Investigación Unidad II. Ramón Portugal Antonio de Jesús

7/23/2019 Investigacin Unidad II. Ramn Portugal Antonio de Jess

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Subestaciones Elctricas

I n s t i t u t o T e c n o l g i c od e M i n a t i t l n

Equipos SecundariosInvestigacin sobre los equipos secundariosexistentes en una subestacin elctrica.


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Subestaciones Elctricas I.E.M.


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Instituto Tecnolgico de Min

DEPARTAMENTO DE METAL-MECNICA.

INGENIERA ELECTROMECNICA

MATERIA: SUBESTACIONES ELCTRICAS.

INVESTIGACIN UNIDAD II

EQUIPOS SECUNDARIOS EN LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS.

CATEDRTICO:

ING. CARLOS HCTOR ZRATE SIBAJA.

GRUPO: AK 8-1

PRESENTA:

RAMN PORTUGAL ANTONIO DE JESS.

Minatitln, Veracruz. A 21 de Mayo de 2013


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ndice INTRODUCCIN ........................................................................................................................................... 6

OBJETIVOS ................................................................................................................................................... 7

OBJETIVOGENERAL............................................................................................................................................. 7 OBJETIVOS ESPECFICOS........................................................................................................................................ 7

2.1 TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO ............................................................................................... 9

2.1.1 TRANSFORMADORES DE CORRIENTE ................................................................................................ 12

DESCRIPCIN DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. ......................................................................................... 14 Ejemplo de las partes de un transformador de corriente. ....................................................................... 15

PLACA DE CARACTERSTICAS................................................................................................................................ 16 ELECCIN DE UN TRANSFORMADOR DECORRIENTE.................................................................................................. 17

2.1.2 TRANSFORMADORES DE POTENCIA (TPS) ........................................................................................ 20

TRANSFORMADOR DEPOTENCIAL......................................................................................................................... 21 CRITERIOS PARA SELECCIONAR UNTRANSFORMADOR DEPOTENCIAL(TP). ................................................................... 22

Errores en los transformadores de potencial ........................................................................................... 22

2.2 BANCO DE BATERAS. ........................................................................................................................... 25

BATERIA DE TIPO CIDA...................................................................................................................................... 27 COMPONENTES DE UNA BATERA TIPO CIDA.......................................................................................................... 28 OPERACIN DE UNA CELDA DE TIPO CIDO............................................................................................................. 29 PARTES PRINCIPALES DE UNA BATERIA ALCNICA...................................................................................................... 31 CONEXION DELBANCO DE BATERIAS. .................................................................................................................... 32

Conexin en Serie ..................................................................................................................................... 32

CONEXIN ENPARALELO.................................................................................................................................... 34 REGLAS PARACONECTAR EN SERIE-PARALELO UNBANCO DEBATERIAS........................................................................ 35 Seleccin de un cargador ........................................................................................................................ 38

2.3 BANCO DE CAPACITORES ..................................................................................................................... 40

PRINCIPALES RAZONES PARA CORREGIR EL FACTOR POTENCIA CONCAPACITORES............................................................ 41 2.4 TABLEROS DE TRANSFERENCIA................................................................................................. 42

2.4 TABLEROS DE TRANSFERENCIA ............................................................................................................ 43

FUNCIONES PRINCIPALES DE UN TABLERO DE TRANSFERENCIA. .................................................................................... 44 2.5 MANTENIMIENTO A EQUIPO SECUNDARIO.............................................................................. 46

2.5 MANTENIMIENTO A EQUIPO SECUNDARIO .......................................................................................... 47 MANTENIMIENTO PREVENTIVO. ........................................................................................................................... 47 MANTENIMIENTO CORRECTIVO. ........................................................................................................................... 47 PASOS A SEGUIR EN EL MANTENIMIENTO A EQUIPO SECUNDARIO. ............................................................................... 47 SEGURIDAD PARA LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS................................................................................................... 48 MANTENIMIENTO PREVENTIVO A BANCO DE CAPACITORES. ........................................................................................ 48 MANTENIMIENTO PREVENTIVO A BANCO DE BATERAS. ............................................................................................. 49


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Reglas generales de seguridad del mantenimiento a bateras con lquido. ............................................ 50

CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 51

ANEXOS ..................................................................................................................................................... 52

BIBLIOGRAFAS .......................................................................................................................................... 55


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Introduccin

A travs de la existencia del hombre ha realizado investigaciones con el fin de

buscar su satisfaccin y su comodidad a travs del da con da. Muchos fueron lospioneros de esta idea en el mbito de la elctricidad, entre los que mas destacanmas recientemente es Nikola Tesla, y anteriormente Michael Faraday. Tesla consus ideas y proyectos, el principal fundador de la corriente alterna y losdispositivos que se usan hoy en da. Thomas Alva Edison igualmente fue pioneroen este rubro.

Las subestaciones elctricas, como se ha analizado en temas anteriores, son

instalaciones arregladas con equipos de potencia con el afn de poder reducir oelevar el nivel de tensin generado anteriormente en otra planta, para poder facilitar su distribucin en la demanda de cargas tanto en empresas comodomiciliado particular.

Para llevar a cabo el trabajo de transmisin y distribucin de voltaje en lassubestaciones elctricas, asi como la proteccin de estas, son necesarios equipostanto primarios, como transformadores, interruptores, cuchillas, fusibles,

apartarrayos etc., as como los secundarios, que son los que se analizarn eneste documento.


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Objetivos

Objetivo General

Darle al lector una gua para que conozca los fundamentos sobre los equipossecundarios existentes en las subestaciones elctricas, tales como banco debaterias, capacitores, tableros, etc.

Objetivos especficos

Determinar los equipos secundarios. Explicar los equipos secundarios de las subestaciones. Establecer los funcionamientos de equipos secundarios.


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2.1TRANSFORMADORES

DE INSTRUMENTO


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2.1 Transformadores de Instrumento

El transformador de medida se define como un transformador especial

destinado a reducir las magnitudes de voltaje o de corriente existentes en unalnea de transmisin o de alimentacin de energa de alta tensin a valoresapropiados para ser medidos o censados por medidores de energa, rels ocircuitos de control.

Los transformadores de instrumento son aquellos equipos transformadorespara la alimentacin de equipos de medicin, control y/o proteccin. Estos se

dividen en 2 clases, transformadores de corriente y transformadores de potencial.

Su uso es debido para:

Reducir en forma precisa, a travs de la transformacin, la magnitud de lacorriente primaria o del voltaje del circuito a valores que sean ms fciles de

manipular por razones de seguridad de personal.

Para aislar el equipo secundario (instrumentos de medicin y/o proteccin) de

los voltajes primarios que son peligroso.

Para dar a los usuarios mayor flexibilidad en la utilizacin del equipo, enaplicaciones tales como: medicin y proteccin, y para revisar la convivencia yposibilidad de aplicar el mismo tipo de transformador de instrumento paraaplicaciones simultneas en medicin y proteccin.

Los aparatos de medida y los rels de proteccin no pueden soportar, por logeneral, ni elevadas tensiones ni elevadas corrientes, ya que de lo contrario seencarecera sobremanera su construccin. Por otra parte es conveniente evitar lapresencia de elevadas tensiones en aquellos dispositivos que van a estar alalcance de las personas y que resultan en ser peligrosas.


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Son stas las principales razones para la utilizacin de los transformadores demedida y proteccin, a travs de los cuales se pueden llevar seales de tensin ycorriente, de un valor proporcional muy inferior al valor nominal, a los dispositivosde medida y proteccin. Se consigue adems una separacin galvnica(separacin de partes funcionales de un circuito elctrico para prevenir el traspaso

de portadores de carga), (entre las magnitudes de alta y baja tensin), de loselementos pertenecientes a los cuadros de mando, medida y proteccin con lasconsiguientes ventajas en cuanto a seguridad de las personas y del equipamiento.

Como las mediciones y el accionamiento de las protecciones se hallanreferidas, en ltima instancia, a la apreciacin de tensin y corriente, se disponede dos tipos fundamentales de transformadores de medida y proteccin:

Transformadores de tensin.Transformadores de corriente.

Normalmente estos transformadores se construyen con sus secundarios, paracorrientes de 5 1 A y tensiones de 100, 110, 100/ 3 , 110/ 3 V. Lostransformadores de corriente se conectan en serie con la lnea, mientras que losde tensin se conectan en paralelo, entre dos fases o entre fase y neutro.


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Los transformadores de corriente se pueden fabricar para servicio interior oexterior. Los de servicio interior son ms econmicos y se fabrican para tensionesde servicio de hasta 36 kV, y con aislamiento en resina sinttica. Los de servicioexterior y para tensiones medias se fabrican con aislamiento de porcelana yaceite, o con aislamientos a base de resinas que soportan las condicionesclimatolgicas. Para altas tensiones se continan utilizando aislamientos a basede papel y aceite dentro de un recipiente metlico, con aisladores pasatapas deporcelana. Actualmente se utilizan resinas dentro de un aislador de porcelana, ogas SF 6 y cubierta de porcelana.

La tensin del aislamiento de un transformador de corriente debe ser, cuandomenos, igual a la tensin ms elevada del sistema al que va a estar conectado.

Los transformadores de corriente pueden ser de medicin,de proteccin, o mixtos.

Transformador de medicin. Los transformadores cuyafuncin es medir, requieren reproducir fielmente la magnitud yel ngulo de fase de la corriente. Su precisin debegarantizarse desde una pequea fraccin de corriente nominal

del orden del 10%, hasta un exceso de corriente del orden del20%, sobre el valor nominal.

Transformadores de proteccin . Los transformadorescuya funcin es proteger un circuito, requieren conservar sufidelidad hasta un valor de veinte veces la magnitud de lacorriente nominal, cuando se trata de grandes redes con altas corrientes puedeser necesario requerir treinta veces la corriente nominal.

Transformadores mixtos . En este caso, los transformadores se disean parauna combinacin de los dos casos anteriores, un circuito con el ncleo de altaprecisin para los circuitos de medicin y uno o dos circuitos ms, con susncleos adecuados, para los circuitos de proteccin.


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Descripcin de los transformadores de corriente.

Los componentes bsicos son:

Aislamiento externo: el aislamiento externo consta de una envolventecermica con una lnea de fuga lo suficientemente larga como paraque ningn arco pueda contornear bajo condiciones decontaminacin, como lluvia, niebla, polvo, etc.

Aislamiento interno: puede variar segn sus caractersticasconstructivas. Un caso es aqul en que las partes activas semoldean en resina de epoxy que las fija, las separa y las asla,existiendo una cmara de aire entre el aislamiento externo deporcelana y el cuerpo de resina. Esta cmara se sellahermticamente con juntas de caucho nitrlico y se la rellena conaceite aislante o gas SF 6.

Ncleo: los transformadores de intensidad, tanto de medidacomo de proteccin, se construyen con ncleos de chapamagntica de gran permeabilidad. Cabe diferenciar que cuando unncleo va destinado para un transformador de medida se utiliza unachapa de rpida saturacin, mientras que si va destinado para proteccin, lachapa a utilizar ser de saturacin dbil o lenta.

Arrollamiento primario: es de pletina de cobre electroltico puro, en barrapasante o formando varias espiras distribuidas por igual alrededor del ncleo.Existe la posibilidad de construir el arrollamiento partido con acceso a losextremos de cada parte para que a base de realizar conexiones en serie o paralelode las partes del arrollamiento, se puedan obtener diferentes relaciones detransformacin.

Arrollamiento secundario: es de hilo de cobre electroltico puro, esmaltado,uniformemente distribuido alrededor del ncleo. Existe la posibilidad de cambio de


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relacin de transformacin por tomas secundarias. Es el arrollamiento quealimenta los circuitos de intensidad de los instrumentos de medida, contadores, yrels.

Bornes terminales primarios: pueden ser de latn, bronce o aluminio, estnampliamente dimensionados y son de forma cilndrica, planos o con tornillos.

Bornes terminales secundarios: son de latn y se hallan alojados e n una cajade bornes de baja tensin estanca.

Ejemplo de las partes de un transformador de corriente.1. Diafragma.

2. Domo metlico.3. Indicador de nivel de aceite.

4. Bornes terminales primarios.

5. Arrollamiento primario.

6. Arrollamiento secundario.

7. Aislamiento de papel aceite.8. Aceite aislante.

9. Bushing interno.

10. Soportes aislantes.

11. Aislador de porcelana.

12. Conexiones secundarias.13. Grampas sujecin aislador.

14. Caja de terminales secundarios.

15. Base metlica de fijacin.


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Placa de caractersticas

Los transformadores de intensidad de corriente, deben llevar una placa de

caractersticas, indeleble, en la que deben figurar, las siguientes indicacionessegn norma IEC (International Electrotechnical Comisin) 60185.

a) Nombre del constructor o cualquier otra marca..b) Nmero de serie y designacin del tipo.c) Corrientes nominales primaria y secundaria en amperes (400/5 A).d) Frecuencia nominal en Hz.e) Potencia de precisin y clase de precisin correspondiente a cada

ncleo.f) Tensin ms elevada de la red (145 kV).g) Nivel de aislamiento nominal (275/650 kV).h) Condiciones de Servicio

Los transformadores son apropiados para su empleo bajo las siguientescondiciones de servicio, segn IEC 60185.

Temperatura AmbienteTemperatura mxima 40 CValor mximo de la media en 24 hrs 35 CTemperatura Mnima Transformadores para interiores -5 CTransformadores para intemperie -25 CHumedad Relativa del aire Transformadores para interiores Hasta 70%Transformadores para intemperie Hasta 100%


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Eleccin de un transformador de Corriente

Es conveniente, para una correcta instalacin de un transformador de

corriente, un estudio detallado para la eleccin del mismo, del cual depender elfuncionamiento y segundad de la instalacin. Se recomienda seguir las siguientespautas:

Tipo de instalacin: si es de interior o intemperie. Se deber tener en cuenta laaltitud para alturas superiores a 1,000 metros sobre el nivel del mar.

Nivel de aislamiento: definido por tensin mxima permanente admisible deservicio en kV.

Relacin de transformacin nominal: las relaciones de transformacin nominaldebern ser normalizadas, tal y como quedan indicadas en la norma IEC. Serecomienda no seleccionar un transformador de corriente con una corrienteprimaria excesivamente elevada con respecto a la que le corresponda, dado quede ello depende que se mantenga la precisin del transformador. En caso de quesea necesario recurrir a un sobre dimensionamiento del valor de intensidadprimaria, a la doble y a la triple relacin y a la gama extendida en caso que seanecesario.

Clase de precisin: se seleccionar la clase de precisin en funcin de lautilizacin que vaya a recibir el transformador. Las clases de precisin quedanreflejadas en las tablas dadas.

Potencia nominal : segn la carga a conectar en el secundario se adoptaruno de los valores de potencia de precisin especificados en la norma. Conviene

no sobredimensionar excesivamente la potencia del transformador. Si elsecundario tiene una carga insuficiente, se puede intercalar una resistencia paracompensar.

Frecuencia nominal: si no se especifica otra distinta, se tomar por defecto60 Hz en Amrica o 50 Hz en Europa.


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Nmero de secundarios: si se desea realizar medida y proteccin a partir deun mismo transformador, sern necesarios tantos secundarios como usos sedeseen obtener del mismo.

Resistencias a los esfuerzos trmicos y dinmicos: vendrn determinadospor los respectivos valores de intensidad limite trmica e intensidad lmitedinmica. Conviene no sobredimensionar estos valores para no encarecer muchoel transformador.


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2.1.2TRANSFORMADORESDE POTENCIAL (TPs)


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2.1.2 Transformadores de potencia (TPs)

Son aquellos transformadores en donde su funcin principal es detransformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente y se utilizan paraalimentar instrumentos de medicin, control y/o proteccin querequieran seales de voltajes.

Se construyen con un devanado primario y un secundario generalmente de115 volts, su capacidad es baja (15 a 60 VA), al igual que los TC s los aisladoresdeben de ser de muy buena calidad y se utilizan los mismos que los elaborados detransformadores de corriente. Tambin se conecta en cualquiera de las

conexiones trifsicas conocidas.

Partes de un transformador de Potencial general


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Transformador de Potencial

Como segunda definicin, son aparatos en donde la tensin secundaria dentrode las condiciones normales de operacin es prcticamente proporcional a latensin primaria, aunque un poco desfasada. Su principal funcin es transformar latensin y aislar los instrumentos de proteccin y medicin conectados a loscircuitos de alta tensin. El primario del transformador se conecta en paralelo alcircuito por controlar y el secundario en paralelo con las bobinas de tensin de losaparatos de medicin y proteccin.

Es el transformador diseado para suministrar la tensin adecuada a losinstrumentos de medicin como los voltmetros, frecuencmetros, wattmetros,watthormetros, etc., as como a los aparatos de proteccin como los relevadores;en el cual la tensin secundaria es proporcional a la tensin primaria y defasadarespecto a ella un ngulo cercano a cero.

Las terminales del devanado primario del transformador de potencial seconectan a las dos lneas del sistema donde se necesita medir el alta tensin y losinstrumentos de medicin se conectan en paralelo a las terminales del secundario.

Su funcin es brindar una imagen proporcional en magnitud con el mismo ngulode tensin existente en el circuito de potencia conectado. Existen 2 tipos uno detipo inductivo (T.P.) y otro de tipo capacitivo (D.P.).

Representacin del transformador de potencial en un diagrama unifilar.


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Criterios para seleccionar un Transformador de Potencial (TP).

a) Funcin a desempear.

b) Relacin de Transformacin.c) Clase de Precisin.d) Tolerancia.e) Tensin Nominal.

Errores en los transformadores de potencial

En los transformadores de potencial existen 2 tipos de errores que afectan a laprecisin de las medidas hechas con transformadores de potencial.

Error de relacin: Es la diferencia entre la relacin verdadera entre latensin del primario y secundario y la relacin indicada en la placacaracterstica.Error de ngulo: Es la diferencia en la posicin de la tensin aplicada ala carga secundaria y la tensin aplicada al devanado primario.

El error de ngulo se representa con el smbolo (g), est expresado enminutos y se define como positivo cuando la tensin aplicada a la carga, desde elterminal secundario marcado al no marcado, est adelantada respecto a la tensinaplicada al primario desde el terminal marcado al no marcado.

Clasificacin de los errores.

En el transformador de potencial interesa que los errores en la relacin detransformacin y los errores de ngulo entre tensin primaria y secundaria semantengan dentro de ciertos limites. Esto se obtiene sobredimensionando tanto elncleo magntico como la seccin de los conductores de los enrollados.


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La magnitud de los errores depende de la caracterstica de la cargasecundaria que se conecta al transformador de potencial.

Para su clasificacin desde el punto de vista de la precisin (error mximo en

la relacin de transformacin) las diversas normas sobre transformador depotencial exigen que los errores se mantengan dentro de ciertos valores paradeterminadas caractersticas de la carga.


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2.2 BANCO DEBATERAS


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2.2 Banco de Bateras.

El bando de bateras es un conjunto de acumuladores que, mediante los

cargadores de bateras, almacenan corriente directa a partir de la corrientealterna de la subestacin. Se utilizan como alimentacin de emergencia de las

cargas y circuitos de servicios propios cuando existen fallas o se da mantenimiento

a los cargadores de bateras o en las alimentaciones de corriente alterna de lassubestaciones, con la nica diferencia que estos se destinan para alimentar lascargas de corriente directa.

Son bancos de bateras estacionarios con capacidad para suministrar potenciaen corriente directa a los esquemas de proteccin, control, sealizacin y todo loque requiera de corriente directa a travs de centros de carga. como se muestraen la siguiente figura.

Banco de Bateras


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El sistema de banco bateras se utiliza para energizar los siguientes equipos :

1.-Protecciones2.-Lmparas piloto

3.-Cuadro de Alarmas

4.-Registrador de eventos

5.-Circuito de transferencia de potenciales

6.-Sistemas contra incendio

7.-Equipo de onda portadoran (OPLAT)

8.-Equipos de micro onda

9.-Control de Disparo de los interruptores de alta tensin y baja tensin

10.-Control de Apertura de los interruptores de alta tensin y baja tensin

11.-Control de los seccionadores

12.-Sistemas de iluminacin de emergencia

13.-Sistemas ininterrumpido de energa (UPS)

Estos bancos de bateras deben estar alimentados por su cargador-rectificador que convierte la corriente alterna en corriente directa para la carga delos mismos.

Las bateras, que se utilizan en las subestaciones son del tipo de electrolitopueden ser cidas o alcalinas.


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Bateria de tipo cida

Cada celda est formada por las siguientes partes:

Recipiente. Es un envase que puede ser poliestireno transparente. O devidrio, que ofrece la ventaja de permitir la inspeccin visual de los elementosinteriores. Dentro del recipiente se localizan las placas activas, el electrolito ylos separadores.

Placas. Las placas positivas estn formadas por dixido de plomo (PbO2)y pueden estar fabricadas en dos formas:

Placa plana empastada de una masa de dixido de plomo. Este tipo se utilizaen la industria automotriz por ser ms barata, pero es de menor duracin, ya quecon el uso y la vibracin se va disgregando la pasta.

Placa multitubular. Formada por una hilera de tubos fabricados con malla defibra de vidrio trenzada, dentro de los cuales se introduce una varilla de aleacinde plomo. Al unir todos los tubos en su parte superior queda formada la placa.

Este mtodo tiene la ventaja de producir mayor energa por unidad de peso yadems evita la sedimentacin del material activo, por lo que llega a tener unaduracin de hasta 20 aos. Las placas negativas son planas en ambos casos, yestn formadas por plomo puro.

Separadores. Son los elementos aislantes que mantienen separadas lasplacas positivas de las negativas. Son lminas ranuradas. Fabricadas dehule microporoso para permitir la circulacin del electrolito, sin que este

afecte qumicamente.Electrolito. Est formado por cido sulfrico diluido en agua. Cuando la celda

tiene carga elctrica completa, la densidad del electrolito es de 1.21.


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Componentes de una batera tipo cida

En las siguientes figuras se muestra los componentes que integran a la bateria

de tipo acido.

Partes que componen a una bateria del tipo cido


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Operacin de una celda de tipo cido

Cuando una celda est completamente cargada, en la placa positiva haydixido de plomo y en la negativa solamente plomo. Ambas placas estn baadaspor el electrolito.

Al cerrarse el circuito exterior de la batera, comienza la liberacin de laenerga elctrica almacenada, y el radical sulfato (SO4) del electrolito, se combinacon el plomo contenido en las placas, transformndose en sulfato de plomoy diluyndose el electrolito.

Ventajas :

Bajo costo.Fcil fabricacin.Desventajas:No admiten sobrecargas ni descargas profundas, viendo seriamentedisminuida su vida til.

Altamente contaminantes.Baja densidad de energa: 30 Wh/kg.Peso excesivo, al estar compuesta principalmente de plomo.Voltaje proporcionado: 2 V Densidad de energa: 30 Wh/kg.


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Caractersticas del recinto de alojamiento del banco de bateras deltipo cido.

En los cuartos en donde se instalan las bateras del tipo cido, deben estar provisto de un extractor de gases, que deber ponerse en funcionamiento antesde la apertura de la puerta de entrada del personal, con el fin de eliminar laposibilidad acumulacin de hidrgeno que se desprende durante la descargaintensa de las bateras que, en presencia de alguna chispa originada en la ropa dela personal (electricidad esttica) que entra, puede provocar una explosin.

Los locales destinados a bateras deben ser secos, bien ventilados y sinvibraciones que puedan originar desprendimientos excesivos de gases y desgasteprematuro de las placas. La temperatura ambiente debe variar entre los 5 C y 25C. La instalacin elctrica deber ser del tipo anti-explosiva. El suelo debe ser aprueba de cido o lcali, segn sea el tipo de batera y deber tener una ligerapendiente con un canal de desage, para evacuar rpidamente el lquido que sepueda derramar o el agua de lavado. Las paredes techo y ventanas debenrecubrirse con pintura resistente al cido o los lcalis segn se trata.

Bateras tipo alcalino

La descripcin es practicante igual que lasde tipo cido, por lo tanto conviene describir las diferencias, utilizando una celda de nquel-cadmio.


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Partes principales de una bateria alcnica

Recipiente. Son de plstico opaco y tienen el inconveniente de no permitir lainspeccin ocular del interior.

Placa positiva. Est formada por una hilera detubos de malla de acero, que contiene hidrxido denquel.

Placa negativa. Es igual a la positiva, perorellena de xido de cadmio, el cual se reduce acadmio metlico durante el proceso de carga.

Separadores. Se usan barras de hule o depolietileno.

Electrolito. Es una solucin de hidrxido depotasio, con una densidad que oscila entre 1.6 y 1.9a 25C, oscilacin que no se debe a la cargaelctrica de la celda.

La vida de la Batera del tipo alcalino es de 25 aos, en promedio, que dura lavida de estas celdas se hace necesario cambiar el electrolito unas tres veces,debido al envejecimiento que se produce por el dixido de carbono dela atmsfera.

Ventajas

Larga Vida.Reacciona de manera eficiente frente a fuertes descargas.Mnimo mantenimiento.Facultad de aceptar altos regmenes de carga.Excelente desempeo frente a los diferentes cambios de temperatura.Resistentes a los abusos elctricos y mecnicos.Fciles de Instalar.


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Puede soportar un almacenamiento prolongado.Buenas caractersticas de servicio bajo cargas de flotacin.

Conexion del Banco de baterias.

Existen dos formas de conectar un banco de celdas o bateras de plomo-acido.

a) En serie.b) En paralelo

Conexin en SerieEsta asociacin en serie es la ms conocida. En este caso, el borne positivo o

negativo de una celda o batera, se conecta al borne opuesto de otra de idnticascaractersticas. De esta manera, la asociacin resultante tendr el doble detensin y la misma capacidad que cada celda o batera en forma individual.

Y si agregamos una celda o batera ms a la serie anterior, la tensinresultante ser el triple. Y as sucesivamente. Por ejemplo, una batera de24V/100Ah puede obtenerse asociando en serie 12 celdas individuales de2V/100Ah o dos bateras del tipo monoblock de 12V/100Ah.

Es importante resaltar que las celdas o bateras que se asociarn en seriedeben ser de la misma capacidad y, preferentemente, de la misma marca ymodelo. De no ser as, tanto en la descarga como en la posterior carga, habr uncomportamiento disparejo y esto afectar tanto el desempeo como la vida delconjunto.


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Imagen. Conexin de un banco de baterias conectado en serie.


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Conexin y ejemplo de conexin de un banco de bateras en serie. Referenciandoque deben de ser de la misma capacidad.

Conexin en Paralelo

Asociar en paralelo significa vincular elctricamente bornes de la mismapolaridad. La asociacin en paralelo se utiliza cuando no es posible obtener unabatera de la capacidad deseada. O, a veces, dicha capacidad existe en undeterminado modelo o tipo constructivo y resulta ms econmico utilizar unaasociacin en paralelo de otros modelos ms baratos.

Un caso tpico es el de algunas capacidades intermedias (200, 300 o 400Ahen tensiones de 12 o 24V), donde las mismas se pueden obtener asociando enserie y paralelo bateras monoblock de 100Ah, segn necesidad, y esto resultams econmico que utilizar celdas de 2V y de la capacidad deseada.

Conexin en paralelo de un banco de bateras.


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Reglas para Conectar en serie-paralelo un Banco de Baterias

Solo deben asociarse en paralelo series completas. La conexin en paralelo

de celdas o bateras intermedias de una serie est totalmente desaconsejada. Unejemplo aclarar este concepto: supongamos que necesitamos armar una baterade 48V/300Ah y disponemos solo de monoblocks de 12V/100Ah. Lo correcto esformar tres series de cuatro bateras cada una. De esta manera, cada serie tendr48V/100Ah.

Para lograr la batera que necesitamos, lo que debemos hacer ahora esasociar en paralelo los bornes positivo y negativo de cada serie completa (o sea,

los bornes extremos). Y lo que no se debera hacer es asociar en paralelo tresmonoblocks de 12V, para obtener una batera equivalente de 12V/300Ah y luegoasociar en serie cuatro de estos paralelos. Observar que en este segundo casopuede enmascarar celdas o bateras con fallas (por ejemplo, una batera abierta),adems de sobrecargar las conexiones en paralelo.

Al igual que en el caso de las asociaciones en serie, solo se deben utilizar celdas o bateras del mismo diseo (o sea, de la misma marca, del mismo

modelo).

Si esto no se respeta, las celdas o bateras con menor resistencia interna sedescargarn en forma ms profunda.

Las condiciones ambientales entre las diferentes series a asociar en paralelodeben ser tan idnticas como sea posible. Nos referimos a la temperaturaambiente y a las posibilidades para disipar calor. Por ejemplo, si las series a poner en paralelo se encuentran dentro de un gabinete, es fundamental que no hayadiferencias de niveles entre las series. De otra manera se producir un gradientede temperatura que afectar a las que estn a mayor altura.

Las conexiones entre series en paralelo deben proporcionar la mismaresistencia en el recorrido que va del rectificador a cada una de las series, de


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manera de asegurar una distribucin uniforme de corriente. Para lograr esto, eslcito realizar algn truco, como dejar enrollados algunos tramos del cable quealimenta a la serie ms cercana, de manera de compensar la mayor distancia alrectificador de otra de las series.

Si bien no existe una razn terica para limitar el nmero de paralelos, losfabricantes recomiendan que el nmero mximo no sea superior a cuatro o cinco.

La experiencia muestra que es muy difcil reproducir condiciones idnticas enlas conexiones cuando el nmero es mayor. Obtener la capacidad de una bateramediante la asociacin de dos en paralelo (cada una de la mitad de la capacidadnecesaria) es sumamente beneficioso desde el punto de vista de la confiabilidad.

En efecto, en caso de falla de alguna celda en una de las series en paralelo,solo habremos perdido la mitad de la capacidad y, consecuentemente, de laautonoma de funcionamiento en caso de corte de red. Por otra parte, dividir lacapacidad necesaria en dos mitades permite probar por separado a cada una deellas, sin afectar la caracterstica de no interrupcin que todo sistema debemantener.

Conexin Serie-Paralelo de un Banco de Bateraspara 48V DC


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Cargadores de batera

Son los dispositivos elctricos (generadores de cd) o electrnicos que se

utilizan para cargar y mantener en flotacin, con carga permanente, la batera deque se trate, el cargador se conecta en paralelo con la batera.

La capacidad de los cargadores va a depender de la eficiencia de la batera,o sea, del tipo de batera que se adquiera. Para una misma demanda impuesta ala batera, se requiere un cargador de mayor capacidad, si es alcalina, por tener esta una eficiencia menor, de acuerdo con lo visto.

Cargador/rectificador de baterias.


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Ampliacin del panel frontal del cargador rectificador

Seleccin de un cargador

Para seleccionar un cargador es necesario fijar su capacidad de salida enamperes.


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2.3 BANCO DECAPACITORES


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2.3 Banco de capacitores

Los bancos de capacitores de potencia son agrupamientos de unidades

montadas sobre bastidores metlicos, que se instalan en un punto de la red de MT(Media Tensin) con el objetivo de suministrar potencia reactiva y regular latensin del sistema. Adems de corregir el factor de potencia y disminuir la

potencia aparente, la cual genera penalizaciones por el suministrador de energaelctrica y adems de generarle prdidas a la empresa generadora de energaelctrica.

En s, un banco de capacitores o de condensadores toma energa elctrica de

la red y la almacena en forma de campo elctrico (E), una vez cumplen el ciclo decarga, entregan o descargan dicha energa como una corriente (amperios)capacitiva que compensa la corriente magnetizante que consumen las cargasinductivas.

De esa forma se establece una disminucin de la energa reactiva (KVAR-Hora) que consumen las cargas inductivas (bsicamente motores), la cual tiene uncosto (penalizacin) relativamente alto en la factura de compra de la energa.

Otro beneficio (tcnico) es disminuir la corriente total (amperios) consumidapor la carga y de esta forma se mejora la regulacin del voltaje en la red, porquese reduce la cada de voltaje (que originaban las cargas inductivas).

Como expresan los catlogos de ABB, los bancos de capacitores fijos, sonideales para la correccin del factor de potencia en aplicaciones donde la carga nocambia. Los bancos de capacitores fijos estn disponibles hasta 75 KVAR en

240V y hasta 250 KVAR (Kilo Volt-Ampere Reactivo) en 480V.Se comercializan sin o con interruptor principal, el cual es integrado en el

interior del mismo.


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Principales razones para corregir el factor potencia con Capacitoresa) Reducen el monto del recibo de la energa al eliminar penalizaciones

por bajo Factor de Potencia y dan bonificaciones que pueden llegar hasta el 2.5% del total del pago.

b) Disminuyen prdidas por calentamiento en cables, transformadores ymotores.

c) Liberan capacidad instalada en la planta en transformadores y cables.d) Mejoran la regulacin del voltaje en toda la planta o subestacin.e) Evitan desgaste prematuro del equipo por exceso de calentamiento

causado por el bajo voltaje.f) Disminuyen el consumo total de energa incluyendo el de demanda

mxima e instalados correctamente, dan ahorros del 3 al 6% delconsumo total.

Bancos de capacitores


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2.4 TABLEROS DETRANSFERENCIA


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2.4 Tableros de transferencia

El tablero de transferencia es un equipo que permite que la planta elctrica

opere en forma totalmente automtica supervisando la corriente elctrica de la redcomercial.

Tablero de transferencia.

El tablero de transferencia est diseado est diseado para operar en formacontinua para alimentar la carga o cargas conectadas a la unidad bsica detransferencia ya sea con la red comercial o con el respaldo.

El tablero est conformado por una unidad bsica de transferencia, concontactos auxiliares para tener bloqueo de tipo elctrico y con enclavamientomecnico que impide que ambas fuentes cierren al mismo tiempo.

Un tablero de transferencia automtica, en este caso, se encarga de estar censando el estado de la lnea de alimentacin comercial, en tanto la misma se


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encuentre entre los lmites normales, en el momento que la red salga de losvalores normales o exista un corte de la misma, comienza el automatismo para latransferencia. El tablero de transferencia da la orden de arranque al grupoelectrgeno para que arranque.

Funciones principales de un tablero de transferencia.Sus funciones son:

1. Censar el voltaje de alimentacin.2. Dar la seal de arranque a la planta cuando el voltaje falta, baja o sube

de un nivel adecuado.3. Realizar la transferencia de la carga de la red comercial a la planta y

viceversa.4. Dar la seal a la unidad de fuerza para que haga el cambio cuando se

normaliza la alimentacin (re-transferencia).5. Retardar la re-transferencia para dar tiempo a la compaa

suministradora de normalizar su alimentacin.6. Retardar la seal de paro al motor para lograr su enfriamiento.

7. Mandar la seal de paro al motor a travs del control maestro.

8. Mantener cargado el acumulador.9. Permitir un simulacro de falla de la compaa suministradora.


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La finalidad de un tablero de transferencia automtica es la de realizar todaslas operaciones necesarias tanto del grupo electrgeno como de las cargas paramantener alimentado un establecimiento ante la emergencia por falta desuministro proveniente de la compaa elctrica.

En esta seccin disponemos de dos versiones de tableros:

Estndar: el cual posee la correspondiente lgica para la operacin degrupo electrgeno y transferencia de cargas con su respectivasealizacin en el frente del tablero.Full: adems de la lgica, cuenta en su panel con display digital para lamedicin de parametros de Red y grupo.


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2.5 MANTENIMIENTO A

EQUIPO SECUNDARIO


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2.5 Mantenimiento a equipo secundario

Mantenimiento preventivo.Es el ms utilizado y se realiza antes de que ocurra una falla o avera, se

efecta bajo condiciones controladas sin la existencia de algn error en el sistema.

Mantenimiento correctivo.Es el aplicado cuando ocurre una falla o avera inesperada, se efecta bajo

condiciones de riesgo y se estudia el origen del error en el sistema que caus la

falla.

Pasos a seguir en el mantenimiento a equipo secundario.

1. Bajar cada uno de los interruptores principales con que se cuente en ellugar donde se est prestando el servicio, con la finalidad de no averiar instrumentos o daar el sistema elctrico.

2. Solicitud de libranza : se tramita con el ente de comisin suministradorade electricidad para realizar el mantenimiento preventivo y se le

comunica a los consumidores la interrupcin del servicio.3. Limpieza de aislamientos: consiste en limpiar los aislamientos de los

equipos, y este se refiere a lo que es la limpieza de cuchillas fusibles,lijar las reas de contactos, limpieza, verificar el estado en que se

encuentran, limpieza de aisladores de paso, que estos no se encuentrenrotos o despostillados etc.

4. Limpieza de tableros: Consiste en retirar el polvo y la suciedad en losinterruptores principales.

5. Inspeccin de los transformadores secundarios: realizar inspeccinvisual, checar vlvulas, nivel de aceite e inspeccin mediante equipos

especializados (como la cmara termogrfica) para inspeccionar de queel transformador est operando en buenas condiciones.


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Seguridad para las subestaciones elctricasPara evitar las negligencias en las Subestaciones Elctricas se debeconsiderar que:

a) Todas las partes metlicas deben estar al potencial de tierra.b) El rea perimetral debe estar aterrizada en su totalidad.

c) El nivel de aislamiento de los componentes activos de la S.E. deben superar elNivel bsicode Impulso.

d) Toda la capacidad trmica de los aisladores ha de superar los 90C.e) La altura de las barras respecto al suelo ha de ser mayor de 3 metros.

f) No se permite el trnsito de personas por reas de la subestacin que

se encuentren energizadas.g) La distancia mnima entre la cerca perimetral y el transente es de un

1.5 metrosh) Los colores de barras para el bus mnimo segn el voltaje seguridad

para las subestaciones elctricas.

Mantenimiento preventivo a banco de capacitores.

Los siguientes parmetros estn referenciados al mantenimiento a banco decapacitores.

Revisin Visual General del Equipo.Medicin de Voltaje de Alimentacin.Medicin de Corriente por Fase.Medicin de Potencia Reactiva Total.

Revisin y Reapriete de Conexiones.Revisin del Interruptor Principal.Revisin del Contactor.Revisin de Fusibles.


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Otros aspectos dentro del mantenimiento al banco de bateras abarca:

Verificar el nivel de ensin de salida del banco de bateras, convoltmetro de control.

Cortar alimentacin de energa al tablero de control, bajando interruptor principal.Abrir tapa del bastidor de bateras, asegurarla para que esta no caiga yse dae.Limpiar bateras con un trapo y agua.Verificar estado de borneras, conectores y cables, si se encunetransulfatados limpiar con agua hasta dejarlos limpios, informar se serequerira cambio de cables, conectores o bornes.Verfificar el nivel de cido en las bateras, retirando los tapones de cadabatera, agregar el componenete de la batera hasta completar el nivel sifaltara, luego colocar los tapones correctamente y asegurarlos.Cerrar tapa de bastidor de bateras.Verificar el voltaje de salida del banco de capacitores.Proceder a establecer la alimentacin de tensin al tablero de contrlcerrando el interruptor principal.

Recoger equipo y herramienta utilizados en las obras del mantenimiento.

Reglas generales de seguridad del mantenimiento a bateras con lquido.

a) Los trabajadores encargados del mantenimiento a las bateras conlquido debern comprobar que las res de bateras se encuentranadecuadamente ventiladas antes de ejecutar el trabajo.

b) Los trabajadores debern evitar fumar, utilizar fuego abierto, o emplear herramientas que puedan producir chispas, en las proximidades de lasbateras con lquido.

c) Los trabajadores debern utilizar proteccin facial y la piel cuandomanipulen el electrolito de las bateras.

d) No se debern manipular las partes energizaas de las bateras, a no ser que se tomen las precauciones pertinentes para evitar accidentes.


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Conclusiones

Los equipos secundarios existentes en las subestaciones elctricas funcionan

como un medio de prevencin en caso de falla de un suministro elctrico para losequipos elctricos. Adems, se utilizan los elementos de transformacin tanto depotencial o de tensin, as como de corriente, para poder cambiar el nivel detensin y corriente y sea ms viable y segura, la correcta medicin de estosparmetros y algunos otros requeridos.

Por otro lado, los bancos mencionados en este documento son utilizados paradiferentes casos. Se ha analizado que los capacitores al tener carga capacitiva,

son viables para poder corregir el factor de potencia, que en caso de que no seregule o solucione con el banco de capacitores, tiene consecuencias econmicasimportantes, como lo son los aumentos en el consumo de potencia reactiva (VA),que es penalizada, as como el dao a cableado, equipo e instalaciones.

Los bancos de bateras por otro lado almacenan corriente directa a partir dela corriente alterna de la subestacin. Se utilizan como alimentacin de

emergencia de las cargas y circuitos de servicios propios cuando existen fallas o

se da mantenimiento a los cargadores de bateras o en las alimentaciones decorriente alterna de las subestaciones, pero con corriente directa, claro est.


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Anexos


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Transformadores de corriente de uso interior

Transformadores de Potencial de uso interior

Transformadores de Potencial de uso exterior


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Banco de capacitores ABB

Banco de capacitores

Transformadores decorriente (Izq.) y depotencial (Der.)


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Investigación Unidad II. Ramón Portugal Antonio de Jesús

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