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UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NAL.INGENIERIA

CARRERA ING.MECANICA ELECTROMECANICA

IDENTIFICACION DE LA MATERIA

Asignatura: :Cdigo : :Carga Horaria: : Carrera : :Facultad: :

MEC - 33426 Hrs / Sem.

Nacional de Ingeniera

Instalaciones Electromecnica

Ing. Mecnica - Electromecnica

2.- Contenido Mnimo Caractersticas de carga de un sistema Fuentes de energa elctrica Sistemas de transmisin y distribucin Calidad de servicio en el suministro elctrico

3.- Objetivo. Lograr el manejo los trminos tcnicos y la constitucin de los sistemas elctricos para aplicar en el suministro energa elctrica para las instalaciones Industriales

CARACTERSTICAS DE LA CARGA DE UN SISTEMAUn sistema est constituida por un gran nmero de cargas individuales de diferentes clases:- Residencial, domiciliario o domstico- Comercial (restaurantes, negocios, hoteles, etc.)- Alumbrado publico- Agrcola o agropecuario- Minero- Industrial- Artesanal o pequea industria- General (hospitales, colegios, instituciones pblicas)

Cada uno de estos tipos de cargas tienen sus propias caractersticas deconsumo, que vienen identificadas por su curva de carga.

CURVA DE CARGA

Demanda de un sistema es la carga promedio en el receptor durante un lapso especificado.La carga considerada puede ser potencia activa, reactiva, aparente o ser representada con corriente.

El consumo elctrico no es constante, y responde a una curva decarga (da), como la produccin hay que ajustarla al consumo, por elhecho de no poder almacenar la energa.

Como factores asociados al consumo tenemos:Factor de carga = Pmed / Pmax

Factor de Simultaneidad = Pmax / Pcontratada

Pinstalada = Pn

Factor instalacin = Pinstalada/Pcontratada

Horas utilizacin = E ao / Pn

Pdisponible = Pn (disponible en ese momento)

Para las centrales tenemos:

Factor de reserva = Pdisponible / Pmax demandada

Factor utilizacin = E producida ao/ E consumida en ese ao

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Dado un diagrama de potencia en funcin del tiempo en general a medida queaumenta el lapso en el cual se determina la demanda disminuye el valor de sta.

Es fcil constatar que el valor de la demanda para un mismo lapso depende delinstante en el cual se inicia la determinacin.La mxima demanda en una instalacin es el mayor valor que se presenta en unlapso especificado.

En general para un grupo de cargas la mxima demanda de cada una de ellas nocoincide con otras, en consecuencia la mxima demanda del grupo es menor quela suma de las mximas demandas individuales.

El factor de demanda es la relacin entre la mxima demanda de un sistema y lacarga total conectada al sistema.

La carga total conectada es la suma de la carga continua de todos los aparatosconsumidores conectados al sistema.

Factor de utilizacin es la relacin entre la mxima demanda de un sistema y lacapacidad nominal del sistema (o de un elemento).

La capacidad de un elemento est dada por la mxima carga que se puedealimentar, y que puede estar fijada por condiciones trmicas, o por otrasconsideraciones, como por ejemplo cadas de tensin.

Supongamos un grupo de cargas de las cuales conocemos:- D la mxima demanda del grupo.- Ci la capacidad de cada uno de los consumidores.- Co capacidad del sistema.

Fdemanda = D / Sumatoria (Ci)Futilizacin = D / Co

Se llama FACTOR DE CARGA (fc)

- Demanda Mxima (Dmax) Kw

- Energa suministrada o consumida Kwh (Eo)- Tiempo h(To)

FACTOR DE DIVERSIDAD :

EL FACTOR DE DEMANDA

Las fuentes de energa son elaboraciones naturales ms omenos complejas de las que el ser humano puede extraerenerga para realizar un determinado trabajo u obtener algunautilidad. Por ejemplo el viento, el agua y el sol, entre otros.

Las fuentes de energa se clasifican en dos grandes grupos: renovablesy no renovables; segn sean recursos "ilimitados" o "limitados".

Fuentes de energa renovablesSon aquellas a las que se puede recurrir de forma permanente porqueson inagotables; por ejemplo el sol, el agua, o el viento.

Las energas no renovablesSon aquellas cuyas reservas son limitadas y, por tanto, disminuyen amedida que las consumimos: por ejemplo, el petrleo, el carbn o el gasnatural. A medida que las reservas son menores, es ms difcil suextraccin y aumenta su coste.

La propiedad de la Energa de transformarse de una forma en otra, lo queda pi a la produccin de Energa Elctrica, transformando en unGENERADOR, la Energa Mecnica en Energa Elctrica.

o GeneradoresLa energa elctrica se produce en los aparatos llamados generadores oalternadores. Un generador consta, en su forma ms simple de:

o Una espira que gira impulsada por algn medio externo.

o Un campo magntico uniforme, creado por un imn, en el seno del cual gira la espira anterior.

ENERGIA Y FUENTES DE ENERGIA

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La Energa ElctricaGENERACIN Centrales

Hidrulicas Centrales

Termoelctricas

Centrales deEnergas Alternativas

Generacin de tensin (12 KV) aprox.

Elevacin (trafos) tensin 380 KV, 220 KV

Lneas de alta tensin

Subestaciones

TRANSPORTE Centros de distribucin:

subestaciones Lneas de baja tensin

(transformadores)DISTRIBUCIN

CONSUMO Pequeos

consumidores: baja tensin

Industria: M.T.

Las mquinas elctricas estn presentes en todas las etapas del proceso (rotativas en la generacin y consumo. Transformadores en transporte y distribucin

La Red Elctrica

Fuenteprimaria

TurbinaParque de transformacinde La central

Generador

Estacintransformadoraprimaria

Subestacin

Muy grandesconsumidores

Centro de transformacin

Consumodomstico

Grandesconsumidores

Las Centrales Elctricas

HIDRALICAS

TERMOELCTRICAS

NO CONVENCIONALES

DE BOMBEO

Transformacin de la energa potencial acumulada Utilizacin turbina hidrulica.

Gran rapidez de respuesta.- Pelton (de accin) - Francis (de reaccin)- Hlice y Kaplan (de reaccin) - Bulbo (de reaccin)

Utilizacin de carbn, fuel, o combustible nuclear para producir vapor.

Utilizacin de turbinas de vapor. Elevada inercia, especialmente en las

nucleares. Produccin constante.

Utilizan agua previamente bombeada Son idnticas a las hidrulicas.

Elicas Solares Mareomotrices

Con turbinas de gas De ciclo combinado

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o Central elctricaUna central elctrica es una instalacin capazde convertir la energa mecnica, obtenidamediante otras fuentes de energa primaria,en energa elctrica

Para realizar la conversin de energa mecnica en elctrica, se emplean unosgeneradores, ms complicados que los que acabamos de ver en la pregunta anterior, queconstan de dos piezas fundamentales:

El estator: Armadura metlica, que permanece en reposo, cubierta en su interior por unos hilos de cobre, que forman diversos circuitos.

El rotor: Est en el interiordel estator y gira accionadopor la turbina. Est formadoen su parte interior por uneje, y en su parte msexterna por unos circuitos,

que se transforman enelectroimanes cuando seles aplica una pequeacantidad de corriente

Carbn yfsiles

Otras

Hidralicas

Nucleares

Las Centrales Elctricas

Centrales HidroelctricasFueron las primeras centrales elctricas que se construyeron.Una central hidroelctrica es aquella en la que la energa potencial del agua almacenadaen un embalse se transforma en la energa cintica necesaria para mover el rotor de ungenerador, y posteriormente transformarse en energa elctrica

1. Agua embalsada2. Presa3. Rejas filtradoras4. Tubera forzada5. Conjunto de gruposturbina-alternador6. Turbina7. Eje8. Generador9. Lneas de transportede energa elctrica10. Transformadores

o CENTRAL TRMICA produce energa elctrica, es una instalacin en donde la energamecnica que se necesita para mover el rotor del generador y por tanto para obtener laenerga elctrica, se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera.El vapor generado tiene una gran presin, y se hace llegar a las turbinas para que su expansinsea capaz de mover los labes de las mismas.Las denominadas termoelctricas clsicas son de: carbn, de fuel o gas natural. En dichascentrales la energa de la combustin del carbn, fuel o gas natural se emplea para hacer latransformacin del agua en vapor

1.Cinta transportadora 2. Tolva 3. Molino 4. Caldera 5. Cenizas 6. Sobrecalenmtador 7. Recalentador 8. Economizador 9. Calentador de aire 10. Precipitador 11. Chimenea 12. Turbina de alta presin 13. Turbina de media presin 14.Turbina de baja presin 15. Condensador 16. Calentadores 17. Torre de refrigeracin 18. Transformadores 19. Generador 20. Lnea de transporte

de energa elctrica

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Centrales trmicas de combustin.

En estas centrales se obtiene energa elctrica a partir de un combustible: petrleo,gas o carbn.Observa ahora el esquema de una central trmica.

Centrales trmicas nucleares. Si bombardeamos ncleos de tomos de uraniocon neutrones, algunos se parten, dando lugar a ncleos ms pequeos. En esteproceso se emite una gran cantidad de energa (energa nuclear) y de neutronesque, a su vez, pueden romper otros ncleos. Cuando ocurre esto, se produce unareaccin en cadena. Un ncleo produce la fisin de otros ncleos y estos, a suvez, la de otros, y as hasta agotar el combustible. (ver Esquema)

DESCRIPCIN DE UN SISTEMA DE ENERGA ELCTRICAEn general un sistema elctrico est compuesto por:

REDES SECUNDARIAS O REDES DE DISTRIBUCIN DE BAJA TENSINSon redes que, partiendo de los puestos de transformacin citados anteriormente, alimentan directamente los distintos receptores, constituyendo pues, el ltimo escaln en la distribucin de la energa elctrica.Las tensiones generalmente usadas son: 220/127 V. y 380/220 V.

a) PLANTA GENERADORA, en estas centrales, se produce la energa elctrica que puede ser trmica e hidrulica. Generalmente la corriente es alterna, trifsica a 50 c/s los generadores (alternadores) pueden entregar su tensin de salida Ej. 10 KV

b) SUBESTACION ELEVADORAS. La electricidad producida setransforma en subestaciones para ser conducida por las redes detransmisin de A.T. se eleva la tensin para disminuir las perdidas porEfecto Joule (P= I2 R), considerando la potencia P = UI, por lo que sereduce la perdida

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c) SISTEMA DE TRANSMISION. Las lneas que constituyen la red primariade transmisin tiene el objeto transportar las largas distancias a los centrosde consumo, las lneas de transporte de C.A. son tensiones de 69, 115, 150,380 KV segn su longitud e importancia de transmisin

d) SISTEMA DE DISTRIBUCION la red de distribucin secundaria estodava M.T. 6,6, 10, 15, 30 KV , los sistemas de distribucin puedentransformarse en diversas formas de distribucin (C.C)

e) CARGA la entrega de energa a los usuarios se efecta por redes dedistribucin secundaria de B.T. alumbrado, domestico a tensiones de 10,220 V y 380 V para maquinas industriales

DETERMINACIN DE LNEAS TRANSMISIN A DISTANCIA Las lneas de transmisin tienen un comportamiento distinto segn sea su geometra, los materiales utilizados para los conductores y dielctrico.Las propiedades determinan los valores de los parmetros de las lneas, los cuales son:

Resistencia Inductancia Conductancia Capacitancia

Ejemplo una central generadora de C.C. de 200 Kw/ 230V. Calcular la seccinnecesaria de material Cu, para la transmisin al consumidor a una distancia de10 Km. perdida porcentual 10 % de potencia transmitida Ley Kelvin

I=

P = 2 I2R R =

S = peso s/tablas 119,8 Kg NO

Si sustituimos la central generadora de C.C. de B.T, por otro de C.A.de 200 Kw/230V. Calcular la seccin necesaria de material Cu, para la transmisin alconsumidor a una distancia de 10 Km. Con un coeficiente de transformacin de1:43,4.; y una Pp =20 KwUL = U* Coef = 230 * 43,4 = 10000 V

I =

R =

S = Seccin razonable de uso para la transmisin a distancia

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TRANSMISIN CON CORRIENTE ALTERNAEl invento del transformador (Michael Faraday, tambin creador del motor elctrico y del dinamo) hizo posible la elevacin eficiente y econmica del voltaje utilizando sistemas de corriente alterna.Comparando el costo de los conductores de un sistema monofsico de dos hilos conun sistema trifsico de tres hilos, se puede ver que el costo de los cables de unsistema trifsico es aproximadamente la cuarta parte que el que corresponde alsistema monofsico.

Potencia y energa en circuitos trifsicos

Las prdidas totales en las lneas sern

La IC a la corriente, RC a la resistencia, AC a la seccin de un conductor y ACT a la seccin total de la lnea de corriente continua.

La con IA a la corriente, RA a la resistencia, cos FI o factor de potencia, AA a la seccin de un conductor y SAT a la seccin total de la lnea de corriente alterna trifsica.

Si se toma en cuenta que la seccin total para la lnea de corriente continua es ACT = 2 AC y que para la lnea trifsica es AAT = 3AA , se obtiene:

Resulta que:

De la tabla se puede deducir que

El transporte con corriente alterna trifsica con factores de potencia comprendidos entre 0,886 y 1, es ms conveniente porque se utiliza menos cantidad de conductor.

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Tipos de cargas

Cargas resistivasEn las cargas resistivas como las lmparas incandescentes,el voltaje y la corriente estn en fase. Por lo tanto, f = 0 En este caso, se tiene un factor de potencia unitario.

Cargas inductivasEn las cargas inductivas como los motores y transformadores,la corriente se encuentra retrasada respecto al voltaje. Por lo tanto, f < 0 En este caso se tiene un factor de potencia retrasado.

Cargas capacitivasEn las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. Por lo tanto, f > 0 En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.

Factor de potencia Vs ngulo fi

Problemas tcnicos: Prdidas en un conductor VS factor de potencia

Mayor consumo de corriente. Aumento de las prdidas en conductores. Sobrecarga de transformadores, generadores y lneas de distribucin. Incremento de las cadas de voltaje.

Problemas econmicos: Incremento de la facturacin elctrica por mayor consumo de corriente. Penalizacin de hasta un 120 % del costo de la facturacin.

Beneficios por corregir el Factor de Potencia Beneficios en los equipos: Disminucin de las prdidas en conductores. Reduccin de las cadas de tensin. Aumento de la disponibilidad de potencia de

transformadores, lneas y generadores. Incremento de la vida til de las instalaciones.

Beneficios econmicos: Reduccin de los costos por facturacin elctrica. Eliminacin del cargo por bajo factor de potencia. Bonificacin de hasta un 2.5 % de la facturacin cuando se

tenga factor de potencia mayor a 0.9Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de reactivos se puede reducir e incluso anular si se colocan capacitores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.

Compensacin del Factor de Potencia

Los tipos de compensacin en paralelo ms empleados:a) Compensacin individualb) Compensacin en grupoc) Compensacin central

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MejoradefactordepotenciaCondensadorpararedesMonofsicos

P=potenciadelcondensadorenKVARU=tensinentrefases(delnea)F=Frecuenciadelared

ConexinTriangulo()ConexinEstrella

Frmulaparacualquiertensin

Clculo de los kVARs del capacitor

Potencia reactiva (kVAR)

Potencia reactiva:Potencia reactiva requerida para elevar el FP1 a un FP2

Correccin de potencia reactiva debida al voltaje

V1 = Voltaje de lneaV2 = Voltaje de diseo banco de capacitores

Ejemplo:

Cargos y bonificaciones mximasFP = 0.30 Penalizacin mxima 120%FP = 1.00 Bonificacin mxima 2.5% Compensacin individual de transformadores- De acuerdo con las normas tcnicas para instalaciones elctricas, la potencia reactiva (KVAR) de los capacitores, no debe exceder al 10% de la potencia nominal del transformador

EjemploSe tiene un motor trifsico de 20 KW operando a 440 V, con un factor de potencia de 0.7,si la energa se entrega a travs de un alimentador con una resistencia total de 0.166 Ohms

calcular:a) La potencia aparente y el consumo de corrienteb) Las prdidas en el cable alimentadorc) La potencia en KVAR del capacitor que es necesario para corregir el F.P. a 0.9d) Repetir los incisos a) y b) para el nuevo factor de potenciae) La energa anual ahorrada en el alimentador si el motor opera 600 h/mes

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CALIDAD DEL SERVICIO DE SUMINISTRO DE ENERGA ELCTRICA

Nmero de interrupciones: el nmero de interrupciones total ser la suma de todas lasinterrupciones habidas durante un plazo determinado.

Para que las interrupciones se califiquen de programadas, las empresas distribuidorasdebern solicitar la correspondiente autorizacin del rgano competente de energa de la

Administracin autonmica correspondiente con una antelacin mnima de setenta y doshoras, no computndose a tales efectos los sbados, domingos o festivos. La autorizacinse entender otorgada si transcurridas cuarenta y ocho horas desde la solicitud no sepone objecin a la interrupcin.

Las interrupciones programadas debern ser comunicadas a los afectados con unaantelacin mnima de veinticuatro horas,

Tiempo de interrupcin: el tiempo transcurrido desde quese inicia la interrupcin hasta que finaliza, medido en horas.El tiempo de interrupcin total ser la suma de todos lostiempos de interrupcin durante un plazo determinado.

La calidad de servicio es el conjunto de caractersticas tcnicas y comerciales inherentes al suministro elctrico exigles por los consumidores y por los rganos componentes de la administracin.La determinacin de la continuidad del suministro se basan en dos parmetros

BIBLIOGRAFIA

Titulo: Fundamentos de Electricidad Autor: Milton Gussow Editorial McGRAW HILL

Titulo: 570 Problemas de EletricidadAutor: Pablo Marco Sancho F Editorial Gustavo Gili

Titulo: Curso Bsico de electricidad Autor: William H Time Editorial Jose Monteco

Titulo: Electrotecnia General y Aplicada .Autor: Moller Wer Editorial Labor S.A

Titulo: Circuitos Trifsicos y Problemas ResueltosAutor: Alfonso Bachiller Soler Sevilla Editorial Universidad

Ramn Cano GonzalesNarciso Moreno Alfonzo

Gracias por su atencin Energa en Soluciones

El que aprende y aprende y no prctica lo que aprende, es como el que ara y ara y nunca siembra.

(Platn)