martes, 6 de marzo de 2012

Instalaciones Eléctricas


Introducción
Una instalación eléctrica  es imprescindible  en cualquier lugar, ya que gracias a ellas hoy se pueden tener las comodidades con las que hoy contamos; como lo es  la iluminación, la calefacción, la refrigeración en fin 
En este proyecto podemos observar el principal problema que se tiene en las instalaciones eléctricas comerciales sobre errores de cálculo sobre las protecciones y las consecuencias que lleva este tipo de errores ,además podremos saber un poco más sobre tan importantes instalaciones , también conoceremos sus principales componentes y las funciones que realizan para el correcto funcionamiento de la misma
Una instalación eléctrica es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos.

Que son las instalaciones eléctricas
Varias definiciones
Se le llama instalación eléctrica al conjunto de elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica, desde el punto de suministro hasta los equipos que la utilicen.
Una instalación eléctrica es uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los aparatos eléctricos conectados a los mismos.

Tipos de instalaciones eléctricas

Principales clasificaciones

Instalaciones  residenciales
Son aquellas  que se  utilizan en las casas habitación y toda residencia, comúnmente  son las que a diario utilizamos

Instalaciones comerciales
Son aquellas que se utilizan  en los negocios medianos y grandes tales, como una lavandería  o una tienda de autoservicio, respecto a su potencia son de tamaño comprendido entre las residenciales y  las industriales

Instalaciones industriales
Son aquellas  que como su nombre lo indica, se utilizan en las industrias o fábricas, estas son de alto voltaje porque así lo demandan, para llevar acabo sus procesos de producción

Según su tensión

Instalaciones de alta tensión

Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es superior a 1.000 Voltios (1 kV).

 

Instalaciones media tensión eléctrica es el término que se usa para referirse a instalaciones eléctricas de alta tensión de 3ª categoría, con tensiones entre 1 y 36 kV (kilovoltios). En ocasiones, se extiende el uso del término a pequeñas instalaciones de 30 kV para distribución.
Dichas instalaciones son frecuentes en líneas de distribución que finalizan en Centros de Transformación en dónde, normalmente, se reduce la tensión hasta los 400 voltios.

Las tensiones de distribución dependen de la zona geográfica así como de la empresa suministradora. Las tensiones de distribución más comunes son 13,2 kV, 15 kV, 20 kV y 30 kV.

 

Instalaciones de baja tensión

Son el caso más general de instalación eléctrica. En estas, la diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 1.000 Voltios (1 kV), pero superior a 24 Voltios.

Principales  componentes de la instalación eléctrica comercial
1. Acometida. Se entiende el punto donde se hace la conexión entre la red, propiedad de la compañía suministradora, y el alimentador que abastece al usuario. La cometida también se puede entender como la línea aérea o subterránea según sea el caso que por un lado entronca con la red eléctrica de alimentación y por el otro tiene conectado el sistema de medición. Además en las terminales de entrada de la cometida normalmente se colocan aparta rayos para proteger la instalación y el equipo de alto voltaje.

2. Equipos de Medición. Por equipo de medición se entiende a aquél, propiedad de la compañía suministradora, que se coloca en la cometida con el propósito de cuantificar el consumo de energía eléctrica de acuerdo con las condiciones del contrato de compra-venta. Este equipo esta sellado y debe de ser protegido contra agentes externos, y colocado en un lugar accesible para su lectura y revisió
.
3 Equipos de Medición. Un interruptor es un dispositivo que está diseñado para abrir o cerrar un circuito eléctrico por el cual está circulando una corriente.
4. Interruptor general. Se le denomina interruptor general o principal al que va colocado entre la acometida (después del equipo de medición) y el resto de la instalación y que se utiliza como medio de desconexión y protección del sistema o red suministradora.
5. Interruptor derivado. También llamados interruptores eléctricos los cuales están colocados para proteger y desconectar alimentadores de circuitos que distribuyen la energía eléctrica a otras secciones de la instalación o que energizan a otros tableros.    
      
 6. Interruptor termo magnético. Es uno de los interruptores más utilizados y que sirven para desconectar y proteger contra sobrecargas y cortos circuitos. Se fabrica en gran cantidad de tamaños por lo que su aplicación puede ser como interruptor general. Tiene un elemento electrodinámico con el que puede responder rápidamente ante la presencia de un corto circuito      





 7. Arrancador. Se conoce como arrancador al arreglo compuesto por un interruptor, ya sea termo magnético de navajas (cuchillas) con fusibles, un conductor electromagnético y un relevador bimetalito. El contactor consiste básicamente de una bobina con un núcleo de fierro que sierra o abre un juego de contactos al energizar o  desenergizar la bobina.

8. Transformador. El transformador eléctrico es u equipo que se utiliza para cambiar el voltaje de suministro al voltaje requerido. En las instalaciones grandes pueden necesitarse varios niveles de voltaje, lo que se logra instalando varios transformadores (agrupados en subestaciones). Por otra parte pueden existir instalaciones cuyo voltaje sea el mismo que tiene la acometida y por lo tanto norequieran de transformador.

                         
9. Tableros. El tablero es un gabinete metálico donde se colocan instrumentos con interruptores arrancadores y/o dispositivos de control. El tablero es un elemento auxiliar para lograr una instalación segura confiable y ordenada.
10. Tablero general. El tablero general es aquel que se coloca inmediatamente después del transformador y que contiene un interruptor general. El transformador se conecta a la entrada del interruptor y a la salida de este se conectan barras que distribuyen la energía eléctrica a diferentes circuitos a través de interruptores derivados.   
11. Centros de Control de Motores. En instalaciones industriales y en general en aquellas donde se utilizan varios motores, los arrancadores se agrupan en tableros compactos conocidos como centros de control de motores.
12. Tableros de Distribución o derivado. Estos tableros pueden tener un interruptor general dependiendo de la distancia al tablero de donde se alimenta y del número de circuitos que alimenten.


13. Motores y Equipos Accionados por Motores. Los motores se encuentran al final de las ramas de una instalación y su función es transformar la energía eléctrica en energía mecánica, cada motor debe tener su arrancador propio.


14. Estaciones o puntos de Control. En esta categoría se clasifican las estaciones de botones para control o elementos del proceso como:
Los limitadores de carreras o de par, indicadores de nivel de temperatura, de presión entre otros. Todos estos equipos manejan corrientes que por lo general son bajas comparadas con la de los electos activos de una instalación.
15. Salidas para alumbrado y contactos. Las unidades de alumbrado, al igual que los motores, están al final de las instalaciones y son consumidores que transforman la energía eléctrica en energía luminosa y generalmente también en calor.   
Los contactos sirven para alimentar diferentes equipos portátiles y van alojados en una caja donde termina la instalación.
.

16. Plantas de Emergencia. Las plantas de emergencia constan de un motor de combustión interna acoplada a un generador de corriente alterna. El cálculo de la capacidad de una planta eléctrica se hace en función con las cargas que deben de operar permanentemente. Estas cargas deberán quedar en un circuito alimentador y canalizaciones dependientes.
17. Tierra o neutro; en una Instalación Eléctrica



Planteamiento del problema
El problema que detectamos en una instalación eléctrica comercial ,  es que en una lavandería, a causa del mal cálculo que se realizó sobre la protección  electromagnética  sobre  los motores de las lavadoras , secadoras y demás  de diferentes  voltajes ,encontramos  que había un calentamiento fuero de lo normal , cuando tocamos  el centro de cargas
Al realizar una lectura de cargas sobre cada línea, nos dimos cuenta que había un desbalanceo considerablemente de cargas , ya que la primera línea tenía más cargas que las otras dos líneas , y esto ocasionaba calentamiento en las líneas de suministro  ,detenían el uso de las  lavadoras y demás ya que las protecciones   o el breaker botaba  , la consecuencia más notable de esto es que al estar desbalanceadas  las cargas  esto provoca exagerado consumo energético  y por lo tanto  consumo monetario ,sin contar que la constante  desactivación de los motores causo daños en sus bobinados de arranque a pesar de que tenían protecciones térmicas

    


ALGORITMO
Sobre el Balanceo de Cargas en el Centro de Distribución, para evitar el Calentamiento en las Fases

1 .Se empieza por localizar primero el centro de cargas  de la instalación eléctrica

2. Una  vez  localizado se abre la puerta del centro, de la instalación y se empieza a leer el diagrama de cargas

3. En este paso se procede  a desatornillar la caratula  por medio de un desarmador

4. Una vez ya retirada la caratula, se identifican los circuitos eléctricos

5. Una vez sabiendo o identificando lo que son las salidas de los circuitos o la salida  de los breakers

6. Al contar con un multímetro, se pondrá en la función de amperímetro y por lo tanto se medirá la corriente de salida  de cada uno de los circuitos que estén conectados actualmente

7. Una vez  obtenida las lecturas se procederá a  detectar los circuitos que estén sobrecargados, esto se determinara simple, al comparar la lectura obtenida contra aquella  que muestre grabado el breaker

8. Después se pasara a calcular la corriente y por consecuencia se obtendrá el valor de la protección de dicho circuito, por medio de esta formula






Como calcular la protección electromagnética









La corriente nominal; es la corriente que consume la carga , puede ser el motor cuando trabaja a potencia de salida de nominal esta corriente ,se calcula de la siguiente forma dependiendo el tipo de la carga si es monofasica o trifasica:





caso monofasico en Amperes.



,caso trifasico en Amperes.



Dónde:






In; es la corriente nominal


V; es el voltaje


Fp; es el factor de potencia


9. Una vez calculado los  valores de las protecciones electromagnéticas se buscara la manera de distribuir o dividir la carga total  sobre las tres líneas o tres fases, que son las tenemos  en el centro de distribución

10. Se pasara a desconectar y a marcar las cargas por medio de una seña particular, para poder saber como y en que nuevo lugar se colocara según la nueva distribución

11. Una vez ya rediseñado el diagrama de cargas y se tendrá que seguir según la localización del circuito nuevo, con su necesaria protección
.
12. Se tomara los breakers necesarios y correspondientes al circuito a alimentar, después se procederá  a conectar y a instalar los breakers en el centro de cargas en su respectivo lugar de acuerdo al diagrama de cargas, y línea de carga o fase de modo  que la carga en cada línea sea la misma en las 3 y así  evitar el calentamiento de las fases y por consecuente el optimo funcionamiento  de la instalación


  Diagrama  de flujo
Este es el Diagrama en lenguaje de C++
 Respecto a al balanceo de las cargas en el centro de distribución ,  este diagrama nos permitirá determinar  si la carga es trifasica o monofasica , aparte de obtener la carga nominal para dicho circuito y también podremos determinar su localización en el centro de cargas


A continuación se muestra una tabla de valores corrida en los anteriores diagramas de c++ y raptor



Diagrama de C++ con funciones


// En este programa se calculara la corriente nominal de la proteccion 
//de los circuitos derivados del centro de cargas para asi saber su 
//proteccion adecuada
#include<iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
double trifasico (double,double,double);
double monofasico (double,double,double);
double PE,V,FP,T,M;
int main()
{
cout << "proporciona  el potencial electrico:"<<endl;
cin >> PE;
cout << "proporciona  el voltaje electrico:"<<endl;
cin >> V;
cout <<"proporciona el factor de potencia:"<<endl;
cin >> FP;
if (V>127)
{
cout << "Entonces calcularemos la corriente para un circuito trifasico:"<<endl;
trifasico(PE,V,FP); 
cout<<"LA CORRIENTE NOMINAL PARA EL CIRCUITO TRIFASICO ES"<<T<<endl;
system ("PAUSE");

}
if (V==127)
{
cout << "Entonces calcularemos la corriente para un circuito  monofasico:"<<endl;
monofasico(PE,V,FP);s
cout<<"LA CORRIENTE NOMINAL PARA EL CIRCUITO MONOFASICO ES"<<M<<endl; 
system("PAUSE");
}
    if
{
cout<< "calculo invalido"<<endl;
system("PAUSE");
return 0;
}
double trifasico (double PE, double V, double FP) 
{
T=PE/(sqrt(3.0)*V*FP);
      return T; 
}
    double monofasico(double PE, double V, double FP)  
{
M=PE/(V*FP);
    return M;
}

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