Table Ros
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PREFACIO El propósito de este libro es presentar la importancia de los instrumentos eléctricos que se utilizan en los tableros de Medición y Protección. La medición ha sido de gran importancia para la humanidad desde los primeros días de la civilización, cuando se utilizo por primera vez como un medio para cuantificar el intercambio de bienes en los sistemas de comercio por medio del trueque. En la actualidad, los tableros de Medición y Protección, así como los instrumentos y transductores que utilizan tales sistemas, son de suma importancia en una amplia variedad de actividades domésticas e industriales. El crecimiento en cantidad y complejidad de los instrumentos que se utilizan en la industria ha sido importante en especial durante la década de los setenta y ochenta, conforme se han desarrollado diversos esquemas de automatización. Las técnicas de medición fundamentales tales como exactitud, precisión, normalización, se conservan añadiendo una renovación y depuración para incluir nuevas normas desarrolladas. Algunas informaciones que competen a los tableros de Medición y Protección fueron modificadas puesto que tales instrumentos encuentran ya menos aplicación en la electricidad y electrónica moderna. Otras referencias se ofrecen como introductorias a los problemas generales de medición sin agobiar al estudiante con sistemas complicados de medición. La idea de realizar este texto es para que le sirva al estudiante como un apoyo para la parte de medición e instrumentación. EL AUTOR
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PREFACIO
El propósito de este libro es presentar la importancia de los instrumentos eléctricos que
se utilizan en los tableros de Medición y Protección. La medición ha sido de gran importancia
para la humanidad desde los primeros días de la civilización, cuando se utilizo por primera vez
como un medio para cuantificar el intercambio de bienes en los sistemas de comercio por
medio del trueque.
En la actualidad, los tableros de Medición y Protección, así como los instrumentos y
transductores que utilizan tales sistemas, son de suma importancia en una amplia variedad de
actividades domésticas e industriales. El crecimiento en cantidad y complejidad de los
instrumentos que se utilizan en la industria ha sido importante en especial durante la década
de los setenta y ochenta, conforme se han desarrollado diversos esquemas de automatización.
Las técnicas de medición fundamentales tales como exactitud, precisión, normalización, se
conservan añadiendo una renovación y depuración para incluir nuevas normas desarrolladas.
Algunas informaciones que competen a los tableros de Medición y Protección fueron
modificadas puesto que tales instrumentos encuentran ya menos aplicación en la electricidad y
electrónica moderna. Otras referencias se ofrecen como introductorias a los problemas
generales de medición sin agobiar al estudiante con sistemas complicados de medición.
La idea de realizar este texto es para que le sirva al estudiante como un apoyo para la parte de
medición e instrumentación.
EL AUTOR
1
CAPITULO I
TABLERO ELECTRICO
1.1 DEFINICION
Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de
conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con
sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica
dentro de un sistema eléctrico. La fabricación o ensamblaje de un tablero eléctrico
debe cumplir criterios de diseño y normativas que permitan su funcionamiento
correcto una vez energizado, garantizando la seguridad de los operarios y de las
instalaciones en las cuales se encuentran ubicados.
Los equipos de protección y de control, así como los instrumentos de medición, se
instalan por lo general en tableros eléctricos, teniendo una referencia de conexión
y estos pueden ser.
• DIAGRAMA Ò ESQUEMA UNIFILAR
Un esquema o diagrama unifilar es una representación gráfica de una
instalación eléctrica o de parte de ella. El esquema unifilar se distingue de
otros tipos de esquemas eléctricos en que el conjunto de conductores de un
circuito se representa mediante una única línea, independientemente de la
cantidad de dichos conductores. Típicamente el esquema unifilar tiene una
estructura de árbol.
FIG. Nº 01 DIAGRAMA Ò ESQUEMA UNIFILAR DE MEDIA TENSIÓN
2
• DIAGRAMA DE CONTROL
El control automático ha desempeñado una función vital en el avance de la
ingeniería y la ciencia debido a los avances en la teoría y la practica del
control automático. Son muchas las áreas de la industria beneficiadas como
por ejemplo las áreas espaciales, automotrices, médicas y otros.
El diagrama nos da la idea de un desempeño optimo de los sistemas y se ha
dinamizado mejorando la productividad y aligeran la carga de muchas
operaciones manuales y repetitivas.
FIG. Nº 02 DIAGRAMA DE CONTROL
• DIAGRAMA DE INTERCONEXIÓN
Son similares a los diagramas unifilares, solo que en este caso en los
esquemas siempre se hace referencia a las fases a las cuales estarán
conectados todos los circuitos. Pueden incluir símbolos de interruptores
termomagnéticos indicando su capacidad de protección para los circuitos que
protegen.
Los Diagramas de Interconexión o de Conexiones son el complemento
ideal para los diagramas unifilares, con ambos esquemas los electricistas
3
que “leen” un plano pueden saber fácilmente como se distribuye la energía
eléctrica al interior de una residencia o comercio.
En la figura Nº 03, puedes observar que el Neutro pasa limpiamente hacia el
interior de la instalación eléctrica.
Cuando se trata de instalaciones eléctricas monofásicas no aportan
información por lo que se prescinde de ellos.
No hay una Norma Oficial que regule su elaboración por lo que se deja a
criterio del electricista la forma de realizarlos. Pueden hacerse en forma
horizontal y/o vertical, también pueden incluir los lugares que alimentan cada
una de las derivaciones conectadas a las fases.
FIG. Nº 03 DIAGRAMA DE INTERCONEXIÒN
En una instalación eléctrica, los tableros eléctricos son la parte principal, y en
dichos tableros eléctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los
mecanismos de maniobra de dicha instalación. En términos generales, los tableros
eléctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexión,
4
control, maniobra, protección, medida, señalización y distribución, todos estos
dispositivos permiten que una instalación eléctrica funcione adecuadamente.
Dos de los constituyentes de los tableros eléctricos son: el medidor de consumo
(mismo que no se puede alterar) e interruptor, que es un dispositivo que corta la
corriente eléctrica una vez que se supera el consumo contratado.
Es importante mencionar que el interruptor no tiene funciones de seguridad,
solamente se encarga de limitar el nivel del consumo.
Para fabricar los tableros eléctricos se debe cumplir con una serie de normas que
permitan su funcionamiento de forma adecuada cuando ya se le ha suministrado la
energía eléctrica. El cumplimiento de estas normas garantiza la seguridad tanto de
las instalaciones en las que haya presencia de tableros eléctricos como de los
operarios.
Una importante medida de seguridad para los tableros eléctricos es la instalación
de interruptores de seguridad, estos deben ser distintos del interruptor explicado
más arriba. Dichos interruptores de seguridad suelen ser de dos tipos:
termomagnético, que se encarga de proteger tanto el tablero eléctrico como la
instalación de variaciones en la corriente, y diferencial, que está dirigido a la
protección de los usuarios.
Los tableros contienen en su interior equipos eléctricos que a su vez contienen:
Barras de Distribución. Elementos de Protección, Elementos de Señalización,
Elementos de Comando y eventualmente, instrumentos de medida.
1.10 CLASIFICACIÒN
1.1 LOS TABLEROS SE CLASIFICAN:
Según su ubicación y función
Según el uso de la energía eléctrica
SEGÚN SU UBICACIÓN Y FUNCIÓN, TENEMOS LOS SIGUIENTES
TABLEROS:
5
TABLEROS GENERALES (T.G.):
Son los tableros principales de las instalaciones. En ellos estarán montados los
dispositivos de protección y maniobra que protegen los alimentadores y que
permiten operar sobre toda la instalación interior en forma conjunta o
fraccionada.
FIG. Nº 04 TABLERO GENERAL
TABLEROS GENERALES AUXILIARES (T.G.A.):
Son tableros que serán alimentados desde un tablero general y desde ello se
protegen y operan sub.-alimentadores que alimentan tableros de distribución.
FIG. Nº 05 TABLERO GENERAL AUXILIAR
6
TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN (T. D.):
Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permiten
proteger y operar directamente los circuitos en que está dividida la instalación o
una parte de ella. Pueden ser alimentados desde un tablero general, desde un
tablero general auxiliar o directamente desde el empalme.
FIG. Nº 06 TABLERO DE DISTRIBUCIÒN
TABLERO DE PASO (T. P.):
Son tableros que contienen fusibles cuya finalidad es proteger derivaciones que
por su capacidad de transporte no pueden ser conectadas directamente al
alimentador, sub.-alimentador o línea de distribución de la cual está tomada.
FIG. Nº 07 TABLERO DE PASO
7
TABLERO DE COMANDO (T. COM.):
Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permiten
proteger y operar en forma simultanea sobre artefactos individuales o grupos de
artefactos pertenecientes a un mismo circuito.
FIG. Nº 08 TABLERO DE COMANDO
TABLEROS CENTRO DE CONTROL (T. C.C.):
Son tableros que contienen dispositivos de protección y de maniobra o
únicamente dispositivos de maniobra y que permiten la operación de grupos de
artefactos en forma individual, en conjunto, en sub.-grupos en forma
programada o no programada.
FIG. Nº 09 TABLERO DE CENTRO DE CONTROL
DE ACUERDO AL USO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA, TENEMOS:
8
TABLEROS DE ALUMBRADO (T. A.)
Es un elemento que sirve para controlar y dividir circuitos de una instalación
eléctrica, en la cual también es posible alimentar y controlar diversos centros de
carga; esta protección está controlada por interruptores termomagnéticos de
uno, dos y tres polos. Los tableros van dirigidos a pequeños y grandes negocios,
oficinas, centros comerciales donde se requiere dividir la instalación por zonas.
FIG. Nº 10 TABLERO DE ALUMBRADO
TABLEROS DE FUERZA (T. F.)
Podemos indicar que un CENTRO DE CARGA, es un tablero metálico que
contiene una cantidad determinada de interruptores termomagnéticos,
generalmente empleados para la protección y desconexión de pequeñas cargas
eléctricas y alumbrado. En el caso de que en un tablero eléctrico se concentre
exclusivamente interruptores para alumbrado, se conoce como "tablero de
alumbrado"; si concentra otros tipos de cargas, se conoce como "TABLERO DE
FUERZA".
Los tableros de fuerza, pueden ser monofásicos o trifásicos, razón por la cual
pueden soportar interruptores termomagnéticos monopolares, bipolares o
tripolares.
9
FIG. Nº 11 TABLERO DE FUERZA
TABLEROS DE CALEFACCIÓN (T. CALEF.)
Se debe verificar en todos los tableros el balance térmico entre las perdidas
originadas por las protecciones, cables, juegos de barras, conexiones, y otros
elementos como señales luminosas transformadores de medición etc.
El balance térmico se realiza en watt y los datos de perdidas deben ser
extraídos de los manuales o catálogos de cada fabricante. La capacidad de
evacuar calor medida en watt por la envolvente (gabinete) depende de los
materiales, de la forma constructiva, y del modo de instalación (embutido en
pared o exterior). Este dato en todos los casos debe ser suministrado por el
fabricante de gabinetes.
Se considera que una envolvente satisface térmicamente a las necesidades
térmicas del tablero eléctrico contenido en su interior, cuando la potencia en watt
capaz de evacuar es mayor que la pérdida en watt generada por todos los
elementos que conforman el tablero eléctrico.
TABLEROS DE CONTROL (T. C.)
El tablero de control (T.C.) es una herramienta, el diagnostico y monitoreo
permanente de determinados indicadores e información ha sido y es la base
para mantener un buen control de situación en muchas de las disciplinas de la
vida.
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Como ejemplo de estos podemos señalar a la: medicina, basada en mediciones
para el diagnostico de la salud de los pacientes, a la aviación, cuyos indicadores
de tablero de control sintetiza la información del avión y del entorno para evitar
sorpresas y permite a los pilotos dirigir el avión a buen puerto; el tablero de un
sistema eléctrico o de una represa son otros ejemplos. En todos estos casos el
Tablero permite a través del color de las luces y alarmas ser el disparador para
la toma de decisiones. En todos estos ejemplos es fundamental definir los
indicadores a monitorear.
FIG. Nº 12 TABLERO DE CONTROL
TABLEROS DE SEÑALIZACION (T. S.)
En una instalación eléctrica, los tableros eléctricos son la parte principal. En los
tableros eléctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los
mecanismos de maniobra de dicha instalación.
En términos generales, los tableros eléctricos son gabinetes en los que se
concentran los dispositivos de conexión, control, maniobra, protección, medida,
SEÑALIZACIÓN y distribución, todos estos dispositivos permiten que una
instalación eléctrica funcione adecuadamente.
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FIG. Nº 13 TABLERO DE SEÑALIZACIÒN
1.20 CONSIDERACIONES PREVIAS
UNIDADES DE MANDO Y SEÑALIZACION
La comunicación entre hombre y maquina agrupa todas las funciones que
necesita el operador para controlar y vigilar el funcionamiento de un
proceso.
El operador debe estar capacitado para que pueda percibir y comprender
los sucesos y responder de una manera eficaz, a la solución de un
determinado imprevisto.
12
FIG. Nº 14 ELEMENTOS PARA TABLERO DE SEÑALIZACIÒN
PILOTOS Y PULSADORES
Los pulsadores se usan en mandos generales de arranque y de parada,
también en mandos de circuito de seguridad (paro de emergencia).
Pueden ser metálicos cromados para ambientes de servicio intensivo.
Totalmente plástico, para ambientes agresivos.
FIG. Nº 15 PULSADORES
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FIG. Nº 16 TABLERO CON PULSADORES Y PILOTOS
BALIZAS Y COLUMNAS LUMINOSAS
Elementos de visualización óptica, nos indica el estado de un
determinado proceso.
Baliza: consta de un único elemento luminoso.
Columnas: varios elementos luminosos, a veces con avisador acústico.
FIG. Nº 17 ELEMENTOS PARA TABLEROS
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CAPITULO II
CONSTRUCCIÓN Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE UN
TABLERO ELÉCTRICO
2.1 CONSTRUCCIÓN Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
2.2 FORMAS CONSTRUCTIVAS
Todos los dispositivos y componentes de un tablero deberán montarse dentro
de cajas, gabinetes o armarios, dependiendo del tamaño que ellos alcancen.
Los tableros deben ser fabricados en materiales resistentes al fuego,
autoextinguibles, no higroscópicos, resistentes a la corrosión o estar
adecuadamente protegido contra ella.
Todos los tableros deberán contar con una cubierta interna sobre los equipos
y con una puerta exterior. La cubierta interna tendrá por finalidad impedir el
contacto de cuerpos extraños con las partes energizadas, o bien, que partes
energizadas queden al alcance del usuario al operar las protecciones o
dispositivos de maniobra; deberá contar con perforaciones de tamaño
adecuado como para dejar pasar libremente el cableado y demás conexiones
pertinentes, sin que ello permita la introducción de cuerpos extraños, sin que
ninguno de los elementos indicados sea solidario a ella, palancas, perillas de
operación o piezas de remplazo, si procede, de los dispositivos de maniobra o
protección.
FIG. Nº 18 GABINETES PARA TABLEROS AUXILIARES, PROTECCIÓN O DE MEDICIÓN
15
La cubierta cubre equipos se fijará mediante bisagras en disposición vertical,
elementos de cierre a presión o cierres de tipo atornillado; en este último caso
los tornillos de fijación empleados deberán ser del tipo no desprendible para
que no se pierdan.
La puerta exterior será totalmente cerrada con un grado de hermeticidad de
acuerdo a su aplicación, permitiéndose sobre ella indicadores, equipos de
medida, selectores o pulsadores. Su fijación se hará mediante bisagras en
disposición vertical u horizontal. Las partes energizadas de un tablero sólo
podrán alcanzarse removiendo la cubierta cubre equipos, entendiéndose que
esta maniobra solo se realizará por necesidad de efectuar trabajos de
mantenimiento o modificaciones en el interior del tablero.
FIG. Nº 19 PARTE INTERNA DE UN TABLERO
Los elementos de operación de las protecciones o dispositivos de maniobra sólo
serán accesibles abriendo la puerta exterior la que deberá permanecer cerrada,
para lo cual deberá contar con una chapa con llave o un dispositivo equivalente.
Todo tablero debe contar con la cubierta interior o tapa cubre equipos, y se
podrá exceptuar de la exigencia de contar con puerta exterior a todo tablero de
uso doméstico o similar.
Los tableros podrán ser montados empotrados o sobrepuestos en una pared si
son de baja o mediana capacidad, tamaño y peso.
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Si los tableros son de gran capacidad, tamaño y peso, éstos deberán ser
autosoportados mediante una estructura metálica anclada directamente al piso o
sobre una estructura de hormigón.
Posición en las paredes.- En las paredes de concreto, azulejo u otro material
no combustible, los armarios deben instalarse de modo que el borde delantero
del mismo no quede metido más de 6 mm por debajo de la superficie de la
pared. En las paredes de madera u otro material combustible, los armarios
deben quedar nivel con la superficie o sobresalir de la misma.
En lugares húmedos y mojados.- Los encerramientos montados en superficie
a que hace referencia esta Sección deberán estar colocados o equipados de
modo que se evite que el agua o la humedad entren y se acumulen dentro de la
caja o armario y deben ir montados de modo que quede por lo menos 6.4 mm
de espacio libre entre el encerramiento y la pared u otra superficie de soporte.
Los armarios o cajas de corte instalados en lugares mojados, deben ser de tipo
a prueba de intemperie.
Los tableros de gran capacidad y tamaño, además de ser accesibles
frontalmente a través de puertas y cubiertas cubre equipos, podrán ser
accesibles por los costados o por su parte trasera mediante tapas removibles
fijadas mediante pernos del tipo no desprendible.
El conjunto de elementos que constituyen la parte eléctrica de un tablero deberá
ser montado sobre un bastidor o placa de montaje mecánicamente
independiente de la caja, gabinete o armario los que se fijarán a éstos mediante
pernos, de modo de ser fácilmente removidos en caso de ser necesario.
El tamaño de caja, gabinete o armario se seleccionará considerando que:
o El cableado de interconexión entre sus dispositivos deberá hacerse a
través de bandejas o canaletas de material no conductor que permitan el
paso cómodo y seguro de los conductores.
o Deberá quedar un espacio suficiente entre las paredes de las cajas,
gabinetes o armarios y las protecciones o dispositivos de comando y/o
maniobra de modo tal de permitir un fácil mantenimiento del tablero.
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o Se deberá considerar un volumen libre de 25% de espacio libre para
proveer ampliaciones de capacidad del tablero.
Las cajas, gabinetes o armarios en que se monten los tableros podrán ser
construidos con láminas de hierro, acero o materiales no conductores. Las cajas
y gabinetes metálicos podrán estar constituidos por láminas de hierro o acero
plegadas y soldadas las que le darán forma y rigidez mecánica. Los armarios
metálicos se estructurarán sobre bastidores de perfiles de resistencia mecánica
adecuada a las exigencias del montaje y se cerrarán con placas plegadas las
que formarán sus cubiertas y puertas. Será recomendable la construcción
modular de estos contenedores de modo de poder construir tableros de gran
tamaño mediante el montaje de grupos de estos módulos.
Las láminas de hierro o acero que se utilicen en la construcción de cajas,
gabinetes o armarios tendrán espesores mínimos de acuerdo a lo indicado en la
tabla Nº 01
Tabla Nº 01
Todos los componentes metálicos de cajas, gabinetes y armarios deberán
someterse a un proceso de acabado que garantice una adecuada resistencia a
la corrosión; La calidad de esta terminación se deberá comprobar mediante la
aplicación de las normas de control de calidad correspondientes.
Los compuestos químicos utilizados para la elaboración de las pinturas a
emplearse en los tableros no deben contener TGIC (triglicidilisocianurato).
Los tableros deberán construirse con un índice de protección (grado IP)
adecuado al ambiente y condiciones de instalación. En general no se aceptará
18
la construcción de tableros de tipo abierto. Como referencia se sugiere
considerar un grado IP 41 como mínimo para tableros en interior e IP44 como
mínimo para tableros instalados en exterior.
Los materiales no metálicos empleados en la construcción de cajas, gabinetes o
armarios deberán cumplir las siguientes condiciones:
Serán no higroscópicos.
En caso de combustión deberán ser autoextinguibles (soportar 650°C
durante 30 segundos), arder sin llama y emitir humos de baja opacidad, sus
residuos gaseosos serán no tóxicos.
Tendrán una resistencia mecánica al impacto mínimo grado IK 05 y tendrán
un grado de protección contra sólidos, líquidos y contacto directo, mínimo
IP2X para montaje en interiores e IP4X para tableros montados en
exteriores.
Las distancias mínimas entre partes desnudas energizadas dentro de un tablero
serán determinadas de acuerdo a la Tabla Nº 02; se exceptúan de esta
exigencia a las distancias entre contactos de dispositivos de protección y de
maniobra las cuales deberán cumplir con las Normas específicas respectivas.
Tabla Nº 02
La altura mínima de montaje de los dispositivos de comando o accionamiento
colocados en un tablero será de 0.60 m y la altura máxima será de 2.0 m,
ambas distancias medidas respecto del nivel de piso terminado.
Se recomienda que todos los tableros eléctricos sean adecuadamente probados
y satisfacer las normas aplicables en referencia a los siguientes aspectos:
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Construcción y ensamble de tableros de Baja Tensión
Grado de protección de tableros
Resistencia a la salinidad
Resistencia
2.3 BARRAS DE COBRE:
Las barras a utilizar en los tableros serán de cobre electrolítico de pureza no
inferior a 99,9% y de alta conductividad. Serán pintadas y plateadas en todas las
superficies de contacto, las cuales soportarán la solicitación térmica y dinámica
originada por las corrientes nominal y cortocircuito. Dichas barras irán montadas
sobre aisladores.
Las barras estarán identificadas según la fase a la cual corresponde siendo la
secuencia de fases N. R. S. T. de adelante hacia atrás, de arriba hacia abajo y de
izquierda a derecha según corresponda. La sección de las barras de neutro, será
como mínimo de un 50 % de la sección de las Barras principales.
Las uniones de barras se realizarán con bulones, arandelas planas y arandelas
de presión. La protección de zonas bajo potencial eléctrico (por ejemplo barras,
bulones, puentes derivadores, etc.) se cubrirá mediante una placa acrílica.
FIG. Nº 20 BARRAS DE COBRE
2
2.4 INTERRUPTORES AUTOMATICOS (llaves térmicas)
Para proteger la línea de corriente eléctrica que llega hasta nuestras casas, en
muchos lugares estos sencillos dispositivos se han sustituido por interruptores
automáticos, que realizan la misma función que el fusible, pero que no hay que
sustituirlos por otro nuevo cuando ocurre un cortocircuito.
Cuando los circuitos están protegidos por interruptores automáticos, una vez que
queda resuelta la avería que ocasionó que se abriera el circuito, solamente será
necesario accionar su palanquita, tal como se hace con cualquier interruptor
común, y se restablecerá de nuevo el suministro de corriente.
Tanto los fusibles como los dispositivos automáticos se ajustan de fábrica para
trabajar a una tensión o voltaje y a una carga en ampere determinada, para lo
cual incorporan un dispositivo térmico que abre el mecanismo de conexión al
circuito cuando la intensidad de la corriente sobrepasa los límites previamente
establecidos.
FIG. Nº 21 INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO
2.04 INTERRUPTOR DIFERENCIAL
Un interruptor diferencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial
o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones
eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por
2
faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los
aparatos.
FIG. Nº 22 INTERRUPTOR DIFERENCIAL
2.05 CABLE A TIERRA
El hilo de tierra, también denominado toma de conexión a tierra o simplemente
tierra, se emplea en las instalaciones eléctricas para evitar el paso de corriente al
usuario por un fallo del aislamiento de los conductores activos.
La toma a tierra es un camino de poca resistencia a cualquier corriente de fuga
para que cierre el circuito "a tierra" en lugar de pasar a través del usuario.
Consiste en una pieza metálica enterrada en una mezcla especial de sales y
conectada a la instalación eléctrica a través de un cable. En todas las
instalaciones interiores según el reglamento, el cable de tierra se identifica por ser
su aislante de color verde y amarillo.
FIG. Nº 23 TOMA A TIERRA
2
CAPITULO III
TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN
3.1 TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN EN BAJA TENSIÓN
3.2 CAMPOS DE APLICACIÒN
Los Tableros de Distribución de Baja Tensión son aptos para su utilización en
las Sub-estaciones principales, secundarias y en lugares donde se desee tener
un grupo de interruptores con relés de sobrecargas y cortocircuitos; destinados a
proteger y alimentar a las cargas eléctricas.
Los Tableros de distribución constituyen una parte inherente a toda red eléctrica
y se fabrican para conducir desde algunos pocos amperios hasta el orden de
4000 Amperios, así como para soportar los niveles de corrientes de cortocircuito
y los niveles de tensión de la red eléctrica.
Los interruptores pueden ser del tipo bastidor abierto, en caja moldeada o tipo
miniatura (riel DIN) y se pueden equipar con accesorios para mando local y a
distancia. Existe una amplia variedad de equipos que pueden ser instalados en
estos Tableros.
Se fabrican para instalación interior bajo techo o para instalación a la intemperie.
3.3 CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS
Son modulares, auto soportados o murales, fabricadas con estructuras de
plancha de fierro LAF de hasta 3mm, puertas, techo y tapas.
El grado de protección estándar es IP20 y se pueden fabricar hasta con un
grado de protección IP55 (protegido contra el polvo y contra chorros de agua en
cualquier dirección.K.
Todas las superficies metálicas son pintadas con dos capas de pintura de base
anticorrosiva y dos capas de pintura de acabado color gris RAL7000 o el color
especificado por el usuario. Inmediatamente antes del pintado, las superficies
metálicas son sometidas a un proceso de arenado comercial.
2
La estructura está formada por columnas y travesaños soldados entre sí
(también se puede suministrar con estructuras empernadas) para proporcionar
un alto grado de robustez mecánica.
FIG. Nº 24 TABLERO GENERAL EN BAJA TENSIÒN
Las estructuras y la soportería son completamente modulares, permitiendo
añadir nuevas estructuras hacia los costados para ampliación futura. Las tapas
laterales, posteriores y el piso son desmontables. El frente dispone de puerta
frontal con rejillas de ventilación y/o con ventiladores; dependiendo de la
cantidad de calor que es necesario disipar.
Cada puerta dispone de bisagras robustas y cerraduras tipo manija con llave
que proporcionan hasta tres puntos de contacto con la estructura del Tablero.
La ubicación de los equipos internos se efectúa de tal manera de brindar la
mayor facilidad posible para la instalación y mantenimiento; así como para
proporcionar la mayor seguridad para los operadores y las instalaciones y para
brindar un alto grado de continuidad de servicio. Todas las partes metálicas son
conectadas a una barra de tierra firmemente empernada a la estructura de la
Celda
Normas de Fabricación y Pruebas
2
IEC
NEMA / ANSI / IEEE
Accesorios Estándar
Orejas de izaje.
Zócalo.
Barra de tierra con perforaciones para conexión de cables de tierra.
Soportes para cables de control provenientes del exterior del Tablero.
Barras de fases sobre aisladores de resina o porcelana o poliméricos.
Letreros de identificación de equipos.
Rejillas de ventilación.
FIG. Nº 25 PARTE INTERNA DE TABLERO EN BAJA TENSIÒN
3.10 TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN EN MEDIA TENSIÓN
3.101 CAMPOS DE APLICACIÒN
En los sistemas eléctricos de las instalaciones de las Industrias que existen en el
País, se requieren equipos destinados para la apertura y cierre de circuitos en
media tensión, arranque-paro, control, protección, medición y monitoreo de
cargas eléctricas y motores en media tensión, agrupados en un equipo con
envolvente y ensamble vertical denominado Tablero en Media Tensión.
2
Este equipo debe operar de forma eficiente y segura y tener garantía de calidad
de los materiales con los que se fabriquen para preservar la integridad de vidas
humanas, medio ambiente y las instalaciones.
FIG. Nº 26 PARTE INTERNA DE UN TABLERO DE MEDIA TENSIÒN
El objetivo principal es que se tenga una experiencia de los avances
tecnológicos existentes y las normas técnicas que puedan existir tendrán que
coincidir con las normas internacionales y que se puedan adquirir tableros de
media tensión en cualquier lugar del mundo.
3.102 DEFINICIONES.
Para los propósitos de esta norma de referencia aplican las definiciones
siguientes:
ARRANCADOR (DE MOTOR ELÉCTRICO): Control eléctrico de motores, que
incluye los medios necesarios para arrancar y parar un motor en combinación
con las protecciones adecuadas contra sobrecarga y cortocircuito. Consta
básicamente de contactor, fusibles, dispositivos de protección.
CONTACTOR: Dispositivo de dos estados (Dentro-Fuera) para establecer e
interrumpir repetidamente un circuito de energía eléctrica. La interrupción se
logra introduciendo una distancia en aire o una impedancia muy grande.
2
CELDA: Uno de los compartimientos principales de una sección de tablero
Metal-Clad, que contiene un interruptor o arrancador en media tensión.
COMPARTIMIENTO: Porción de una sección vertical que encierra un
componente o función específica, separada por barreras metálicas, como
barras, interruptor o arrancador, transformadores de potencial, entrada y salida
de cables y baja tensión.
DENSIDAD DE CORRIENTE DE BARRAS: Es la corriente que se permite
conducir a las barras principales y derivadas por unidad de área. La aceptada
por PEMEX para estos tableros es como máximo de 1,24 A/mm2 (800 A/pulg2).
EQUIPO MULTIFUNCIÓN (MEDICIÓN, PROTECCIÓN): Para efectos de esta
norma de referencia, el término “multifunción” se refiere a equipos totalmente
programables de indicación digital con varias funciones dentro de la medición o
varias funciones dentro de la protección. Por ejemplo para equipos digital
multifunción de medición de diversos parámetros eléctricos como: detección de
corriente, tensión, potencia, energía, valores eficaces, calidad de la energía,
medición de armónicas a tiempo real y las magnitudes de sus ángulos. Para el
caso de equipos digitales multifunción de protección puede constar de varias
funciones de protección, como sobrecarga, cortocircuito, baja tensión, potencia
inversa, entre otros.
EQUIVALENTE: Es la norma, especificación, método, estándar o código que
cubre los requisitos y/o características físicas, químicas, fisicoquímicas,
mecánicas o de cualquier naturaleza.
FALLA DE ARCO INTERNO: Es una descarga no intencionada de energía
eléctrica en el aire dentro de los confines del tablero, que ocurre cuando el
aislamiento entre 2 ó 3 fases, o fase a tierra, se reduce hasta el evento donde la
corriente eléctrica fluye a través del aire entre estos puntos. Esto puede ocurrir
como resultado de interrupción del aislamiento debido al envejecimiento o
impulsos de voltaje extremo, mantenimiento impropio del equipo, entrada de
animales nocivos dentro del equipo, existencia de otros materiales extraños
alrededor de componentes conductores no aislados.
2
NO HIGROSCÓPICO: Que tiene la propiedad de no absorber la humedad del
aire del medio ambiente.
RELEVADOR: Dispositivo de protección contra falla(s) eléctrica(s).
SECCIÓN: Ensamble y envolvente vertical con un marco estructural que soporta
las partes mayores de los compartimientos principales e independientes como
son las barras, interruptor o arrancador, transformadores de potencial, entrada y
salida de cables, baja tensión. Una sección puede contener en caso de así
solicitarse específicamente por PEMEX dos compartimientos o celdas
conteniendo interruptor o arrancador en media tensión.
TABLERO EN MEDIA TENSIÓN BLINDADO (METAL-CLAD): Es un tablero
que debe cumplir con IEEE C37.20.2, sus características básicas se indican en
numeral 8.3.1.8 de esta NRF.
FIG. Nº 27 TABLERO DE MEDIA TENSIÒN BLINDADO
TABLERO EN MEDIA TENSIÓN RESISTENTE AL ARCO: Es un tablero
diseñado para soportar los efectos de una falla de arco interno, como se indica
en IEEE C37.20.7, sus características básicas se indican en numeral 8.1.1.15 de
esta NRF.
FIG.Nº28 LASCOMPUERTASYCHIMENEAS DE VENTILACIÓN LIBERAN LAPRESIÓN EXCESIVA DURANTE UN EVENTO DE ARCO. LAS ESTRUCTURAS FRONTAL, LATERAL Y POSTERIOR MANTIENEN SU INTEGRIDAD
FIG. Nº 29 EL SISTEMA DE TÚNEL DEVENTILACIÓNPERMITECONSTRUCCIÓN RESISTENTE AL
LAARCO
CON ARREGLOS DE DOS NIVELES PARATENER UN EQUIPO SEGURO Y COMPACTO DE DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA
2
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE (TC): Los transformadores de corriente
también conocidos como transformadores de intensidad, son los que
proporciona una corriente de salida proporcional a la corriente de entrada. En la
aplicación de esta NRF no son aceptados los sensores denominados Bobinas
de Rogowski.
Son transformadores de baja potencia, cuyos primarios están intercalados en la
línea, mientras que los arrollamientos secundarios quedan prácticamente en
2
cortocircuito a través de los equipos de medida, contadores, relés, etc.
conectados. Estos transformadores separan los circuitos de medida y protección
de la tensión primaria.
o Los correspondientes a MT, normalmente cuentan con varios
arrollamientos secundarios con núcleos totalmente separados
magnéticamente con las mismas o diferentes curvas de características.
Pueden, por ejemplo, disponer de dos núcleos de medida de diferente
precisión o ser ejecutados también con núcleos de medida y protección
con distintos factores nominales de sobre intensidad.
o Las intensidades secundarias normalizadas son 1 y 5 A.
o La intensidad nominal térmica permanente es 1,2 veces la nominal.
o La intensidad nominal térmica de breve duración Ith, es el valor de la
intensidad máxima soportada en el primario por un segundo de duración,
estando el secundario cortocircuitado.(valor eficaz en kA)
o La intensidad dinámica nominal Idyn, es el valor de la amplitud de la
primera onda de la intensidad, cuyos efectos mecánicos pueden ser
soportados por un transformador de intensidad con el arrollamiento
secundario en cortocircuito, sin sufrir daños. (valor de pico en kA)
o Referente a la Clase, los devanados para fines de medida (se identifican
con la letra M), la clase indica el limite del error porcentual de la intensidad
para la intensidad nominal; los devanados para fines de protección (se
identifican con la letra P) es el limite porcentual de error total para la
intensidad limite nominal de error en el primario.
o Factor de sobre intensidad nominal, es un numero establecido por el
que debe multiplicarse la intensidad nominal del primario para obtener la
intensidad nominal limite de error.
3
FIG. Nº 30 PARTES DEL TRANSFORMADOR DE MEDIDA DE CORRIENTE
El ERROR DE INTENSIDAD (Ei) de un transformador de intensidad:
Donde:
Ei= 100*(I2*Kn-I1)/I1 en %
Ei= Error de intensidad en %;
I1= Intensidad primaria en A;
I2=Intensidad secundaria en A;
Kn = Relación de transformación nominal.
EL ERROR DE DESFASAJE (δI):
Es la diferencia de fases entre la intensidad del secundario y la del primario,
los sentidos de partida se establecen tal que en caso de ausencia de errores
en el transformador resulte una diferencia de 0°. El error de desfasaje (δi) se
indica en minutos y se considera positivo cuando la magnitud secundaria
anteceda a la primaria.
3
ERROR TOTAL:
Es el error del equipo para una intensidad nominal límite de error y para la
carga nominal de -15%.
EL ERROR EN CASO DE SOBREINTENSIDAD:
Los núcleos de medida y los núcleos de protección se comportan de distintas
manera en caso de sobreintensidad. Para la conexión de equipos de medida,
se desea protegerlos contra sobrecargas.
En cambio para la conexión de relés de protección, los transformadores
deben presentar solo errores de transformación limitados, incluso en casos de
sobreintensidades. Para la intensidad nominal limite de error en el primario y
para la carga nominal, el error toral será -5% (5P) y -10%(10P).
FIG. Nº 31 COMPORTAMIENTO FRENTE A SOBREINTENSIDADES DE LOS TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD PARA LA CARGA NOMINAL.
FIG. Nº 33 TRANSFORMADOR DE MEDIDA DE CORRIENTE TIPO INTERIOR
3
TRANSFORMADOR DE POTENCIAL (TP): También conocido como
transformadores de medida de tensión, es un elemento utilizado para medir la
tensión primaria del sistema de potencia y entregar en forma proporcional un
valor de tensión secundaria.
Son transformadores de pequeña potencia que trabajan prácticamente en
vacío., Aíslan la tensión nominal del primario de los circuitos conectados de
medida y protección y transforman la tensión a medir en tensiones secundarias
aptas para su medida, manteniendo la fidelidad de sus valores absolutos y
desfasajes.
FIG. Nº 32
TRANSFORMADOR DE MEDIDA
3
o Cada transformador de tensión tiene un arrollamiento primario y uno
secundario. Para ciertas aplicaciones pueden tener más de un secundario,
pero siempre con un solo núcleo de hierro.
o Aunque teóricamente podrían ser autotransformadores, para instalaciones
de media y alta tensión son utilizados transformadores para lograr aislación
galvánica entre los equipos de potencia y los de mando, control y medición.
o La tensión nominal (primaria o secundaria) es el valor indicado en la
placa de características del transformador (valor eficaz).
o Los valores de tensión nominal primarias utilizadas normalmente son 6, 15,
20,30,60 kV y los valores secundarios 100 y 110 V, siendo 100V el mas
utilizado.
o En transformadores unipolares también son utilizados relaciones sobre √3.
Ej 30/√3 /0.1/ √ 3
o Factor de tensión nominal, es un múltiplo de la tensión nominal, al que
pueden someterse, considerando su calentamiento, durante un tiempo
limitado (1.5 para redes aterradas y 1.9 para redes aisladas).
o Relación de transformación nominal Kn, es la relación existente entre la
tensión nominal del primario y la del secundario. Se da en forma de
fracción no simplificada, por ejemplo 6000/100 V.
o La intensidad limite térmica en el secundario (valor eficaz en A) es
soportada por el arrollamiento secundario, de forma permanente para la
tensión nominal en el primario, sin que se sobrepase la temperatura
admisible en ninguna de las partes del transformador.
o Carga de breve duración, es el máximo valor admisible de la suma de
todas las fuerzas, que actúan simultáneamente sobre un terminal del
primario de un transformador de tensión (mecánicas, valor nominal en N).
Se compone de la carga de servicio y de las fuerzas electrodinámicas,
fuerzas de conexión y desconexión.
o ERROR DE TENSIÓN (EU): para una tensión dada en los terminales del
primario U1, es la diferencia porcentual entre la tensión en los terminales
3
secundarios U2, multiplicada por la relación de transformación nominal
Kn, y la tensión en el primario.
Donde:
Eu = 100*(U2*Kn-U1)/U1 en %
Eu = Error de tensión en %;
U2 = Tensión en el secundario en V
U1 = Tensión en el primario en V
Kn = Relación de Transformación
ERROR DE DESFASAJE (δu):
Es el desfasaje entre U2 y U1 dado en minutos de ángulo. Se considera
positivo si la magnitud es en el secundario antecede al primario.
LIMITE DE ERROR:
De acuerdo con su precisión, los transformadores de tensión están
divididos en clases y que definen los límites de error aplicables.
o Potencia nominal de un transformador de tensión: Es la potencia
aparente en VA para la tensión nominal en el secundario y la carga
nominal.
Construyendo ahora el diagrama fasorial (figura 34), se observa que la
diferencia entre los fasores U1 y U2, está dada por las caídas de tensión,
debidas a de I1 e I2, en las resistencias y reactancias de los arrollamientos
Primarios y Secundarios.
3
FIG. Nº 34 DIAGRAMA FASORIAL DEL TRANSFORMADOR DE MEDIDA DE TENSIÒN
FIG. Nº 35 PARTES DEL TRANSFORMADOR DE MEDIDA DE TENSIÒN
3.103 CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES DE MEDIDA
TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
CARACTERÍSTICAS
CONSTRUCTIVAS:
Características necesarias para lograr bajos valores de los errores de relación y
fase.
3
CARACTERÍSTICAS MAGNÉTICAS DE LOS
NÚCLEOS: INDUCCIÓN Y RELUCTANCIA:
En la construcción de los núcleos se utilizan aleaciones especiales a fin de lograr
altas permeabilidades a bajas inducciones, con lazos de histéresis
extremadamente estrechos (pérdidas reducidas). El circuito magnético debe tener
una longitud lo mas corta posible, para la sección especificada.
Dado que la inducción magnética es la responsable de las pérdidas y de la
intensidad de campo necesaria, su valor debe acotarse. Normalmente se
recomienda un valor de B = 0,05 [T], y en casos extremos B = 0,3 [T] (los
transformadores de potencia se diseñan con B = 1,2 [T]).
FUERZA MAGNETOMOTRIZ PRIMARIA:
Se adoptan valores del orden de 500 a 1000 [AV] para N1.I1; cuando el primario
tiene una sola espira, el valor de la fuerza magnetomotriz (F.M.M.), queda fijado
por la corriente primaria.
ARROLLAMIENTOS PRIMARIO Y SECUNDARIO:
El arrollamiento secundario se coloca siempre cerca del núcleo debido a razones
magnéticas y de aislamiento. Su diseño depende del tipo de núcleo utilizado. En
el caso de núcleo rectangular el flujo de dispersión es una fuente importante de
error si el primario no es solidario al núcleo, ya que la posición influye de
sobremanera en la concentración del flujo. Si es preciso lograr errores pequeños
es imprescindible el uso de núcleos toroidales, lo que permite además utilizar
arrollamientos primarios de diferentes relaciones, sin que la posición afecte la
relación de transformación.
DENSIDAD DE CORRIENTE:
Se toma de 1 a 2 [A/mm2]. Una vez adoptada la I2N se realiza el cálculo
aproximado de N2 haciendo la FMM primaria igual a la secundaria.
AISLAMIENTO:
En el caso de TI de media y alta tensión el arrollamiento primario debe estar
separado del núcleo y del arrollamiento de baja tensión por medio de un
dieléctrico de constante y espesor adecuado. Se utilizan papel y aceite,
hexafloruros, porcelana, resina epoxi, etc.
3
ESFUERZOS:
El diseño del arrollamiento primario debe tener en cuenta los esfuerzos
electromecánicos y térmicos que se pueden producir por las corrientes de
cortocircuito (régimen de sobreintensidad) a esperarse en el punto de instalación
del TI, para la configuración establecida de la red de potencia.
TIPOS DE TI:
La construcción depende del uso a darle y condiciones de trabajo. Se pueden
clasificar así:
EN USO:
o PORTÁTILES DE LABORATORIO: Dimensiones y peso reducidos; núcleo de
forma toroidal con los arrollamientos distribuidos; tensión de aislación no mayor
a 2 KV; exactitud alta (0.5); relaciones múltiples de transformación (por varios
arrollamientos primarios).
o PORTÁTILES DE CAMPO (TIPO PINZA O CUADRO): Dimensiones y peso
reducidos; núcleo seccionable de forma rectangular o toroidal con el
arrollamiento secundario concentrado (mayor flujo de dispersión); tensión de
aislación no mayor a 2 KV; exactitud media - baja (entre 0.5 y 3); posibilidad de
relaciones múltiples a través del secundario; necesitan mayor corriente I0
debido al entrehierro presente; con o sin instrumento indicador.
o DE LÍNEA: De instalación fija; peso y dimensiones de acuerdo al nivel de
corriente y aislación; son parte de la línea y deben soportar todos los efectos
derivados de regímenes anormales tanto de corriente como de sobre-
tensiones.
CONSTRUCCIÓN:
o De barra pasante: para altas corrientes; NP = 1
o Con bobinado primario colocado: para corriente medias – bajas; NP > 1
NIVEL DE TENSIÓN (DE ACUERDO A LA TENSIÓN DE LA RED, LO QUE
DEFINE EL NIVEL DE TENSIÓN DE AISLACIÓN ENTRE BOBINADO
PRIMARIO Y SECUNDARIO):
o De baja tensión (hasta 400 V )
3
o De media tensión (hasta 15 KV)
o De alta tensión (hasta 33 KV)
o De muy alta tensión (mayor a 33 KV)
EJECUCIÓN: depende de la ubicación del TI y define el grado de protección
contra agentes atmosféricos.
o Interior: para tensiones de red de hasta 132 KV (con aislantes especiales).
o Intemperie: en subestaciones de media tensión (15 KV) a muy alta tensión.
TRANSFORMADORES DE TENSIÓN
CARACTERÍSTICAS
CONSTRUCTIVAS
Las características necesarias para lograr bajos valores de los errores de relación
y fase: aunque la concepción del Transformador de tensión es básicamente
similar al de potencia, el requerimiento de que la relación KU/KUT sea
prácticamente constante hace que los criterios de diseño y construcción de los de
potencia no sean aplicables.
CARACTERÍSTICAS MAGNÉTICAS DE LOS NÚCLEOS - INDUCCIÓN Y
RELUCTANCIA:
En la construcción de los núcleos se utilizan aleaciones especiales a fin de lograr
altas permeabilidades con inducciones lo mas elevadas posibles pero alejadas
del codo de saturación, con lazos de histéresis extremadamente estrechos
(pérdidas reducidas). El circuito magnético debe tener una longitud lo mas corta
posible, para la sección especificada.
Dado que la inducción magnética es la responsable de las pérdidas y de la
intensidad de campo necesaria, su valor debe acotarse. Normalmente se
recomienda un valor de B = 1.0 [T], (los transformadores de potencia se diseñan
con B = 1,2 [T]). La forma del circuito magnético está determinada por los
gradientes de tensión exigidos por el nivel de aislamiento.
ARROLLAMIENTOS PRIMARIO Y SECUNDARIO:
El arrollamiento secundario se coloca siempre cerca del núcleo debido a razones
magnéticas y de aislamiento. Debido a que núcleo es rectangular, se tiene que el
3
flujo de dispersión es una fuente importante de error, principalmente en el
4
primario; este no es solidario al núcleo y además, por razones dieléctricas, se
construye por secciones (galletas) conectadas en serie en un número
determinado por la tensión UP aplicada. Una vez fijada la sección del núcleo, se
determina el número de espiras NP en base a la ecuación:
UP @ EP = 4.44.f.s.NP.BMAX
De igual forma se determina en forma aproximada:
NS = NP. US/UP
FUERZA MAGNETOMOTRIZ SECUNDARIA:
Queda fijada por la corriente secundaria, generalmente de muy bajo valor dado el
escaso consumo de los instrumentos.
AISLAMIENTO:
Entre el arrollamiento primario y secundario se coloca un material aislante de
constante dieléctrica y espesor adecuados. Se utilizan papel y aceite,
hexafloruros, porcelana, resina epoxi, etc. Se debe tener en cuenta las
sobretensiones debidas a regímenes anormales de la red.
TIPOS DE TRANSFORMADORES DE TENSIÓN (TV):
La construcción depende del uso a darle y condiciones de trabajo. Se pueden
clasificar así:
EN USO:
o PORTÁTILES DE LABORATORIO: tensión de aislación adecuada a los
niveles de tensión a medir; exactitud alta (£ 0.5); relaciones múltiples de
transformación (por varios arrollamientos primarios).
o DE LÍNEA: De instalación fija; peso y dimensiones de acuerdo al nivel de
tensión; son parte de la línea y deben soportar todos los efectos derivados de
regímenes anormales de sobretensiones.
4
NIVEL DE TENSIÓN (DE ACUERDO A LA TENSIÓN DE LA RED, LO QUE
DEFINE EL NIVEL DE TENSIÓN DE AISLACIÓN ENTRE BOBINADO
PRIMARIO Y SECUNDARIO):
o De baja tensión (hasta 400 V)
o De media tensión (hasta 15 KV)
o De alta tensión (hasta 33 KV)
o De muy alta tensión (mayor a 33 KV)
EJECUCIÓN: Depende de la ubicación del TV y define el grado de protección
contra agentes atmosféricos o interior: construidos para tensiones de red de
hasta 132 KV (con aislantes especiales).
INTEMPERIE: En subestaciones de media tensión (15 KV) a muy alta tensión
(500 KV)
3.104 TABLAS DE LÍMITES DE ERROR
Se indican los errores de relación y fase para TI y TV, en función del % de la IPN y
UPN respectivamente. Las mismas se definen para determinadas condiciones de la
impedancia conectada en el secundario (ZINS2). El error de fase se expresa en
minutos y en centiradián.
Recordar que: [CENTIRADIÁN] = [minuto] x 360 x 60/(2xπx102).
3.105 TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
TABLA Nº 03
4
3.106 TRANSFORMADORES DE TENSIÒN
TABLA Nº 04
3.107 DETERMINACIÓN DE LA POLARIDAD
4
La determinación de la polaridad de los transformadores de medida (bornes
homólogos) es importante cuando se necesita establecer la fase entre tensiones y
corrientes (p.e. si son utilizados para la medición de potencia o energía).
La forma mas sencilla es aplicar un escalón de tensión reducida con polaridad
conocida, en uno de los dos arrollamientos y determinar la polaridad de la tensión
inducida en el otro.
3.108 CONEXIÓN A TIERRA DE LOS CIRCUITOS SECUNDARIOS
Por razones de seguridad es necesario conectar un punto de los circuitos
secundarios a tierra para evitar que el instrumental sea afectado por una eventual
falla de aislamiento entre el primario y secundario.
FIG. Nº 36 DIVERSOS TIPOS DE TABLEROS DE MEDIA TENSIÒN
CAPITULO IV
4
TABLEROS
4.1 TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN EN ALTA TENSIÓN
4.2 CAMPOS DE APLICACIÒN
Los Tableros de Alta tensión, contiene Sistema de Protección de Medición, de
Control y de Servicios Auxiliares que son aptos para su utilización en Sub-
Estaciones Eléctricas de Alta Tensión tipo Patio de llaves a la intemperie o tipo
interior bajo techo.
Estos Tableros llevan instalados los Relés de Protección, Medidores de Energía,
Analizadores de Redes, Conmutadores de mando o unidades de control de
bahía, Diagramas mímicos, Cuadros de Alarma, Borneras de pruebas y los
Interruptores para alimentación a los servicios auxiliares que requieren los
equipos de alta tensión para su control, protección y medición de la sub-estación
propiamente dicha.
Se fabrican para instalación interior bajo techo o para instalación a la intemperie.
4.3 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS
Son modulares, autosoportados o murales, fabricadas con estructuras de plancha
de fierro LAF de hasta 3mm, puertas, techo y tapas. El grado de protección
estándar es IP40 y se pueden fabricar hasta con un Grado de protección IP55
(protegido contra el polvo y contra chorros de agua en cualquier dirección.
Todas las superficies metálicas son pintadas con dos capas de pintura de base
anticorrosiva y dos capas de pintura de acabado color gris RAL7032 o el color
especificado por el usuario. Antes del pintado, las superficies metálicas son
sometidas a un proceso de arenado comercial.
La estructura está formada por columnas y travesaños de plancha doblada
soldados entre sí (también se puede suministrar con estructuras empernadas)
para proporcionar un alto grado de robustez mecánica.
Las estructuras y la soportería es completamente modular, permitiendo añadir
nuevas estructuras hacia los costados para ampliación futura.
4
Las tapas laterales y el piso son desmontables. El frente y la parte posterior se
pueden realizar de las siguientes maneras:
Las tapas laterales, posteriores y el piso son desmontables. El frente dispone
de puerta frontal con rejillas de ventilación y/o con ventiladores; dependiendo
de la cantidad de calor que es necesario disipar.
Cada puerta dispone de bisagras robustas y cerraduras tipo manija con llave
que proporcionan hasta tres puntos de contacto con la estructura del Tablero.
La ubicación de los equipos internos se efectúa de tal manera de brindar la
mayor facilidad posible para la instalación y mantenimiento; así como para
proporcionar la mayor seguridad para los operadores y las instalaciones y
para brindar un alto grado de continuidad de servicio.
Todas las partes metálicas son conectadas a una barra de tierra
firmemente
FIG. Nº 37 TABLERO DE ALTA TENSIÒN
4
FIG. Nº 38 PARTE INTERNA DE TABLERO DE ALTA TENSIÒN
4.4 PELIGROS EN USO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
4.31 LA DESCARGA ELÉCTRICA
Al hablar de descarga eléctrica podemos asociarlo con el fuego, como un tipo
de peligro asociado a la electricidad. Las personas desde hace muchos años
han identificado también como un peligro propio del uso o manejo inapropiado
de la electricidad a las descargas eléctricas.
La descarga eléctrica se producirá cuando una parte del cuerpo complete un
circuito al entrar en contacto con alguna fuente de voltaje lo suficientemente
alta para provocar un flujo de corriente a través del cuerpo, y es que la
electricidad siempre buscará un camino hacia tierra. Este tipo de peligro existe
tanto a nivel doméstico como en la industria, al estar en contacto con
herramientas eléctricas o aparatos electrodomésticos, con conductores
energizados o desnudos.
Las consecuencias más graves se llegan a tener cuando la corriente eléctrica
pasa a través del sistema nervioso central o de otros órganos considerados
vitales. En la gran mayoría de los accidentes por descarga eléctrica, la
corriente circula desde las manos hacia los pies. Debido a que en este camino
se encuentran los pulmones y el corazón, los resultados de estos accidentes
son particularmente graves. Las trayectorias mano derecha-pie izquierdo (o lo
inverso), mano-mano, mano-cabeza son especialmente peligrosas.
Un poco menos grave es cuando el trayecto de la corriente se sitúa entre dos
puntos de un mismo miembro. Hay personas que han sobrevivido en
accidentes con descarga de miles de Volts, mientras que por otra parte
4
también las hay que han muerto en accidentes donde la descarga es de
apenas una decena de Voltios.
FIG. Nº 39 SÍMBOLO DE PELIGRO POR DESCARGA ELÉCTRICA
4.32 LOS EFECTOS DE LAS DESCARGAS ELÉCTRICAS
Una persona sufre una descarga cuando su cuerpo entra a formar parte de un
circuito eléctrico, a cuyo través circula la corriente. Imagínese que toca con una
mano un elemento bajo tensión de un aparato eléctrico, por ejemplo el cable
deteriorado de un tostador. Si su cuerpo no está aislado del suelo -y es muy
probable que no lo esté- la corriente circulará desde su mano hasta la tierra, a
través de su cuerpo. Mucho peor resulta tocar con una mano algún elemento en
contacto directo con “tierra” como grifos, tuberías de agua o de calefacción
mientras que con otra parte del cuerpo se está en contacto con un elemento
bajo tensión eléctrica. En este caso la corriente encuentra menos dificultades
para atravesar el cuerpo
El fluido eléctrico se manifiesta en diversas formas físicas que pueden ser origen
de daño si se encuentra el cuerpo humano en su camino. En el cuerpo humano
se pueden producir, por efecto de la energía eléctrica los siguientes efectos:
TETANIZACIÓN MUSCULAR:
Con este concepto se expresa la anulación de la capacidad de accionamiento
voluntario de los músculos. Los músculos se agarrotan y el sujeto queda
pegado al punto de contacto, sin poder soltarse.
PARO RESPIRATORIO:
4
Es producido cuando la corriente circula desde la cabeza a algún miembro,
atravesando el centro nervioso respiratorio. La paralización puede
prolongarse después del accidente, de aquí la necesidad de una práctica
continua de la respiración artificial durante varias horas.
ASFIXIA:
Se presenta cuando la corriente atraviesa el tórax. Impide la contracción de
los músculos de los pulmones y por tanto la respiración.
FIBRILACIÓN VENTRICULAR:
Si desgraciadamente la corriente atraviesa el corazón, se produce la llamada
fibrilación ventricular que es una desestabilización del ritmo cardíaco normal.
La fibrilación es un movimiento rapidísimo del corazón, una especie de
vibración completamente inútil. En este estado, el corazón no bombea
sangre, con el consiguiente riesgo de muerte.
QUEMADURAS:
Son producidas por la energía liberada al paso de la intensidad (Efecto
Joule). La gravedad de la lesión es función, en igualdad de condiciones
técnicas, del órgano o parte del cuerpo afectada.
4.33 LOS FACTORES QUE HACEN QUE LA DESCARGA ELÉCTRICA SEA MÁS
O MENOS GRAVE, SON:
Voltaje del circuito con el que se entra en contacto.
Resistencia eléctrica del cuerpo humano en ese momento.
Intensidad de la corriente que atraviesa el cuerpo.
Camino que sigue la corriente a través del cuerpo.
Duración del contacto.
Se puede decir que la intensidad de la corriente que atraviesa el cuerpo
es lo que “mata”, y ésta depende del voltaje y de la resistencia del cuerpo.
4.34 LOS VALORES DE CORRIENTE Y SUS EFECTOS SON LOS SIGUIENTES:
De 1 a 3 mA: Prácticamente imperceptibles. No hay riesgo.
4
De 5 a 10 mA: Contracciones involuntarias de músculos y pequeñas
alteraciones del sistema respiratorio.
De 10 a 15 mA: Principio de tetanización muscular, contracciones violentas
e incluso permanentes de las extremidades.
De 15 a 30 mA: Contracciones violentas e incluso permanentes de la caja
toráxica. Alteración del ritmo cardíaco.
Mayor de 30 mA: Fibrilación ventricular cardíaca.
4.35 MANEJO DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
PELIGROS ELÉCTRICOS, TIPOS DE PELIGROS Y LESIONES.
Los efectos inmediatos de una descarga eléctrica pueden ser manifestaciones
físicas que van desde una sensación de hormigueo hasta quemaduras,
calambres o una contracción rápida e irregular del corazón, lo que es conocido
como fibrilación.
¿CÓMO EVITAR UNA DESCARGA ELÉCTRICA?
Para que una persona evite una descarga eléctrica deberá no tener contacto
simultáneamente entre una parte energizada y tierra.
Algunas recomendaciones de seguridad que pueden salvar vidas son:
o Utilizar zapatos con suela de goma y guantes d,e seguridad cuando se
estén utilizando herramientas eléctricas.
o Los electricistas, por ejemplo, pueden aumentar su protección utilizando
herramientas con doble aislamiento. A nivel doméstico es bueno asegurase
de que los aparatos no muestren algún conductor desnudo y estén en
buenas condiciones.
o Es sumamente importante en todos los casos leer las guías del fabricante
antes de utilizar o instalar
CAPITULO V
RELÉS DE MEDICIÓN Y PROTECCIÓN
5.1 DEFINICIÒN
Tipo Interruptor
Principio defuncionamiento
Magnetismo
4
El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un
interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y
un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o
cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Don Jaime en la
época de los dinosaurios 1835.
Dado que el relé es capaz de controlar un circuito de salida de mayor potencia que
el de entrada, puede considerarse, en un amplio sentido, como un amplificador
eléctrico. Como tal se emplearon en telegrafía, haciendo la función de repetidores
que generaban una nueva señal con corriente procedente de pilas locales a partir
de la señal débil recibida por la línea. Se les llamaba "relevadores". De ahí "relé".
FIG. Nº 40 RELÈ
5.2 ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO
El electroimán hace bascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos
dependiendo de si es N.A ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Si
se le aplica un voltaje a la bobina se genera un campo magnético, que provoca que
los contactos hagan una conexión. Estos contactos pueden ser considerados como
el interruptor, que permite que la corriente fluya entre los dos puntos que cerraron
el circuito.
5
Símbolo electrónico
Configuración Bobina (dos terminales),
interruptor (de dos
posiciones)
FIG. Nº 41 SIMBOLOGÍA
5.3 RELÉS ELECTROMECÁNICOS
Relés de tipo armadura: pese a ser los más antiguos siguen siendo lo más
utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimán provoca la basculación de
una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo
de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).
Relés de núcleo móvil: a diferencia del anterior modelo estos están formados
por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de
atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado
cuando hay que controlar altas corrientes
Relé tipo reed o de lengüeta: están constituidos por una ampolla de vidrio, con
contactos en su interior, montados sobre delgadas láminas de metal. Estos
contactos conmutan por la excitación de una bobina, que se encuentra
alrededor de la mencionada ampolla.
Relés polarizados o biestables: se componen de una pequeña armadura,
solidaria a un imán permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de
un electroimán, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el
electroimán, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se
5
polariza al revés, el giro será en sentido contrario, abriendo los contactos ó
cerrando otro circuito.
FIG. Nº 42 PARTE INTERNA DE UN RELÈ
5.4 RELÉ DE ESTADO SÓLIDO
Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por
un opto acoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso
por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de
interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé
electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde
se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un
relé convencional generaría un serio desgaste mecánico, además de poder
conmutar altos amperajes que en el caso del relé electromecánico destruirían en
poco tiempo los contactos. Estos relés permiten una velocidad de conmutación
muy superior a la de los relés electromecánicos.
5.5 RELÉ DE CORRIENTE ALTERNA
Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el
circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con
frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado
a la red, en algunos lugares, como varios países de Europa y Latinoamérica
5
oscilarán a 50 Hz y en otros, como en Estados Unidos lo harán a 60 Hz. Este
hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a
distancia. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos
para que no oscilen.
5.6 RELÉ DE LÁMINAS
Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un
electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas
sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena
acciona su contacto; las demás, no. Los relés de láminas se utilizaron en
aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol.
5.7 VENTAJAS DEL USO DE RELÉS
La gran ventaja de los relés electromagnéticos es la completa separación eléctrica
entre la corriente de accionamiento, la que circula por la bobina del electroimán, y
los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar
altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control. También
ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia mediante el uso de
pequeñas señales de control. En el caso presentado podemos ver un grupo de
relés en bases interface que son controlado por módulos digitales programables
que permiten crear funciones de temporización y contador como si de un mini PLD
(Dispositivo Lógico Programable) se tratase. Con estos modernos sistemas los
relés pueden actuar de forma programada e independiente lo que supone grandes
ventajas en su aplicación aumentando su uso en aplicaciones sin necesidad de
utilizar controles como PLD's u otros medios para comandarlos.(ver fig. 43).Se
puede encender una bombilla o motor y al encenderlo se apaga el otro motor o
bombilla
5
FIG. Nº 43 RELEQUICK, RELÉS INTERFACE CON MÓDULO PROGRAMABLE
5.1 RELÉ TÉRMICO Ò RELÉ DE PROTECCIÓN
Los relés térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores
contra las sobrecargas débiles y prolongadas. Se pueden utilizar en corriente
alterna o continua. Este dispositivo de protección garantiza:
Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en
condiciones de calentamiento anómalas.
La continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando
paradas imprevistas.
Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores
condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas
5.11 CARACTERÍSTICAS
Sus características más habituales son:
TRIPOLARES
COMPENSADOS
La curvatura que adoptan las biláminas no sólo se debe al recalentamiento que
provoca la corriente que circula en las fases, sino también a los cambios de la
temperatura ambiente. Este factor ambiental se corrige con una bilámina de
compensación sensible únicamente a los cambios de la temperatura ambiente y
5
que está montada en oposición a las biláminas principales. Cuando no hay
corriente, la curvatura de las biláminas se debe a la temperatura ambiente. Esta
curvatura se corrige con la de la bilámina de compensación, de tal forma que los
cambios de la temperatura ambiente no afecten a la posición del tope de
sujeción. Por lo tanto, la curvatura causada por la corriente es la única que puede
mover el tope provocando el disparo.
Los relés térmicos compensados son insensibles a los cambios de la temperatura
ambiente, normalmente comprendidos entre –40 °C y + 60 °C.
FIG. Nº 44 RELÉ TERMICO
SENSIBLES A UNA PÉRDIDA DE FASE
Este es un dispositivo que provoca el disparo del relé en caso de ausencia de
corriente en una fase (funcionamiento monofásico). Lo componen dos regletas
que se mueven solidariamente con las biláminas. La bilámina correspondiente a
la fase no alimentada no se deforma y bloquea el movimiento de una de las dos
regletas, provocando el disparo. Los receptores alimentados en corriente
monofásica o continua se pueden proteger instalando en serie dos biláminas que
permiten utilizar relés sensibles a una pérdida de fase. Para este tipo de
aplicaciones, también existen relés no sensibles a una pérdida de fase.
5
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS RELÉS TÉRMICOS TRIPOLARES
Los relés térmicos tripolares poseen tres biláminas compuestas cada una por dos
metales con coeficientes de dilatación muy diferentes unidos mediante laminación
y rodeadas de un bobinado de calentamiento. Cada bobinado de calentamiento
está conectado en serie a una fase del motor. La corriente absorbida por el motor
calienta los bobinados, haciendo que las biláminas se deformen en mayor o
menor grado según la intensidad de dicha corriente. La deformación de las
biláminas provoca a su vez el movimiento giratorio de una leva o de un árbol
unido al dispositivo de disparo.
Si la corriente absorbida por el receptor supera el valor de reglaje del relé, las
biláminas se deformarán lo bastante como para que la pieza a la que están
unidas las partes móviles de los contactos se libere del tope de sujeción. Este
movimiento causa la apertura brusca del contacto del relé intercalado en el
circuito de la bobina del contactor y el cierre del contacto de señalización. El
rearme no será posible hasta que se enfríen las biláminas.
FIG. Nº 45 ELEMENTOS DE PROTECCIÒN DE UN TABLERO
CAPITULO VI
MEDICIÓN Y ERROR
6.1 DEFINICIONES
5
6.2 METROLOGÍA
La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia e
ingeniería de la medida, incluyendo el estudio, mantenimiento y aplicación del
sistema de pesas y medidas. Actúa tanto en los ámbitos científico, industrial y
legal, como en cualquier otro demandado por la sociedad (Ver Fig. Nº 46). .
Su objetivo fundamental es la obtención y expresión del valor de las magnitudes,
garantizando la trazabilidad de los procesos y la consecución de la exactitud
requerida en cada caso; empleando para ello instrumentos métodos y medios
apropiados. La metrología tiene dos características muy importantes el resultado
de la medición y la incertidumbre de medida.
Los físicos y las industrias utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a
cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta
potentes microscopios, medidores de láser e incluso avanzadas computadoras
muy precisas.
Por otra parte, la metrología es parte fundamental de lo que en los países
industrializados se conoce como Infraestructura Nacional de la Calidad,
compuesta además por las actividades de: normalización, ensayos, certificación y
acreditación, que a su vez son dependientes de las actividades metrológicas que
aseguran la exactitud de las mediciones que se efectúan en los ensayos, cuyos
resultados son la evidencia para las certificaciones. La metrología permite
asegurar la comparabilidad internacional de las mediciones y por tanto la
intercambiabilidad de los productos a escala internacional.
En el ámbito metrológico los términos tienen significados específicos y éstos
están contenidos en el Vocabulario Internacional de Metrología o V.I.M. 1
Dentro
de la metrología existen diversas áreas. Por ejemplo, la metrología eléctrica
estudia las medidas eléctricas: tensión (o voltaje), intensidad de corriente (o
amperaje), resistencia, impedancia, reactancia, etc. La metrología eléctrica está
constituida por tres divisiones: tiempo y frecuencia, mediciones electromagnéticas
y termometría.
5
FIG. Nº 46 METROLOGÍA
6.3 MEDICIONES Y ERRORES
El proceso de medición requiere de un instrumento como medio físico para
determinar la magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una
extensión de las facultades humanas y en algunos casos permiten a las personas
determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse
utilizando solamente las facultades sensoriales.
Por tanto podemos definir un instrumento como: Dispositivo para determinar el
valor o la magnitud de una cantidad o variable. El instrumento se basa en
principios eléctricos o electrónicos para efectuar una medición. Un instrumento
puede ser un aparato relativamente sencillo y de construcción simple, como el
instrumento básico para medir corriente directa. Sin embargo, el desarrollo de la
tecnología, demanda la fabricación de mejores instrumentos y más exactos.
V.I.M 1: Conjunto de operaciones cuyo objetivo es determinar el valor de una magnitud ó cantidad. (Nota: las operaciones se pueden
efectuar de manera automática).
COMENTARIO 1: De acuerdo con la definición anterior, la medición de una magnitud física consiste en asignar un número a dicha
cantidad. En otras palabras, es una evaluación cuantitativa de la misma.
COMENTARIO 2: La medición se puede pensar como un proceso. El insumo o entrada del proceso es la definición de la magnitud por
medir (¿qué se va a medir?). A partir de este insumo una persona opera un instrumento siguiendo un método de medición, todo esto
enmarcado dentro un medio ambiente. El producto del proceso es un valor numérico llamado resultado de medición.
El trabajo de medición emplea una serie de términos, los cuales se definen aquí:
Instrumento: dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una cantidad o
variable.
5
Exactitud: aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al
valor real de la variable medida.
Precisión: medida de la reproductibilidad de las mediciones; esto es, dado el
valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado con el cual las
mediciones sucesivas difieren una de otra.
Sensibilidad: relación de la señal de salida o respuesta del instrumento respecto
al cambio de la entrada o variable medida.
Resolución: cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el
instrumento.
Error: desviación a partir del valor real de la variable medida.
Vamos a desarrollar algunas definiciones con una explicación más sencillas y
entendible.
6.4 SENSIBILIDAD
Es la relación del desplazamiento del índice observado en el instrumento y la
variación de la magnitud medida que ha provocado dicho desplazamiento.
Sensibilidad: (δ) δ = dx / di
Ejemplo:
Un amperímetro tiene una sensibilidad de 5 mm/A; entonces decimos que cuando
una corriente de un amperio circula por el instrumento provoca un desplazamiento
de 5mm del índice.
El campo o alcance de medida de un instrumento de medida es el intervalo de
indicaciones en el que se cumplen las condiciones de exactitud o clase del
instrumento.
6.5 CONSTANTE DE UN INSTRUMENTO DE MEDIDA (Cmed.)
Es la inversa de la sensibilidad
Cmed. = 1/ δ
6.6 CONSTANTE DE ESCALA (Cesc.)
La constante de escala es:
Cesc. = Alcance del instrumento / # de divisiones de escala
5
FIG. Nº 47 ESCALA DE INSTRUMENTOS
Ejemplo:
Un voltímetro con tres campos de medida de 0-15V; 0-60V y 0-300V. La escala
tiene 100 divisiones, entonces la constante para cada uno de los campos de
medida será:
• Cesc15 = 15 / 100 = 0.15 Volt / división
6.7 EXACTITUD
Es la concordancia entre la magnitud leída y la magnitud medida.
Podemos decir que: “Que la exactitud está relacionada con el error de la
medida y no con la sensibilidad del instrumento”.
Ejemplo:
Un instrumento mide 5 voltios, cuando la tensión verdadera es de 5.2 voltios, otro
mide 4.5 voltios, este instrumento será menos preciso.
Debemos de acordarnos de lo siguiente:
MUY SENSIBLE NO NECESARIAMENTE ES PRECISO
NO CONFUNDIR LA SENSIBILIDAD CON LA EXACTITUD
MUY EXACTO DEBE SER MÁS SENSIBLE.
6.8 ERRORES
Los fabricantes de instrumentos de medición, garantizan que los valores reales de
las magnitudes medidas en condiciones experimentales determinados, están
6
X
Y
TRANSDUCTOR α
comprendidos dentro de ciertos límites referidos al resultado de la medición. Dentro
de estos parámetros podemos definir lo siguiente:
ERROR ABSOLUTO (∆)
Es la diferencia entre la magnitud leída en el instrumento (VL) y la magnitud
verdadera medida (VR).
∆ = VL - VR
ERROR RELATIVO (Ƹ r)
Es la relación entre el error absoluto (∆) y el valor de la magnitud verdadera (VR)
Ƹ r = ∆ / VR
Podemos definir el error relativo en forma porcentual:
Ƹ r % = (∆ / VR) x 100
6.9 INSTRUMENTOS ELECTRICOS DE MEDICION
• Son transductores
• Pueden ser :
- Electromecánicos (analógicos)
- Electrónicos (digitales)
La figura anterior muestra, esquemáticamente, el funcionamiento de un
instrumento de medición eléctrico. La magnitud X y su transformada Y, es decir,
la que actúa sobre el sistema indicador, tiene entre sí una relación de tipo
funcional:
61
Ma
macm Mm
Y = f1 (X)
En los sistemas analógicos el sistema indicador está compuesto de una parte fija y
de una parte móvil, la cual está fijada la aguja indicadora. El desplazamiento de la
aguja nos indica el valor de la magnitud medida y depende directamente del valor
Y e indirectamente del valor X.
α = f2 (Y) = f2 [f1(X)]
La parte móvil del instrumento se desplaza debido a la acción de fuerzas y durante
el movimiento se consume energía. Esta energía es proporcionada por el sistema
transductor y una parte es transformada en energía mecánica en el sistema
indicador. Además, dada la resistencia óhmica que presenta el instrumento, el
resto de la energía suministrada por el sistema transductor se convierte en calor
debido al efecto joule.
Sobre la parte móvil actúan dos momentos de fuerza en sentido contrario; el
momento motor (Mm), cuyo valor depende del valor de la magnitud medida y el
momento antagonista (Ma) de valor establecido, que tiende a llevar el elemento a
su posición inicial.
6.10 EL MOMENTO ANTAGONISTA (Ma); generalmente producido por uno ó dos
espirales, es proporcional al ángulo de desviación desde la posición inicial del elemento
móvil. La posición en la cual se detiene el elemento móvil del instrumento corresponde a
un ángulo α, para el cual la suma de los momentos es igual a cero.
Mm - Ma = 0
Ʃ M = Mm - (-Ma) = 0 ; Mm = Ma
Esto significa que el sistema está equilibrado, en la siguiente figura Nº 48, se
puede apreciar gráficamente la relación entre ambos momentos.
M
62
α α°
FIG. Nº 48 GRAFICO
Hasta aquí hemos considerado el caso de un instrumento ideal en el cual existen
únicamente dos momentos; Momento Motor (Mm) y el Momento Antagonista (Ma).
En la realidad, en cualquier instrumento de medición, además de estos momentos
principales, hay que considerar otros adicionales.
6.11 MOMENTO DE FRICCIÓN (Mf)
Este momento se origina debido a la fricción en cojinetes y a la existencia en el
sistema de cuerpos extraños (polvos, fibras del material aislante, etc.), que frenan
el movimiento del elemento móvil. A medida que se está produciendo el desgaste
de los cojinetes y que las partículas de polvo se van acumulando en el interior del
instrumento, el momento de fricción va aumentando. El momento de fricción (Mf)
actúa siempre en sentido contrario al sentido del movimiento del elemento móvil.
Es por eso que siempre se considera que el instrumento tendrá un poco de error en
la medición.
6.12 MOMENTO AMORTIGUADOR (Mam)
Hasta el momento se ha tomado el comportamiento de la parte móvil del sistema
indicador del instrumento en las posiciones correspondiente al equilibrio de
momentos, o sea, estabilizado. Ahora consideraremos su comportamiento durante
el paso de un estado estabilizado a otro. La parte móvil del instrumento no alcanza
inmediatamente su estabilidad. Debido a la energía recibida del sistema
transductor (circuito eléctrico) y debido a su propia inercia, durante el movimiento
producido por el momento motor, la aguja sobrepasa la posición correspondiente al
equilibrio de momentos y luego debido al momento antagonista se mueve en
sentido contrario, pasando otra vez a la posición de equilibrio. En consecuencia, se
produce un movimiento oscilante de la aguja indicadora imposibilitando efectuar la
lectura. Para acortar o, en algunos casos, anular el tiempo de oscilación se utilizan
amortiguadores que frenan el movimiento de la parte móvil, absorbiendo su energía
6
cinética. Cuando la parte móvil se detiene en la posición de equilibrio, el balance
energético es el siguiente:
Mmdα - Madα - Mamdα - J (dα2 / dt2) dα = 0
Donde:
Mm es el momento motor
Ma es el momento antagonista
Mam es el momento amortiguador
J (dα2 / dt2) dα es la energía potencial almacenada por la parte móvil
Mam = C (dα / dt)
C es el coeficiente de amortiguamiento. El momento amortiguador es directamente
proporcional a la velocidad del movimiento. Este momento actúa siempre en
sentido contrario al movimiento de la parte móvil.
Los movimientos que efectúan las agujas indicadoras de los instrumentos se
clasifican en tres tipos según el tipo del amortiguador empleado en la construcción
del instrumento:
1.- Movimiento periódico amortiguado.
2.- Movimiento aperiódico.
3.- Movimiento crítico.
En el grafico siguiente, se puede apreciar claramente la diferencia entre estos tres
tipos de movimiento.
6
FIG. Nº 49 GRAFICO DE ONDAS
La figura Nº 50, siguiente muestra un ejemplo del movimiento periódico, en el
cual el tiempo empleado en alcanzar la estabilización de la aguja es de 4
segundos:
El movimiento aperiódico (2) es un movimiento en la cual requiere un tiempo
relativamente largo para alcanzar la posición estabilizadora (αest); es decir, la aguja
se acerca lentamente a la posición correspondiente al equilibrio de momentos.
El movimiento denominado “critico” (3), permite llegar rápidamente la aguja a la
posición de lectura.
En los instrumentos comunes (de tablero) se emplean los amortiguadores que
permiten el movimiento periódico de rápida amortiguación. Si utilizáramos el
movimiento de tipo periódico (o crítico), no podríamos precisar en el acto si la
detección de la aguja se debe a algún desperfecto o si el instrumento está
trabajando normalmente.
FIG. Nº 50 MOVIMIENTO PERIODICO
6.13 INSTRUMENTOS DE MEDIDAS
• La inserción de aparatos de medida en los circuitos hace variar las magnitudes a
medir.
Cada aparato tiene unas características propias que lo hacen adecuado o no para
una medición concreta.
6
UN APARATO CONCRETO NO SIRVE PARA CUALQUIER MEDIDA
6.14 OTROS CALCULOS DE ERROR RELATIVO:
Esta fórmula para calcular el error relativo se emplea cuando la escala es uniforme
o casi uniforme; también. Se la utiliza cuando el sector de la escala al que se
refiere el error es uniforme o casi uniforme
FIG. Nº 51 MODELO DE ESCALA
Ejemplo:
Un amperímetro tiene la escala desde 0 hasta 5 A. y un error absoluto de 0.1; El
error relativo será:
Ƹ r =0.1/5=0.02 o Ƹ r =0.1/5.100=2%
Para los instrumentos que tienen el cero de la escala en el centro, el error relativo
se calcula:
Ƹ r = ∆ .100
Amax1- Amax2
6.15 CLASE DE INSTRUMENTO:
0.1; 0.2; 0.5; 1; 1.5; 2.5; 5
ERROR RELATIVO EN CONDICIONES NORMALES DE TRABAJO:
+-0.1; +-0.2; +-0.5; +-1; +-1.5 +-2.5; +-5.
6
6.16 OTROS ERRORES
Error por temperatura: Este error se produce al variar, por efectos térmicos las
propiedades de los materiales utilizados en la confección del instrumento. La
temperatura del instrumento depende del medio ambiente del calor disipado
internamente por el instrumento y (de las condiciones de enfriamiento. El aumento
(de temperatura en el interior del instrumento produce un cambio en la longitud. de
espirales antagonistas, en el módulo de elasticidad del material de las mismas e
incrementa la resistencia eléctrica de las bobinas. Los imanes permanentes son
asimismo, sensibles a los efectos térmicos.
Error por frecuencia: En algunos sistemas el momento motor depende de la
frecuencia.
Error de forma: Es un error que depende de la deformación (de la onda sinusoidal
y aparece en aquellos instrumentos en los cuales el momento motor depende del
valor medio de la corriente alterna y en los que tienen núcleos ferromagnéticos.
Error de Posición ó Error de Paralelaje: Este error es importante el primero es la
indebida posición del instrumento y el otro error es en instrumentos de los cuales el
eje es horizontal y la vista debe mirar perpendicularmente al instrumento de
medición.
Error de Conexión: Cuando no se tiene cuidado en las conexiones de los
instrumentos.
Error por Influencia: Se debe principalmente a la influencia del medio ambiente,
campo eléctrico y campo magnético.
Error sistemático: Es el comportamiento del error que se mantiene constante, o
que varía según una ley definida cuando se repite la medición en las mismas
condiciones.
Error Casual: es el comportamiento del error que varía de forma casual cuando se
repite la medición en las mismas conducciones.
La clasificación de un error es casual o sistemático, depende del grado de
comportamiento que se tenga de la causa que lo produce.
6
Error parásito o equivocación: es el error de la medición cuyo valor es mucho
mayor que el esperado en las condiciones en que se realiza la misma. Su valor se
elimina al procesar los datos.
Ejemplo:
En un voltímetro con sensibilidad de 1000 Ω/V se lee 100 V en su escala 150 –V
conectado a través de una resistencia desconocida en serie con un
miliamperímetro. Cuando el miliamperímetro indica 5 mA, calcúlese;
a) El valor de la resistencia aparente desconocida
b) El valor de la resistencia real desconocida;
c) El error debido al efecto de carga del voltímetro.
SOLUCION
a) La resistencia total del circuito equivale a:
RT = (VT / IT) = (100 V / 5mA) = 20 KΩ
Si se desprecia la Resistencia del miliamperímetro, el valor de la Resistencia
desconocida es:
RT = 20 KΩ
b) La resistencia del voltímetro equivale a:
RV = 1000 Ω/V x 150V = 150 KΩ
Debido a que el voltímetro está en paralelo con la resistencia desconocida, cabe
escribir;
RX= (RT RV) / (RV – RT)
RX = (20 x 150) / 130 = 23.05 KΩ
c) % Error = [(real – aparente) / real] x 100%
% Error = [(23.05 – 20)/23.05] x100%
% Error = 13.23%
6
CAPITULO VII
INSTRUMENTOS PARA TABLEROS DE MEDICIÓN Y PROTECCIÓN
7.1 SIMBOLOS ELECTRICOS – INSTRUMENTOS DE MEDICIÒN
6
7
7
7
7
7
7.2 NORMALIZACIÓN
Es la actividad que establece, frente a problemas reales o potenciales,
DISPOSICIONES destinadas a un uso común repetido, con el fin de conseguir un
grado óptimo de orden en un contexto dado.
7
NOTAS:
Esta actividad consiste especialmente, en la formulación, difusión, y aplicación de
normas.
La normalización ofrece beneficios importantes, principalmente para una mejor
adaptación de los productos, procesos y servicios a los fines para los que han sido
asignados, para evitar los obstáculos al comercio y facilitar la cooperación
tecnológica internacional.
7.3 NORMA TECNICA
Es el documento, establecido por CONCENSO y aprobado por un ORGANISMO
reconocido, que establece, para un uso común y repetido, reglas, directivas o
características para ciertas actividades o sus resultados, con el fin de conseguir un
grado óptimo de orden de un contexto dado.
NOTA:
Las normas deben basarse en los resultados consolidados de la ciencia,
tecnología y la experiencia para obtener beneficios óptimos para la comunidad.
7.4 NORMA INTERNACIONAL
Es una NORMA adoptada por una ORGANIZACIÓN INTERNACIONAL con
actividades de normalización y puesta a disposición del público.
7.5 NORMA REGIONAL
Es una NORMA adoptada por una ORGANIZACIÓN REGIONAL con actividades
de normalización y puesta a disposición del público.
7.6 NORMA NACIONAL
Es una NORMA adoptada por un ORGANISMO NACIONAL DE
NORMALIZACIÓN y puesta a disposición del público
MEDIR ES IMPORTANTE
- En la vida cotidiana medimos constantemente.
EN LA INGENIERIA ELECTRICA ES IMPORTANTE SABER MEDIR PARA:
Diseño y verificación de equipos
Facturación de la energía consumida
7
Análisis de fallas en la red
El término medida es utilizado para describir el acto de determinar el valor
o tamaño de alguna cantidad por ejemplo la corriente, tensión, etc.
7.7 ESCALA DE LOS INSTRUMENTOS
Por su propia naturaleza, los valores eléctricos no pueden medirse por observación
directa. Por ello se utiliza alguna propiedad de la electricidad para producir una
fuerza física susceptible de ser detectada y medida. Por ejemplo, en el
galvanómetro, el instrumento de medida inventado hace más tiempo, la fuerza que
se produce entre un campo magnético y una bobina inclinada por la que pasa una
corriente produce una desviación de la bobina.
Dado que la desviación es proporcional a la intensidad de la corriente se utiliza una
escala calibrada para medir la corriente eléctrica. La acción electromagnética entre
corrientes, la fuerza entre cargas eléctricas y el calentamiento causado por una
resistencia conductora son algunos de los métodos utilizados para obtener
mediciones eléctricas analógicas
TIPOS DE ESCALA
En los aparatos de medidas analógicos las indicaciones se efectúan sobre una
escala graduada en unidades, múltiplos o submúltiplos de la unidad medida. Las
escalas se clasifican de muchas maneras pero la más importante es la que se
puede hacer en función de la disposición de las divisiones que son:
Escalas lineales: Se utiliza en aparatos de medida magnetoeléctricos de
cuadro móvil y en aparatos de medida electrodinámicos cuando se emplean
como medidores de potencia.
FIG. Nº 52 ESCALA LINEAL
7
Escalas cuadráticas: Se utilizan en aparatos de medida electrodinámicos
cuando se emplean como medidores de tensión e intensidad, y en los aparatos
de medida electrotérmicos y electrostáticos.
FIG. Nº 53 ESCALA CUADRATICA
Escalas fraccionadas: Se utilizan en frecuencímetros fundamentales.
FIG. Nº 54 ESCALA FRACCIONADA
En la figura Nº 55, el aparato de cuadro con escala de 90º (aparato de
cuadrante), amperímetro de hierro dulce, giratorio, con escala de sobrecarga
(EAG).
FIG. Nº 55 ESCALA DE 90º
Escala para aparatos electromagnéticos: Se caracterizan por presentar
una zona muerta al principio de la escala.
FIG. Nº 56 ESCALA PARA ELECTROMAGNÉTICOS
7
Escalas comprimidas: En estas escalas se comprime el final de las mismas
para prevenir los casos en los que se sobrepase el campo de indicación. Es el
caso de los amperímetros conectados de forma permanente en el circuito de un
motor de corriente alterna, que durante el arranque puede sobrepasar en cuatro
o cinco veces su intensidad nominal.
FIG. Nº 57 ESCALA COMPRIMIDA
DIVERSIDAD DE ESCALAS
FIG. Nº 58 ESCALA DIVERSAS PARA INSTRUMENTOS
Figura
. Escalas:(a) Lineal.(b) Cuadrática(c) Fraccionada
7
ESCALA IRREGULAR (LOGARÍTMICA)
FIG. Nº 59 ESCALA IRREGULAR
ESCALAS DE APARATOS DE MEDIDA.
FIG. Nº 60 ESCALA PARA APARATOS DE MEDIDA
ESCALA COMPLETA DE UN APARATO DE MEDIDA.
FIG. Nº 61 ESCALA COMPLETA
INSTRUMENTOS CON DIVERSAS ESCALAS
8
FIG. Nº 62 INSTRUMENTOS CON DIVERSAS ESCALAS
7.8 CORRECTOR DE CERO
En estado de reposo (sin conectar), la aguja del instrumento debe estar en el cero
de la escala. Solamente en el caso de instrumentos que carecen del sistema
antagonista (instrumentos diferenciales) no existe esta exigencia. A veces, debido
a algún defecto, la aguja sufre una pequeña desviación y no acusa exactamente el
cero de la escala. Esto causaría un error que se denomina “error inicial” del
TORNILLO DE AJUSTE A CERO
PALANCA DE AJUSTE A
8
instrumento. Para corregir este error los instrumentos están provistos de un
“corrector de cero”. La figura Nº 63, muestra el funcionamiento de este dispositivo.
FIG. Nº 63 INSTRUMENTOS PARA AJUSTE A CERO
7.9 SIMBOLOS E INDICACIONES SOBRE CUADRANTES
El usuario debe tener la posibilidad de orientarse en las características del
instrumento que utiliza, sin consultar el folleto consultivo. Para facilitar esta
orientación, todos los instrumentos fabricados según las normas internacionales,
llevan sobre sus cuadrantes los símbolos convenidos que proporcionan
informaciones útiles para su uso. Estos símbolos se dividen en:
A.- SIMBOLOS DE INFORMACION GENERAL
a. Marca de la fábrica
b. Número de fabricación
c. Año de fabricación
d. Unidad de medición
B.- SIMBOLOS CORRESPONDIENTES AL USO
1. Sistema motor
2. Sistema de corriente
3. Clase de exactitud
4. Posición de trabajo
5. Tensión de prueba de aislamiento
8
Los símbolos de información general a, b y c, pueden figurar en cualquier
parte del cuadrante y d (unidad) está ubicada por encima o por debajo de la
escala. Los símbolos del uso se suele imprimir en uno de los rincones del
cuadrante. La figura F15 muestra un ejemplo.
0.2
1 2 3 4 5
FIG. Nº 64 CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
7.10 INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN LOS TABLEROS
VOLTIMETRO Y AMPERIMETRO
Un Voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial
entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abiertos en los polos
de un circuito eléctrico, mientras que el Amperímetro mide la corriente que circula
en cada fase y su conexión es en serie. El circuito eléctrico puede ser monofásico ò
trifásico.
FIG. Nº 65 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN VOLTÍMETRO Y AMPERÍMETRO DE CUADRO
INSTRUMENTO ELECTRODINAMICO
SIMBOLO DEL INSTRUMENTO ELECTRODINAMICO
8
Este tipo de instrumentos se basa en la acción mutua de dos (02) corrientes
paralelas, que es de atracción si es del mismo sentido o de repulsión si son de
sentidos contrarios.
FIG. Nº 66 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELECTRODINAMICO
POTENCIA ELECTRICA
En este tipo de instrumento se utiliza para poder medir Potencia eléctrica en un
circuito monofásico que es la potencia activa pero en un circuito trifásico se mide la
potencia Activa (W, KW); Potencia Reactiva (VAR, KVAR) y la Potencia Aparente
(VA, KVA).
FIG. Nº 67 INSTRUMENTOS PARA MEDIR POTENCIA
FACTOR DE POTENCIA - COSFIMETRO
8
Del triangulo de potencias se deduce que en corriente alterna es conveniente
conocer el ángulo de desfase entre la tensión y la intensidad del circuito, ya que la
intensidad que recorre el circuito va a depender de este.
La potencia reactiva, como ya se dijo, no realiza ningún trabajo útil, además de que
las compañías suministradoras suelen penalizar el consumo de este tipo de energía.
Es por ello que, en muchos casos, es necesario conocer no ya el ángulo, sino el
factor de potencia ≪cos Φ≫ para corregirlo cuando este sea de un valor bajo, puesprovocara un excesivo consumo de energía reactiva. Este factor de potencia se
mide de forma directa con el fasímetro. Figura Nº 68.
FIG. Nº 68 INSTRUMENTOS PARA MEDIR FACTOR DE POTENCIA
Su diagrama de conexión se aprecia en la Fig. Nº 69.
FIG. Nº 69 DIAGRAMA DE CONEXIÓN DEL COSFÌMETRO
MEDIDOR DE ENERGÍA
8
En la construcción de medidores de energía de corriente alterna. Su funcionamiento
se basa en la acción mutua de los flujos magnéticos, periódicamente variables
(producidos por la corriente alterna) y las corrientes inducidas por estos flujos en la
parte móvil del medidor de energía. Los flujos magnéticos se originan en los núcleos
bobinados fijos, cuyo arrollamiento se conecta la corriente alterna que se va a medir.
Las corrientes que se inducen en la parte móvil (Disco) son las denominadas
corrientes Foucault, Hedí, parásitos o de torbellino.
Los medidores de energía miden en el sistema monofásico y trifásico y se tiene
medidores de energía activa, energía reactiva, la diferencia principal es que el
medidor monofásico tiene una bobina amperimetrica y una bobina voltimetrica y el
medidor trifásico cuenta con dos bobinas voltimetrica y dos bobinas amperimetrica.
1. disco-rotor; 2. Ajuste posición imán de freno; 3. Imán de freno; 4. Ajuste de baja carga; 5. Tubo de cobre (carga); 6. Núcleo de electroimán de tensión; 7. Bobina de tensión; 8. Columna central del núcleo de tensión; 9. Soporte; 10. Bobina de intensidad; 11. Núcleo de electroimán de intensidad; 12. Resistencia variable; 13. Arrollamiento de ajuste cos.
FIG. Nº 70 DIAGRAMA INTERNO MEDIDOR MONOFASICO
8
1. Cursor de resistencia variable; 2. Regulación imán de freno; 3. Imán de freno; 4. Ajuste en 10%; 5. Ajuste-giro al vacío; 6. Equilibrio de momentos; 7. Lengüeta de giro al vacío; 8. Ajuste fino de momento motor.
FIG. Nº 71 DIAGRAMA INTERNO MEDIDOR TRIFASICO
FIG. Nº 72 MEDIDOR DE ENERGÍA ANALÓGICO
8
FRECUENCÍMETRO
Llamado también Contador de frecuencia o frecuencímetro.
Un frecuencímetro es un instrumento que sirve para medir la frecuencia, contando
el número de repeticiones de una onda en la misma posición en un intervalo de
tiempo mediante el uso de un contador que acumula el número de periodos. Dado
que la frecuencia se define como el número de eventos de una clase particular
ocurridos en un período, su medida es generalmente sencilla.
Existen dos tipos de instrumentos de medición el analógico y el digital, para la
medición de frecuencia se utiliza mayormente el instrumento digital.
FIG. Nº 73 FRECUENCIMETRO ANALÓGICO
FIG. Nº 74 FRECUENCIMETRO DIGITAL
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INSTRUMENTOS DIGITALES
En los instrumentos de medida digitales el número que representa el valor de la
medida aparece representado por unas cifras visibles directamente en la pantalla. El
cálculo del valor se realiza por un procedimiento electrónico y se muestra en el
cristal de la pantalla.
En el instrumento digital o numérico el proceso de la medición proporciona una
información discontinua expresada por un número de varias cifras. La escala clásica
de indicación continua, es remplazada por la escala numérica de indicación
discontinua, en la cual las cifras alineadas a leer indican directamente el valor
numérico del grandor medido; la indicación numérica se presenta a lo largo del
tiempo con un ritmo predeterminado.
En general los instrumentos digitales poseen características de entrada superiores a
los analógicos, impedancia de entrada muy elevada en los circuitos de voltaje
(superior a 2MΩ), un consumo de energía mucho menor y una mayor exactitud;
pueden incorporar selección automática de escala, e indicación de polaridad, lo que
salvaguarda al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida.
COMPARACIONES
Es conveniente también realizar ciertas acotaciones. La instrumentación analógica
(IA) posee dos características que limitan su aplicación frente a la instrumentación
digital (ID):
1. Tienen, por lo general, un consumo propio significativo, y/o una baja
sensibilidad
2. Una mayor exactitud (o mayor sensibilidad) implica un instrumento mas
delicado
Los sistemas electrónicos aplicados a medidas se orientaron primariamente a
solucionar el primer punto utilizando amplificadores de instrumentación; se lograron
así sistemas de medida con una alta impedancia de entrada, lo que de alguna forma
también eliminó el segundo inconveniente al poder utilizar instrumentación analógica
de menor sensibilidad propia. El conjunto logrado se denomina instrumento
electrónico analógico (ver figura nº 75).
AMPLIFICADORCONVERSOR
A/D
AMPLIFICADOR
CONTADOR Y MEMORIA
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
+ 1.8.8.8 V
8
Ui
FIG. Nº 75
La aplicación de las técnicas digitales permitió eliminar en forma completa las partes
Electromecánicas sensibles al desgaste y vibraciones. En general los instrumentos
Digitales poseen características de entrada superiores a los Instrumentos
Analógicos, por impedancia de entrada muy elevada en los circuitos de voltaje
(superior a 2MΩ), un consumo de energía mucho menor y una mayor exactitud;
pueden incorporar selección automática de escala, e indicación de polaridad, lo que
salvaguarda al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida.
Ui
FIG. Nº 76
Otra ventaja de la visualización digital es la eliminación del error de paralaje y la
reducción de los errores humanos asociados con la interpretación de la posición de
la aguja en una escala analógica (Figura Nº 76).
Sin embargo, la característica que define su principal ventaja con respecto al
instrumento analógico, es la posibilidad de realizar mediciones coordinadas
comandando los instrumentos digitales desde un ordenador de bajo costo (en
general PC); para tal fin los distintos fabricantes proveen el instrumental con las
conexiones y protocolos (software) necesarios. Además los Instrumentos Digitales
pueden formar parte de un SAD, a través de una interface normalizada como la
RS232, IEE488, GPIB, etc., sin dejar de perder su carácter individual.
Hay que resaltar el uso de instrumentos híbridos, los cuales, utilizando la técnica
digital para el procesamiento de la medida, realizan una visualización analógica.
9
Dados los avances vertiginosos en la microelectrónica, se lanza continuamente al
mercado instrumentación con mayores posibilidades y mejoras en las prestaciones,
sin que esto acarree un aumento en el costo de los equipos; por el contrario equipos
de generaciones posteriores y con características similares a los anteriores sufren
una disminución en su precio. Sin embargo, pese a lo expuesto en lo párrafos
anteriores, hay que destacar que en algunas aplicaciones el instrumento analógico
es difícilmente sustituible.
FIG. Nº 77 INSTRUMENTOS DIGITALES MULTIFUNCIONAL
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FIG. Nº 78 TABLERO CON INSTRUMENTOS DE MEDICIÒN
FIG. Nº 77 INSTRUMENTOS ANALOGICOS DE MEDICIÒN
9
CAPITULO VIII
BIBLIOGRAFIA
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Eléctricas. Resultados y Perspectivas.
2) “Análisis de medidas eléctricas” de E. Frank, Editorial Mc Graw Hill 1969
3) “Comisión de Tarifas Eléctricas”. Procedimiento y cálculo de tarifas a clientes finales.
Resolución N° 001-94-P/CTE.
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5) “Decreto Ley N° 25844.” Ley de Concesiones Eléctricas y su Reglamento.
6) “Decreto Supremo N° 009-93-EM” – Reglamento de la Ley de Concesiones
Eléctricas. Diario Oficial El Peruano.
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2001. Edit. Consorcio de Investigación Económica Social de la Universidad del
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Editorial Prentice Hall Hispanoamericana, S.A., 2005.
12) “Ing. José Raúl Martín”. Diseño de Subestaciones Eléctricas. 2005.
9
13) “José Luis Bonifaz”. Distribución Eléctrica en el Perú: Regulación y Eficiencia. Perú
2001. Edit. Consorcio de Investigación Económica Social de la Universidad del
Pacífico.
14) “Ley Nº 26734. Ley de creación del organismo supervisor de la inversión de la
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15) “Manual y Catálogo del Electricista”. Edit. Schnieder Electric Perú. 2002.
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18) “Resolución Ministerial Nº 366-2001 EM/VME”. - Código Nacional de Electricidad –
Suministro. Diario Oficial El Peruano.
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Tarifarías para clientes finales de servicio público de electricidad.
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21) “Universidad Nacional del Sur - Departamento de Ingeniería Eléctrica y de
Computadoras”. Laboratorio de Medidas Eléctricas 1. – Instrumentación –
Transformadores de Medida – Ing. José Hugo Argañaraz – Prof.Adjunto – 2007
Página 11/11.
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