Introducción
Una instalación eléctrica
es imprescindible en cualquier
lugar, ya que gracias a ellas hoy se pueden tener las comodidades con las que
hoy contamos; como lo es la iluminación,
la calefacción, la refrigeración en fin
En este proyecto podemos observar el principal problema
que se tiene en las instalaciones eléctricas comerciales sobre errores de
cálculo sobre las protecciones y las consecuencias que lleva este tipo de
errores ,además podremos saber un poco más sobre tan importantes instalaciones
, también conoceremos sus principales componentes y las funciones que realizan
para el correcto funcionamiento de la misma
Una instalación eléctrica es uno o varios
circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los
equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los
aparatos eléctricos conectados a los mismos.
Que son las
instalaciones eléctricas
Varias
definiciones
Se le llama instalación eléctrica al conjunto de
elementos que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica, desde el
punto de suministro hasta los equipos que la utilicen.
Una instalación eléctrica es uno o varios
circuitos eléctricos destinados a un uso específico y que cuentan con los
equipos necesarios para asegurar el correcto funcionamiento de ellos y los
aparatos eléctricos conectados a los mismos.
Tipos
de instalaciones eléctricas
Principales clasificaciones
Instalaciones residenciales
Son aquellas que
se utilizan en las casas habitación y
toda residencia, comúnmente son las que
a diario utilizamos
Instalaciones
comerciales
Son aquellas que se utilizan en los negocios medianos y grandes tales,
como una lavandería o una tienda de autoservicio,
respecto a su potencia son de tamaño comprendido entre las residenciales y las industriales
Instalaciones
industriales
Son aquellas que
como su nombre lo indica, se utilizan en las industrias o fábricas, estas son
de alto voltaje porque así lo demandan, para llevar acabo sus procesos de
producción
Según su tensión
Instalaciones de alta tensión
Son aquellas instalaciones en las que la diferencia de potencial máxima
entre dos conductores es superior a 1.000 Voltios (1 kV).
Instalaciones media tensión eléctrica es el término
que se usa para referirse a instalaciones eléctricas de alta tensión de 3ª categoría, con tensiones entre 1 y 36 kV (kilovoltios). En
ocasiones, se extiende el uso del término a pequeñas instalaciones de 30 kV
para distribución.
Dichas instalaciones son frecuentes en líneas de distribución que finalizan
en Centros de Transformación en dónde, normalmente, se reduce la tensión hasta
los 400 voltios.
Las tensiones de distribución
dependen de la zona geográfica así como de la empresa suministradora. Las
tensiones de distribución más comunes son 13,2 kV, 15 kV, 20 kV y 30 kV.
Instalaciones de baja tensión
Son el caso más general de instalación eléctrica. En estas, la
diferencia de potencial máxima entre dos conductores es inferior a 1.000
Voltios (1 kV), pero superior a 24 Voltios.
Principales componentes de la instalación eléctrica
comercial
1.
Acometida. Se entiende el punto
donde se hace la conexión entre la red, propiedad de la compañía
suministradora, y el alimentador que abastece al usuario. La cometida también
se puede entender como la línea aérea o subterránea según sea el caso que por
un lado entronca con la red eléctrica de alimentación y por el otro tiene
conectado el sistema de medición. Además en las terminales de entrada de la
cometida normalmente se colocan aparta rayos para proteger la instalación y el
equipo de alto voltaje.
2.
Equipos de Medición. Por equipo de
medición se entiende a aquél, propiedad de la compañía suministradora, que se
coloca en la cometida con el propósito de cuantificar el consumo de energía
eléctrica de acuerdo con las condiciones del contrato de compra-venta. Este
equipo esta sellado y debe de ser protegido contra agentes externos, y colocado
en un lugar accesible para su lectura y revisió
.
3 Equipos de Medición. Un interruptor es
un dispositivo que está diseñado para abrir o cerrar un circuito eléctrico por
el cual está circulando una corriente.
4.
Interruptor general. Se le denomina
interruptor general o principal al que va colocado entre la acometida (después
del equipo de medición) y el resto de la instalación y que se utiliza como
medio de desconexión y protección del sistema o red suministradora.
5.
Interruptor derivado. También
llamados interruptores eléctricos los cuales están colocados para proteger y
desconectar alimentadores de circuitos que distribuyen la energía eléctrica a
otras secciones de la instalación o que energizan a otros tableros.
6.
Interruptor termo magnético. Es uno
de los interruptores más utilizados y que sirven para desconectar y proteger
contra sobrecargas y cortos circuitos. Se fabrica en gran cantidad de tamaños
por lo que su aplicación puede ser como interruptor general. Tiene un elemento
electrodinámico con el que puede responder rápidamente ante la presencia de un
corto circuito
7. Arrancador. Se conoce como arrancador
al arreglo compuesto por un interruptor, ya sea termo magnético de navajas
(cuchillas) con fusibles, un conductor electromagnético y un relevador
bimetalito. El contactor consiste básicamente de una bobina con un núcleo de
fierro que sierra o abre un juego de contactos al energizar o desenergizar la bobina.
8.
Transformador. El transformador
eléctrico es u equipo que se utiliza para cambiar el voltaje de suministro al
voltaje requerido. En las instalaciones grandes pueden necesitarse varios
niveles de voltaje, lo que se logra instalando varios transformadores
(agrupados en subestaciones). Por otra parte pueden existir instalaciones cuyo
voltaje sea el mismo que tiene la acometida y por lo tanto norequieran de
transformador.
9.
Tableros. El tablero es un gabinete
metálico donde se colocan instrumentos con interruptores arrancadores y/o
dispositivos de control. El tablero es un elemento auxiliar para lograr una
instalación segura confiable y ordenada.
10.
Tablero general. El tablero general
es aquel que se coloca inmediatamente después del transformador y que contiene
un interruptor general. El transformador se conecta a la entrada del
interruptor y a la salida de este se conectan barras que distribuyen la energía
eléctrica a diferentes circuitos a través de interruptores derivados.
12.
Tableros de Distribución o derivado.
Estos tableros pueden tener un interruptor general dependiendo de la distancia
al tablero de donde se alimenta y del número de circuitos que alimenten.
13.
Motores y Equipos Accionados por Motores.
Los motores se encuentran al final de las ramas de una instalación y su función
es transformar la energía eléctrica en energía mecánica, cada motor debe tener
su arrancador propio.
14.
Estaciones o puntos de Control. En
esta categoría se clasifican las estaciones de botones para control o elementos
del proceso como:
Los
limitadores de carreras o de par, indicadores de nivel de temperatura, de
presión entre otros. Todos estos equipos manejan corrientes que por lo general
son bajas comparadas con la de los electos activos de una instalación.
15.
Salidas para alumbrado y contactos.
Las unidades de alumbrado, al igual que los motores, están al final de las
instalaciones y son consumidores que transforman la energía eléctrica en
energía luminosa y generalmente también en calor.
Los
contactos sirven para alimentar diferentes equipos portátiles y van alojados en
una caja donde termina la instalación.
.
16.
Plantas de Emergencia. Las plantas
de emergencia constan de un motor de combustión interna acoplada a un generador
de corriente alterna. El cálculo de la capacidad de una planta eléctrica se
hace en función con las cargas que deben de operar permanentemente. Estas
cargas deberán quedar en un circuito alimentador y canalizaciones dependientes.
17. Tierra o neutro; en una Instalación
Eléctrica
Planteamiento
del problema
El problema que detectamos en una instalación eléctrica
comercial , es que en una lavandería, a
causa del mal cálculo que se realizó sobre la protección electromagnética sobre los motores de las lavadoras , secadoras y
demás de diferentes voltajes ,encontramos que había un calentamiento fuero de lo normal
, cuando tocamos el centro de cargas
Al realizar una lectura de cargas sobre cada línea, nos
dimos cuenta que había un desbalanceo considerablemente de cargas , ya que la
primera línea tenía más cargas que las otras dos líneas , y esto ocasionaba calentamiento
en las líneas de suministro ,detenían el
uso de las lavadoras y demás ya que las
protecciones o el breaker botaba , la consecuencia más notable de esto es que
al estar desbalanceadas las cargas esto provoca exagerado consumo energético y por lo tanto consumo monetario ,sin contar que la
constante desactivación de los motores
causo daños en sus bobinados de arranque a pesar de que tenían protecciones
térmicas
ALGORITMO
Sobre
el Balanceo de Cargas en el Centro de Distribución, para evitar el
Calentamiento en las Fases
1 .Se empieza por localizar primero el centro de
cargas de la instalación eléctrica
2. Una vez localizado se abre la puerta del centro, de la
instalación y se empieza a leer el diagrama de cargas
3. En este paso se procede a desatornillar la caratula por medio de un desarmador
4. Una vez ya retirada la caratula, se identifican los
circuitos eléctricos
5. Una vez sabiendo o identificando lo que son las
salidas de los circuitos o la salida de
los breakers
6. Al contar con un multímetro, se pondrá en la función
de amperímetro y por lo tanto se medirá la corriente de salida de cada uno de los circuitos que estén
conectados actualmente
7. Una vez
obtenida las lecturas se procederá a
detectar los circuitos que estén sobrecargados, esto se determinara
simple, al comparar la lectura obtenida contra aquella que muestre grabado el breaker
8. Después se pasara a calcular la corriente y por
consecuencia se obtendrá el valor de la protección de dicho circuito, por medio
de esta formula
Como calcular la protección electromagnética
La corriente nominal; es la corriente que consume la carga , puede ser el motor cuando trabaja a potencia de salida de nominal esta corriente ,se calcula de la siguiente forma dependiendo el tipo de la carga si es monofasica o trifasica:
caso monofasico en Amperes.
,caso trifasico en Amperes.
Dónde:
In; es la corriente nominal
V; es el voltaje
Fp; es el factor de potencia
9. Una vez calculado los
valores de las protecciones electromagnéticas se buscara la manera de
distribuir o dividir la carga total
sobre las tres líneas o tres fases, que son las tenemos en el centro de distribución
10. Se pasara a desconectar y a marcar las cargas por
medio de una seña particular, para poder saber como y en que nuevo lugar se
colocara según la nueva distribución
11. Una vez ya rediseñado el diagrama de cargas y se
tendrá que seguir según la localización del circuito nuevo, con su necesaria
protección
.
12. Se tomara los breakers necesarios y correspondientes
al circuito a alimentar, después se procederá
a conectar y a instalar los breakers en el centro de cargas en su
respectivo lugar de acuerdo al diagrama de cargas, y línea de carga o fase de
modo que la carga en cada línea sea la
misma en las 3 y así evitar el
calentamiento de las fases y por consecuente el optimo funcionamiento de la instalación
Este es el Diagrama en lenguaje de C++
Respecto a al balanceo de las cargas en el centro de distribución , este diagrama nos permitirá determinar si la carga es trifasica o monofasica , aparte de obtener la carga nominal para dicho circuito y también podremos determinar su localización en el centro de cargasA continuación se muestra una tabla de valores corrida en los anteriores diagramas de c++ y raptor
Diagrama de C++ con funciones
// En este programa se calculara la corriente nominal de la proteccion
//de los circuitos derivados del centro de cargas para asi saber su
//proteccion adecuada
#include<iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
double trifasico (double,double,double);
double monofasico (double,double,double);
double PE,V,FP,T,M;
int main()
{
cout << "proporciona el potencial electrico:"<<endl;
cin >> PE;
cout << "proporciona el voltaje electrico:"<<endl;
cin >> V;
cout <<"proporciona el factor de potencia:"<<endl;
cin >> FP;
if (V>127)
{
cout << "Entonces calcularemos la corriente para un circuito trifasico:"<<endl;
trifasico(PE,V,FP);
cout<<"LA CORRIENTE NOMINAL PARA EL CIRCUITO TRIFASICO ES"<<T<<endl;
system ("PAUSE");
}
if (V==127)
{
cout << "Entonces calcularemos la corriente para un circuito monofasico:"<<endl;
monofasico(PE,V,FP);s
cout<<"LA CORRIENTE NOMINAL PARA EL CIRCUITO MONOFASICO ES"<<M<<endl;
system("PAUSE");
}
if
{
cout<< "calculo invalido"<<endl;
system("PAUSE");
return 0;
}
double trifasico (double PE, double V, double FP)
{
T=PE/(sqrt(3.0)*V*FP);
return T;
}
double monofasico(double PE, double V, double FP)
{
M=PE/(V*FP);
return M;
}