se dijo, la calidad más o menos reflectante de muros, cielo y piso del recinto a
iluminar, son de gran importancia en la determinación del aprovechamiento del flujo luminoso de las
lámparas, siendo éste uno de los parámetros importantes de entrada a la tabla que contiene los
coeficientes de utilización CU, bajo el nombre de factores de reflexión. Por esta razón, a continuación se
dan factores de reflexión típicos para distintos tipos de terminaciones de estas superficies:
Como reflectancia del piso se adoptará un valor de 0.2 y para el plano de trabajo 0.l.
TABLA PARA CÁLCULO DE COEFICIENTES DE UTILIZACION CU
El otro parámetro de entrada a la tabla muéstrala relación con las dimensiones geométricas del recinto,
las cuales se combinan en una relación conocida como Índice de Local que se designa con la letra K, el
que se obtiene de la siguiente relación, dependiendo del sistema de iluminación empleado:
Para iluminaciones directas y semidirectas
Para iluminaciones indirectas
53
Método de las cavidades zonales
Este método de cálculo fue propuesto como un mejoramiento del método del lumen. Según este método,
el recinto por iluminar se divide en tres zonas o cavidades saber; la del ciclo, la de la sala y la del piso, en
la figura se muestra esquemáticamente lo que esta división significa.
54
Trabajando con las reflectancias propias de cada cavidad, se puede mejorar considerablemente la
estimación del coeficiente de utilización, en relación al método del lumen.
Dicho coeficiente se encontrará en tablas preparadas por los fabricantes de luminarias, habiendo
determinado previamente los índices de cada cavidad de acuerdo a las relaciones que se muestran a
continuación:
Luego que se ha obtenido de tablas el coeficiente de utilización, se aplicará la siguiente expresión para
calcular el respectivo nivel de iluminación
Los factores literales tienen el mismo significado que en el método del lumen. Normalmente los
fabricantes de luminarias entregan los factores de depreciación Fd y de manutención Fm y las tablas para
determinar el coeficiente de utilización para cada tipo de luminaria y sistema de iluminación.
VII.
Definiciones y factores intervinientes en el riesgo eléctrico
a. Describa y de un ejemplo de cada una de las diferentes causas que
pueden dar origen a accidentes eléctricos. (TRES)
55
Clasificación de los accidentes por contacto según sus causas
Causas humanas: -infracción de las normas de seguridad
-conducta incorrecta del accidentado
-conducta incorrecta de otras personas
Causas técnicas: -defecto de elementos en servicio
-defecto en instalaciones.
b. Mencione los principales factores que intervienen en los accidentes
eléctricos.
Se sabe que las causas desencadenantes de un accidente eléctrico son numerosas, pero entre las más
comunes figuran:
• Ignorancia
• Imprudencia
• Desconocimiento
• Falta de preparación
• Seguridad técnica y personal
• Negligencia
Formas de producirse el accidente
o Por contacto directo
34,5 %
o Por contacto indirecto
17,5 %
o Por el arco eléctrico
48,0 %
Indudablemente, cuando el contacto es directo, las consecuencias pueden ser peores; pero en el caso del
indirecto, el peligro será mayor en dependencia de la magnitud del voltaje que se le esté suministrando al
equipo.
Entre las causas más frecuentes de fallas operativas del accidentado se encuentran:
•
Sabía que existía tensión
26,8 %
•
No sabía que existía tensión
9,9 %
•
Desconocía las características de la instalación
8,6 %
•
Utilización de herramientas no aisladas
11,9 %
•
Manipulación incorrecta
20,0 %
•
Otras (reposición de fusibles, instalación de dispositivos)
22,8 %
Aspectos sociales de los accidentes
o Para el trabajador
o Para la empresa
o Para la sociedad
El accidente tendrá una repercusión directa sobre los factores involucrados, entre los cuales el más
afectado será siempre el trabajador cuando dicha contingencia ocurre en su centro laboral.
c. Defina el concepto de tensión de contacto efectiva y presunta.
Tensión de Contacto (Efectiva) Uc:es la Tensión que aparece entre partes conductoras cuando dichas
partes conductoras SON tocadas simultáneamente por una persona (o por un animal).
Tensión de Contacto (Presunta) Ut: es la Tensión que aparece entre partes conductoras
SIMULTÁNEAMEMENTE ACCESIBLES cuando dichas partes conductoras NO SON tocadas
simultáneamente por una persona (o por un animal).
Tensión de falla Uf o Tensión de defecto: Es la tensión que aparece entre un punto dado de defecto o
falla y la tierra de referencia (tierra lejana) como consecuencia de un defecto (o falla) de aislación.
d. Dibuje y describa la curva I – t para protección de personas. Que
define cada una de las zonas.
56
e. Mencione los factores que determinan la peligrosidad del choque
eléctrico.
Existen una serie de factores que afectan sobre la gravedad de un accidente eléctrico.
Los dos factores que más afectan a la gravedad del accidente son:
 Intensidad de corriente
 Duración del contacto eléctrico.
La Comisión Electrotécnica Internacional ha publicado unas curvas que describen el efecto de la
intensidad de corriente y del tiempo de tránsito para el recorrido de la corriente mano izquierda-los dos
pies. Así por ejemplo:
1) Cuando la intensidad es de 0,5 mA (miliamperios) el individuo expuesto al paso de la corriente "nota un
cosquilleo" (independientemente del tiempo de exposición). Se dice que se alcanza el "umbral de
percepción".
2) Si aumentamos la intensidad, por ejemplo, hasta 50 mA , se alcanzará el "umbral de no soltar"
aproximadamente al cabo de 130 ms (milisegundos) de exposición al paso de la corriente. Es decir, en
esta situación el individuo puede empezar a tener problemas para poder separarse del circuito eléctrico;
vulgarmente se dice que el individuo "se quedó pegado sin poder soltarse".
3) Si seguimos manteniendo al individuo expuesto a esta corriente de 50 mA durante más tiempo hasta
alcanzar los 900 ms se alcanzaría el umbral de fibrilación, que provoca la fibrilación ventricular.
Otros factores que también afectan aunque en menor medida en la gravedad de un accidente eléctrico
son:
 Resistencia del cuerpo humano.
 Tensión aplicada.
 Frecuencia de la corriente.
 Trayecto de la corriente a través del cuerpo.
 Capacidad de reacción de la persona.
VIII.
Instalaciones eléctricas – Tipos de contacto
a. Describa los diferentes esquemas de conexión de tierra (ECT) que
pueden encontrarse. Haga un esquema de cada uno y plantee las
ecuaciones que se utilizan para encontrar los valores de las corrientes
de defecto.
La identificación de los tipos de esquema se expresa con dos letras:
Guía protección diferencial, pag 25
57
La primera para la conexión del neutro del transformador (con 2 casos posibles):

T para «conectado» a tierra,

I para «aislado» de tierra;
La segunda identifica el tipo de conexión de las masas de los receptores (con 2 casos posibles):

T para «masa conectada directamente» a tierra,

N para «masa conectada al neutro» en el origen de la instalación; instalación que ha de
estar conectada a tierraLa combinación de estas dos letras da tres configuraciones posibles:

TT: neutro del transformador T y masa T,

TN: neutro del transformador T y masa N,

IT: neutro del transformador I y masa T.
Puesta a neutro: esquema TN
En efecto, durante un cortocircuito, se admite que las impedancias aguas arriba de la salida considerada
provocan una caída de tensión del orden del 20% sobre la tensión simple Uo, que es la tensión nominal
entre fase y tierra; de ahí el coeficiente 0,8.
Ante un fallo de aislamiento, la corriente de defecto Id queda limitada, sobretodo, por las
resistencias de tierra Siendo normalmente bajas las resistencias de tierra y del mismo orden de
magnitud, esta tensión, del orden de Uo/2, es peligrosa; por tanto, es obligatorio prever una
desconexión automática de la parte de la instalación afectada por el defecto
La desconexión de la tensión, por la actuación de los DDR, debe de hacerse según la norma, en
menos de 1 segundo. Hay que destacar que la protección por medio de DDR:

Es independiente de la longitud de los cables,

Permite varias tomas de tierra Ra separadas (disposición no deseable, porque el CP ya no
es una referencia de potencial única para todo el conjunto de la instalación).
Neutro aislado o imperante: esquema IT
58
En régimen IT, para fijar adecuadamente el potencial de una red respecto a tierra, es aconsejable,
sobre todo si es corta, colocar una impedancia ( entre el neutro del transformador y
tierra... es el esquema IT llamado de neutro imperante.
n comportamiento al primer fallo
o neutro aislado:
La corriente de defecto se establece como sigue (valor máximo en caso de defecto franco y neutro no
distribuido):
Esta tensión no es peligrosa, por lo que la instalación puede mantenerse en servicio.
Si el neutro está distribuido, la diferencia de potencial del neutro respecto a tierra añade una corriente

La tensión de defecto correspondiente resulta débil, no peligrosa y la instalación puede mantenerse
en servicio. Continuar la explotación, sin peligro, es muy importante, pero hace falta:
- estar advertido de que hay un defecto,
- buscarlo rápidamente y eliminarlo, antes de que se produzca un segundo defecto.
Para responder a esta demanda:
- la información «existe un defecto» la da el Controlador Permanente de Aislamiento (CPA)que
supervisa todos los conductores activos, incluido el neutro. La búsqueda se realiza con la ayuda de
un localizador de defectos.
Comportamiento con el segundo defecto Cuando aparece un segundo defecto y no se ha eliminado
el primero, pueden darse tres situaciones diferentes:
El defecto afecta al mismo conductor activo: no pasa nada y la explotación puede continuar,
El defecto afecta a dos conductores activos diferentes: si todas las masas están interconectadas, el
defecto doble es un cortocircuito (a través del CP). El riesgo de electrocución es similar al encontrado
con el ECT TN.
59
Neutro a tierra: esquema TT
Ante un fallo de aislamiento, la corriente de defecto Id (figura 10) queda limitada, sobre todo, por las
resistencias de tierra (si la conexión a tierra de las masas y la conexión a tierra del neutro no son la
misma). Siempre con la hipótesis de que Rd = 0, la corriente de defecto es:
Esta corriente de defecto produce una tensión de defecto en la resistencia de tierra de los receptores:
Ud= Ra. Id, o, lo que es lo mismo:
Siendo normalmente bajas las resistencias de tierra y del mismo orden de magnitud  esta
tensión, del orden de Uo/2, es peligrosa; por tanto, es obligatorio prever una desconexión automática
de la parte de la instalación afectada por el defecto
La desconexión de la tensión, por la actuación de los DDR, debe de hacerse según la norma, en
menos de 1 segundo. Hay que destacar que la protección por medio de DDR:
Es independiente de la longitud de los cables,
Permite varias tomas de tierra Ra separadas (disposición no deseable, porque el CP ya no es una
referencia de potencial única para todo el conjunto de la instalación).
b. Justificar porque la reglamentación de la AEA exige en instalaciones en
inmuebles el ECT tipo TT.
c. ¿En qué casos la reglamentación exige el empleo del esquema IT?
Justificar.
d. Defina los diferentes tipos de puesta a tierra y que se busca con cada
uno.
e. ¿Porque la reglamentación de la AEA, no permite el uso del esquema
TN–C?. Justifique.
f. ¿Qué tipo de protecciones utilizo en cada uno de los ECT?
TT_ DDR(disyuntor diferencial residual) y DPCC(dispositivo de protección contra cortocicuitos)
TN_ DDR(disyuntor diferencial residual) y DPCC(dispositivo de protección contra cortocicuitos)
IT_CPA(Control permanente de aislamiento) y DPCC(dispositivo de protección contra cortocicuitos)
g. Describa las medidas completas, parciales y complementarias de
protección para contactos directos.
60
h. ¿Qué medidas de protección empleo para el contacto indirecto según
los diferentes ECT? Mencione las más importantes.
i. Explique detalladamente el principio de funcionamiento de un
interruptor diferencial.
IX.
Trabajos, maniobras y mediciones en instalaciones eléctricas.
61
a. Describa las 5 reglas de oro para el trabajo en instalaciones eléctricas.
1ª REGLA DE ORO
Abrir con corte visible todas las fuentes de tensión mediante interruptores y seccionadores que aseguren
la imposibilidad de su cierre intempestivo.
2ª REGLA DE ORO
Enclavamiento o bloqueo, si es posible, de los aparatos de corte y señalización en el mando de éstos.
3ª REGLA DE ORO
Reconocimiento de la ausencia de tensión.
4ª REGLA DE ORO
Puesta a tierra y en cortocircuito de todas las posibles fuentes de tensión.
5ª REGLA DE ORO
Colocar las señales de seguridad adecuadas, delimitando la zona de trabajo.
b. ¿Qué medida básica debo realizar con todos los elementos de
seguridad/protección?
Escaleras:
Fijar de manera que no puedan resbalar
Inmovilización
Subir o bajar con las dos manos libres
No sobrecargar
No utilizar si le falta algún peldaño
Guantes aislantes:
Para maniobras y mediciones
62

En M y AT emplear tipo III o IV conforme a Normas de Seguridad.

En BT tipo I, II, III ó IV.
Almacenamiento: en su embalaje. No exponer a fuentes de calor. No se doblan, no se aplastan.
Examen: se deben inflar y comprobar si hay escapes de aire.
c. Conceptos básicos. Definir:
i. Tensión de paso.
Es la diferencia de tensión que aparece entre los puntos distanciados un metro, sobre la superficie de la
tierra. Su valor depende de la dirección en que se ande.
ii. Tensión de contacto.
Diferencia de potencial que durante un defecto puede resultar aplicada entre la mano y el píe de la
persona, que toque con aquélla una masa o elemento metálico, normalmente sin tensión.
d. ¿En qué condiciones la reglamentación contempla riesgos asociados a
la electricidad estática?



Intercambios de carga eléctrica cuando hay fricción entre dos sustancias de distinta naturaleza.
Los procesos donde se produzca vaporización o pulverización y el transporte de materiales en
forma de polvo (inflamable)
Se debe impedir la formación de campos eléctricos que al descargarse produzcan chispas
incendios y explosiones
e. En estas condiciones que medidas pueden adoptarse para trabajar con
SEGURIDAD.



Humidificación del medio ambiente
Aumento de la conductibilidad eléctrica de los aislantes
Descarga a tierra e interconexión de partes conductoras
Una solución a los problemas anteriores puede ser:

Colocación de peines metálicos, conectados a tierra, cerca de las poleas o correas que puedan
originar carga estática.
X.
Puesta a Tierra.
a. Describa los elementos constitutivos de un sistema de PAT (Puesta a
Tierra).









Terreno o tierra. Encargado de disipar todas las energías que a él accedan.
Toma de tierra. Parte enterrada en el terreno, formada por:
Los electrodos
Línea de enlace con tierra
Punto de puesta a tierra
Instalación de puesta a tierra. Parte exterior al terreno, formada por:
Línea principal de tierra
Derivaciones de la línea principal de tierra
Conductores de protección


Permitir una mejor operación de los Sistemas de Distribución.
Aumentar la seguridad de las personas y de las instalaciones.
b. ¿Cuáles son los objetivos principales de un sistema de PAT?
63

Ante una falla a tierra la corriente fluye a través de la estructura a tierra y la corriente vuelve al
neutro de la fuente por tierra.
c. ¿Mencione y esquematice los diferentes tipos de sistemas de PAT?
XI.
Pararrayos.
a. Describir la metodología para la elección de un PARARRAYOS. (nivel
de exposición del lugar a las sobretensiones por rayos y
consecuencias)
CALCULO DE E :
EVALUACION DEL NIVEL DE EXPOSICION DEL LUGAR A LAS SOBRETENSIONES POR RAYOS
E = Ng x ( 1 + BT + HT + d )
Referencias:
Ng = Densidad de rayos por km² y por año, obtenido a partir de los datos del lugar geográfico.
BT: Longitud de la línea aérea de BT que alimenta a la Instalación después del transformador:
En caso de que la línea esté bajo tierra, el valor de BT es igual a 0
HT: Factor dependiente de la red MT, que alimenta al poste MT/BT
Línea aérea ……………….. Ht = 1
Linea subterránea…………Ht = 0
d: Coeficiente dado en forma conjunta por la complementación entre la línea aérea y la construcción.
d=0
d = 0.5
d=1
Calculo de las consecuencias de un rayo
CALCULO DE R : EVALUACION DE LAS CONSECUENCIAS DE LAS PERTURBACIONES SOBRE LOS
RECEPTORES
R=S+C+I
S: Representa la sensibilidad del material a las sobretensiones
64
Sensibilidad importante,
S=3
Sensibilidad menos importante, S = 1
C: Representa el costo del material a proteger
Bajo (< $ 1.500 )
C=1
Medio ( $ 1.500 a 15.000 )
C=2
Elevado ( > $ 15.000 )
C=3
(valores aprox.)
I : Representa el costo de la indisponibilidad del material
De esta forma, con el R y el E ya calculados, podemos determinar el pararrayos a utilizar en la
instalación:
E <= 1
E = 1.1 a 2
E = 2.1 a 4
E>4
R <= 5
R=6o7
R=8o9
PF15
PF15
PF15
PF30
PF15
PF15
PF30
PF65 + PF8
PF15+PF8
PF15+PF8
PF30+PF8
PF65+PF8
Procedimiento para la elección de un spcr
El primer paso en el procedimiento de elección de un spcr, requiere de una evaluación adecuada de la
estructura en consideración de acuerdo con sus características. Se determinarán las dimensiones, la
localización de la estructura, la actividad ceraúnica en la región considerada, como así también la clasificación
de la estructura.
Estos datos proporcionan los antecedentes para efectuar las estimaciones siguientes:
•
La frecuencia anual promedio de rayos Nd
•
La frecuencia anual promedio de rayos aceptada Nc
Se comparan estos valores.
Dicha comparación permitirá tomar una decisión respecto de si es necesario instalar un spcr y, en caso
afirmativo, la elección del nivel de protección conveniente para el spcr.
Si Nd ≤ Nc no será necesario un spcr
Si Nd ≥ Nc se deberá prever un spcr de eficiencia Ec ≥ 1- Nc / Nd y seleccionar el nivel de protección de
acuerdo a la siguiente tabla:
65
66
Densidad de rayos a tierra (Ng)
 rayos a tierra 
N g  0, 04  Td 1,25 
2

 Km ×año 

Es la densidad de rayos a tierra expresada en términos de impactos a tierra por
Kilómetro cuadrado y por año.
 Td es la cantidad de días de tormentas eléctricas por año obtenida a partir de mapas
isoceraúnicos.
 Del mapa isoceraúnicos de la República Argentina obtenemos para nuestra región un
nivel de 30 tormentas por año
Frecuencia aceptada de rayos en la estructura. (Nc)
La norma IRAM 2184-1-1 menciona que el propietario de la estructura o el diseñador del sprc podrá
establecer los valores de Nc cuando las pérdidas tengan que ver solamente con los bienes o a la
propiedad privada.
Podremos estimar el valor de Nc a través de un análisis de riesgo de daños, teniendo en cuenta los
criterios siguientes:
C  C2  C3  C4  C5
El tipo de construcción
La presencia de sustancias inflamables o explosivas
Las medidas adoptadas para reducir los efectos consiguientes de los rayos
5,5 103  rayos 
Nc 
 año 
C
67
La cantidad de personas relacionadas con el daño
El valor de los vienen que pueden sufrir daño
Frecuencia esperada de rayos directos en una estructura (Nd)
Podrá evaluarse la frecuencia anual promedio Nd de rayos directos en una estructura, aplicando la fórmula
siguiente:
Donde:
6  rayos directos 
N d  N g  Ae 10 

año


Ng= es la densidad anual promedio de rayos a tierra, en rayos por kilómetro cuadrado por año, propia de
nuestra región = 2,8
Ae= es el área colectora equivalente de una estructura (m2).
a. Describir la metodología para la elección de un PARARRAYOS. (nivel
de exposición del lugar a las sobretensiones por rayos y
consecuencias)
b. Mencionar los distintos tipos de pararrayos y el principio de
funcionamiento que rige a cada uno.
c. ¿Cuál es el método que se utiliza para encontrar las zonas de la
estructura donde deben encontrarse los captores para un pararrayos?
¿De qué depende?
d. ¿Qué es un mapa ISOCERAUNICO?
Representan El nivel de riesgo de rayos
e. ¿Cómo dimensionaría la sección del conductor para la Instalación?
68
XII.
Calidad de Energía.
f. Transitorios.
Las perturbaciones electromagnéticas susceptibles de afectar al buen funcionamiento de los equipos y de
los procesos industriales reclasifican generalmente en varias clases, que corresponden a las
perturbaciones conducidas y radiadas:

De baja frecuencia (< 9 kHz),

De alta frecuencia (9 kHz),

De descargas electrostáticas.
La medida de QEE consiste habitualmente en determinar las perturbaciones electromagnéticas
conducidas de baja frecuencia (gama ensanchada para incluir las sobretensiones transitorias y la
transmisión de señales en la red):

Hueco de tensión y cortes(voltajedips and interruptions),

Armónicos e interarmónicos(harmonics and interharmonics),

Sobretensiones temporales(temporaryovervoltages),

Sobretensiones(swell),

Sobretensiones transitorias(transientovervoltages),

Fluctuaciones de tensión(voltagefluctuacions),

Desequilibrios de tensión(voltageunbalance),

Variaciones de frecuencia de alimentación(power-frequencyvariations),

Componentes cc en las redes ca(d.c. in a.c.networks),

Tensiones de señalización(signallingvoltages).
En general no es necesario medir todo el conjunto de estas perturbaciones. Pueden agruparse en cuatro
categorías según que afecten a la amplitud, la forma de onda, la frecuencia y la simetría de la tensión.
Frecuentemente, una misma perturbación afecta o modifica a la vez a varias de estas características.
Pueden también clasificarse según su carácter aleatorio (rayo, maniobra, cortocircuito...), en permanentes
o semipermanentes.
g. Distorsiones en la forma de onda.
Huecos de tensión y cortes
Un hueco de tensión es una bajada súbita de la tensión en un punto de una red de energía eléctrica,
hasta un valor comprendido (por convenio) entre el 90% y el 1% (CEI 61000-2-1, CENELEC EN 50160)
El método que se utiliza normalmente para detectar y caracterizar un hueco de tensión es el cálculo del
valor eficaz «rms (1/2)» de la señal en un período de la fundamental de todos los semiperíodos
(envolvente de un semiperíodo).
Los parámetros característicos de un hueco de tensión son pues:
Su profundidad: U (o su amplitud U),
Su duración: T, definida como el lapso de tiempo durante el cual la tensión es inferior al 90%.
Los huecos de tensión y los cortes breves se deben a diferentes causas:
Defectos en la red de transporte (AT), de distribución (BT y MT), o en la instalación en sí misma.
La conmutación de cargas de gran potencia respecto a la potencia de cortocircuito (motores
asíncronos, hornos de arco, máquinas de soldar, calderas...)
Armónicos e interarmónicos
Los armónicos proceden principalmente de cargas no lineales cuya característica es absorber una
corriente que no tiene la misma forma que la tensión que los alimenta. Esta corriente es rica en
componentes armónicos y su espectro será función de la naturaleza de la carga. Al circular a través de las
69
impedancias de la red, estas corrientes armónicas 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 armónicas tiene pues un papel fundamental en la gravedad de la distorsión en
tensión.
Las principales fuentes de armónicos

Equipos de electrónica de potencia: variadores de velocidad, rectificadores con diodos o
tiristores, onduladores, fuentes de alimentación conmutadas;

Cargas que utilizan el arco eléctrico: hornos de arco, máquinas de soldar, alumbrado (lámparas
de descarga, tubos fluorescentes).

Son también generadores de armónicos (temporales) los arranques de motores con arrancador
electrónico y la conexión de transformadores de potencia.

Las cargas domésticas con convertidores o con fuentes de alimentación conmutada: televisores,
hornos de microondas, placas de inducción, ordenadores, impresoras, fotocopiadoras,
reguladores de luz, equipos electrodomésticos, lámparas fluorescentes.
Sobretensiones
Toda tensión aplicada a un equipo cuyo valor de cresta sobrepasa los límites de un intervalo definido por
una norma o una especificación es una sobretensión.
Sobretensiones temporales
Por definición son de la misma frecuencia que la de la red (50 Hz ó 60 Hz).
Tienen diversos orígenes:
Un defecto de aislamiento: Al producirse un defecto de aislamiento entre una fase y tierra en una
red con neutro impedante o aislado, la tensión de las fases sanas respecto a tierra puede alcanzar la
tensión compuesta. Las sobretensiones en las instalaciones BT pueden proceder de las instalaciones AT
a través de la toma de tierra del centro de transformación MT/BT.
La ferrorresonancia: Se trata de un raro fenómeno 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 averías mal aclaradas.
Fallo (corte) del neutro: Los aparatos alimentados por la fase menos cargada ven aumentar su
tensión (a veces hasta a la tensión compuesta).
Los defectos del regulador de tensión de un alternador o del ajuste en carga de un transformador
La sobrecompensación de la energía reactiva
Los condensadores shunt producen un aumento de la tensión desde la fuente hasta ellos. Esta
tensión es especialmente elevada en períodos de poca carga.
Sobretensiones de maniobra
Están provocadas por modificaciones rápidasde la estructura de la red (apertura de aparatos
de protección...).
70
Se distinguen:
Las sobretensiones de conmutación con carga normal,
Las sobretensiones provocadas por el establecimiento y la interrupción de pequeñas corrientes inductivas,
Las sobretensiones provocadas por la maniobra de circuitos capacitivos (líneas o cables en vacío,
baterías de condensadores).
Sobretensiones atmosféricas
El rayo es un fenómeno natural que aparece en caso de tormenta. Se distinguen las descargas directas
de rayo (en una línea 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 tensión
Las variaciones de tensión son variaciones del valor eficaz o del valor de cresta de una amplitud inferior al
10% de la tensión nominal. Las fluctuaciones de tensión son una sucesión de variaciones de tensión o de
variaciones cíclicas o aleatorias de la envolvente de una tensión cuyas características son la frecuencia
de la variación y su amplitud.

Las variaciones lentas de tensión están causadas por la variación lenta de las cargas conectadas
a la red.

Las fluctuaciones de tensión son debidas principalmente a las variaciones rápidas de las cargas
industriales, como las máquinas de soldar, los hornos de arco, las laminadoras.
Desequilibrios
Un sistema trifásico está desequilibrado cuando las tres tensiones no son iguales en amplitud y/o no están
desfasadas unas respecto a otras 120°.El grado de desequilibrio se define utilizando el método de las
componentes de Fortescue, calculando la razón de la componente inversa(U1i) (u homopolar (U1o)) de la
fundamental respecto a la componente directa (U1d) de la fundamental.
También puede utilizarse la fórmula aproximada siguiente:
La tensión inversa (u homopolar) está provocada por las caídas de tensión 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 aúnas corrientes no idénticas en las tres fases(cargas BT
conectadas entre fase y neutro, cargas monofásicas o bifásicas MT, como máquinas de soldar y hornos
de inducción).Los defectos monofásicos o bifásicos provocarlos desequilibrios hasta que actúan las
protecciones.
71
h. Monitoreo y Análisis de la Calidad de la Energía.
Para un análisis de energía se realizan mediciones de campo que se efectuaran se realizarán en las
siguientes etapas:
 NEUTRO Y TIERRA:
o Medición del conductor de neutro y tierra
o Diferencia de potencial entre neutro y tierra
 PARÁMETROS ELÉCTRICOS:
o Voltaje por fase y trifásico
o Intensidad por fase y trifásico
o Factor de potencia por fase y trifásico
o Potencia activa por fase y trifásico
o Potencia aparente por fase y trifásico
o Potencia reactiva por fase y trifásico
o ARMÓNICAS:
 Distorsión armónica total en tensión e intensidad por fase
 Contenido armónico en tensión e intensidad hasta la armónica 25 en cada una
de las fases
 Distorsión armónica total en los conductores de neutro y tierra
 Distorsión armónica individual hasta la armónica 25 en los conductores de
neutro y tierra
 TRANSITORIOS:
Se medirán transitorios de voltaje y corriente simultáneamente en todas las fases.
Todos los eventos transitorios, deberán ser capturados como mínimo con una resolución de ½ ciclo y
deberá tenerse un registro simultáneo de cada una de las fases.
o Perfil de voltaje mínimo, promedio y máximo
o Sobre voltajes / Caídas de voltaje
o Sags
o Swells
o Impulsos
o Microinterrupciones
Todas las mediciones realizadas se efectuarán en condiciones normales de carga.
Los equipos o tecnologías empleados para llevar el registro y monitoreo de la calidad de la energía
eléctrica son numerosos, pues muchas casas comerciales han lanzado sus propias unidades para lograr
este fin.
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i. Acondicionamiento de Líneas Eléctricas.
j. Filtros. Tipos.
Para la eliminación de armónicos en la red eléctrica, será necesario equipar la instalación polucionada
con dispositivos de filtrado.
Para este fin suelen utilizarse tres tipos de filtros, en función de la aplicación de la fuente de armónicos,
estos tipos de filtros son: filtro pasivo; filtro activo y filtro híbrido.
Filtro pasivo
Sus aplicaciones típicas son:
73




Instalaciones industriales con un conjunto de generadores de armónicos de potencia total
superior a 200 kVA aproximadamente (variadores de velocidad, SAI -Fuente de Alimentación
Ininterrumpida-, rectificadores).
Instalaciones con compensación de energía reactiva.
Necesidad de reducción de la tasa de distorsión en tensión para evitar perturbaciones en
receptores sensibles.
Necesidad de reducción de la tasa de distorsión de corriente para evitar sobrecargas.
Este tipo de filtro pasivo, consiste en un circuito LC sintonizado para cada frecuencia armónica a filtrar, en
paralelo con el generador de armónicos. Este circuito en derivación absorbe los armónicos y evita que
circulen hacia la alimentación.
Filtro activo
Sus aplicaciones típicas son:

Instalaciones terciarias con generadores de armónicos de potencia total inferior a 200 kVA
(variadores de velocidad, SAI, ofimática...)

Necesidad de reducción de la tasa de distorsión en corriente para evitar sobrecargas.
Se exponen seguidamente los sistemas electrónicos de potencia instalados en serie o paralelo con las
cargas no lineales, al objeto de compensar las tensiones o las corrientes armónicas que generan.
Filtro híbrido
Las aplicaciones para este filtro son las siguientes:
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
Instalaciones industriales con conjuntos de generadores de armónicos de potencia total superior
a 200 kVA aproximadamente (variadores de velocidad, SAI, rectificadores...)

Instalaciones con compensación de energía reactiva

Necesidad de reducción de tasas de distorsión de tensión para evitar perturbaciones en
receptores sensibles

Necesidad de reducir las tasas de distorsión de corriente para evitar sobrecargas.

Aplicaciones para satisfacer los límites normalizados de emisión armónica.
Esta nueva solución de filtrado permite acumular las ventajas de las soluciones existentes y cubrir un
amplio margen de potencias y posibilidades.
Selección de los filtros
75
Supresores de transitorios
Un tipo de fenómeno que afecta la calidad de la energía son los transitorios, estos son el resultado natural
de cualquier actividad eléctrica y siempre están presentes en los sistemas eléctricos. Podemos decir que
un transitorio es un variación en la forma de onda de la tensión eléctrica con una medida de por lo menos
dos veces el voltaje RMS de la señal y una duración estimada desde uno hasta algunos cientos de
microsegundos.
Los tres tipos principales de daños causados por los transitorios incluyen:

Daños destructivos: incidentes en los cuales el equipo es destruido total o parcialmente. (El más
visible)

Daños disipantes: daños de larga duración a sistemas y equipos electrónicos ocasionados por
una baja calidad de la energía. (Menos visibles)

Daños disruptivos: Interrupciones a procesos industriales, incluyendo tiempo fuera de producción
y/o pérdida de datos (algo visible)
Los TVSS son los medios de protección contra transitorios de tensión más efectivos actualmente. Son
instalados del lado de la carga del interruptor de desconexión principal para proteger equipos electrónicos
sensibles y requieren de una protección externa contra sobre corriente.
Estos equipos se requieren cdo:

Instalación de equipos sensibles en zonas de influencia eléctrica nociva, por ejemplo tener como
vecino a una empresa de manufactura o soldadura.

Instalación eléctrica en zonas de alto nivel Isoceráunico. (Zonas geográficas con recurrencia de
Tormentas Eléctricas).

Equipos en constante conmutación de Apertura-Cierre.

Proliferación de Cargas no lineales: UPS, PC, balastros, conmutadores, copiadoras, etc.

Equipos de Alta velocidad de Procesamiento: Servidores, Procesadores de computadores,
PLC’s.

Equipos de Comunicación: Routers, enlace satelital, etc.

Equipos sin respaldo de energía Ininterrumpiere
Cuando se coloca un dispositivo de protección contra transitorios en un sistema eléctrico, se deben
considerar los siguientes parámetros:

Corriente de supresión

Voltaje nominal

Construcción

Diagnósticos

Opciones
Compensadores de energía reactiva y factor de potencia.
Metodos de compensación
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Reguladores de voltaje
Sobrevoltaje
EFECTOS:
Daño permanente a equipos y demás artículos eléctricos
SOLUCIONES:
•
Regulador de voltaje/acondicionador
de energía
•
Estabilizador UPS con regulación
de voltaje
Caídas momentáneas de tensión
EFECTOS:
Falla de sistemas, falla ocasional de los equipos, reducción en la eficiencia y vida útil de los equipos
eléctricos, especialmente de motores
SOLUCIONES:
•
Regulador de voltaje/acondicionador de energía
•
Estabilizadores UPS
•
Suministros de CC
Bajo voltaje
EFECTOS:
Falla de sistemas y falla ocasional de los equipos, reducción en la eficiencia y vida útil de los equipos
eléctricos, especialmente de motores
SOLUCIONES:
•
Regulador de voltaje
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k. Respuesta en Frecuencia – Conceptos para el diseño de filtros.
Aplicaciones
Estas notas muestran algunas aplicaciones típicas del analizador de respuesta en frecuencia.
Análisis de armónicos.
En la práctica, uno frecuentemente conoce señales que son periódicas con una forma definida (i.e.
Libre de ruido). En casos similares es frecuentemente usado para analizar la estructura de estas formas
de onda, donde la ocurrencia de ciertos armónicos podrían dar entrada a su fuente. Por la misma señal
podría haber un requerimiento que ciertos armónicos deben ser menores que un nivel pre-especificado.
Esto es verdad, po ejemplo, probando generadores de señales comerciales donde part6e de las
especificaciones técnicas se refieren a permitir niveles armónicos.
El analizador de respuesta en frecuencia puede ser adaptado como un analizador armónico
agregando a el circuito de la figura 5, la facilidad para sincronizar la frecuencia ωƒ y la fase de la
sinusoidal de prueba con el periodo fundamental de la señal periódica. La señal periódica es
tratada como si fuera la salida del sistema y(t) (ver figura 18) y relacionada con las frecuencias
armónicas r ωƒ (r =1, 2, 3, - - -) generada en el analizador de respuesta en frecuencia. Las
señales de salida seno y coseno dan la ganancia relativa y la fase de los
componentesarmónicos. El uso de frecuencias armónicos en esta forma pueden ser aplicadas
para medir el contenido de armónicos de respuesta de un sistema no lineal.
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