RED

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• RED
• Es la totalidad de las partes de una instalación
  unidas entre sí, y sometidas a la misma tensión
  de servicio

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Introducción a las redes

• Tensiones de distribución (Normas europeas)

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Introducción a las redes

• Tensiones de distribución (Normas americanas)

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Clasificación de voltajes según IEEE Std 100-1992

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Tensiones nominales IEC (Transmisión)

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Introducción a las redes

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• Según el lado de la(s) S/E (s) hay redes
  primarias (Lado de AT) y secundarias (Lado de
  BT).
• Según la estructura, las hay simples (radiales) y
  complejas(en anillo, enmalladas,...
  combinaciones)
• En una red, la tensión de servicio es solo una.

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Introducción a las redes

• Red radial Su configuración, es como el ramaje
  de un árbol, existiendo una rama principal desde
  la cual se alimentan los receptores individuales.

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Factores de simultaneidad orientativos
(Administración, servicios)

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Ejemplo de S/E aérea en línea radial

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Detalle S/E aérea

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Barras en anillo
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Introducción a las redes

• Características del sistema radial
• Gran simplicidad
• Mínimo costo inicial
• Ante la eventualidad de una avería en el
  circuito, puede interrumpirse el suministro de
  una gran volumen de energía

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Introducción a las redes

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Introducción a las redes

• Red anular, o en anillo (sistemas
  interconectados)
• Permite aumentar la seguridad de alimentación en
  un área de abastecimiento, interconectando S/E
  por el lado de baja tensión, mediante cables y/o
  barras de distribución. Es más cara.

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Introducción a las redes

• Red enmallada Proporciona una mayor seguridad de
  abastecimiento pero..., es aún más cara. Contiene
  nudos y anillos

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Introducción a las redes

• Nudos Puntos de distribución conteniendo S/E, o
  barras
• Mallas Uniones cerradas, entre nudos

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Arreglos típicos de distribución primaria

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Indicadores de interés (IEEE)

• 1) Demanda
• 2) Carga peack
• 3) Máxima demanda
• 4) Factor de demanda
• 5) Factor de diversidad
• 6) Factor de carga
• 7) Demanda coincidente

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Indicadores según normas alemanas, referidos a
cables y líneas

• 1) Capacidad de carga
• 2) Carga
• 3) Temperatura de servicio admisible
• 4) Temperatura admisible de cortocircuito
• 5) Ciclo diario de carga
• 6) Ciclo de carga de referencia
• 7) Carga media
• 8) Carga máxima
• 9) Factor de carga

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Un ejemplo que muestra un ciclo de carga y su
relación, en , con la carga media

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Introducción a las redes

• Tensión de servicio máxima en una red trifásica
• Es el valor eficaz de la tensión máxima que
  puede establecerse entre dos conductores, en
  cualquier momento y lugar de la red, exceptuando
  tensiones transitorias y temporales.

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ÁREAS (y requerimientos) DE UN SISTEMA INDUSTRIAL

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ÁREAS (requerimientos) DE UN SISTEMA INDUSTRIAL

• Servicio eléctrico
• Sistema de distribución de energía principal, y
  de tracción (equipos móviles)
• Sistemas de control de procesos (Equipos
  computarizados y plcs)
• Sistemas de manipulación de materiales (grúas,
  elevadores, seleccionadores y transportadores
  automatizados)
• Iluminación, en general
• Comunicación de todo tipo, incluso neumática
• Sistemas de alarma, acondicionamiento ambiental,
  sanitizado
• Contención de materiales peligrosos para el
  ambiente (presión, temperatura)
• Tratamiento de aguas (fría, caliente)
• Circuitos de seguridad, alarmas, sistemas de
  acceso electrónicos, TV

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ÁREAS (requerimientos) DE UN SISTEMA INDUSTRIAL

• Máquinas de oficina, refrigeración, sistemas de
  vacío y aire comprimido
• Áreas limpias, o seguras contra contaminantes
  (electromagnetismo, radiofrecuencias (EMI, RFI)
• Manipulación de alimentos casino, cafetería,
  cocina
• Mantención, sala de capacitación, show room,
  enfermería, descanso de empleados, areas de
  recreo
• Generación y cogeneración, equipos de emergencia
• Sistemas de control de tráfico

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ÁREAS (requerimientos) DE UN SISTEMA INDUSTRIAL

• Independiente de la amplia variedad de
  construcciones industriales, hay elementos
  comunes que forman parte del diseño eléctrico

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ÁREAS (requerimientos) DE UN SISTEMA INDUSTRIAL

• Calidad, demanda, características de coincidencia
  y diversidad en las cargas y factores de carga
• Voltajes de servicio, distribución y utilización,
  y regulación de voltaje
• Flexibilidad y provisiones para
  expansiónConfiabilidad, continuidad de servicio
• Seguridad para personas y bienes
• Costo inicial y de mantención
• Operación y mantenimiento
• Corrientes de falla y coordinación de
  protecciones
• Fuentes de alimentación y sistemas de
  distribución
• Sistemas de emergencia, aspectos legales
  (instalaciones hospitalarias)
• Otros requerimientos

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Comentarios sobre consideraciones de diseño

• Usualmente, el equipamiento eléctrico no ocupa un
  gran espacio dentro de la construcción total
• Al momento de competir por espacio, puede ser mas
  fácil reubicar equipos eléctricos (Tableros,
  paneles), que de otro tipo, debiéndose tener en
  cuenta eso sí, que las prestaciones de la
  instalación sean óptimas desde todo punto de
  vista, lo cual es responsabilidad del o los
  profesionales eléctricos
• Es esencial que el ingeniero eléctrico
  responsable del diseño de la red, tenga una
  comprensión previa del proceso de manufactura

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Coordinación

• En primer lugar, según la complejidad y
  características del proyecto, es imprescindible
  la cooperación entre profesionales de distintas
  especialidades
• Mecánica, Química, Procesos, Civiles,
  Arquitectos, Estructuras, Iluminación,
  Producción, Abogados, Contratistas,
  Suministradores de equipos, etc.

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Flexibilidad (Reliabilidad)

• Esto tiene que ver con la adaptabilidad del
  sistema eléctrico para expandirse, y permitir
  cambios necesarios en los variados requerimientos
  de la planta durante su vida útil (cambios de
  ubicación de equipos, nuevos equipos)
• Por su costo, es importante proveer inicialmente
  una capacidad de alimentadores suficiente para
  suministro futuro

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REQUERIMIENTOS DE LA CARGA

• Durante la planificación, debe tenerse en cuenta
  los variados requerimientos y características
  (Indicadores) de la carga total de la planta (y
  también, las cargas parciales, si corresponde)

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Flexibilidad

• La flexibilidad de una red eléctrica aumenta si
  hay un sobredimensionamiento de componentes
  (Tableros, barras, ductos), y el costo inicial
  puede no ser tan exagerado, evitándose también,
  modificaciones estructurales, o de superficie
  futuras
• En instalaciones de computadores, los pisos y
  paneles movibles aportan a la flexibilidad
• Los cableados expuestos y enchufables (tipo
  trolley) suelen ser económicos y dan flexibilidad

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Entre los más importantes componentes...

• Subestaciones
• Generadores
• Motores

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Sub-estaciones

• Tipos de S/E
• S/E principales Son en aceite, o resina.
  Incorporan disyuntor principal en BT, y equipos
  de medida y/o registro de energía y otras
  variables
• S/E pequeñas Libres de mantenimiento, se montan
  a la intemperie, por ejemplo, aéreas (Ej. zonas
  residenciales)

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Rangos de Aplicación de S/E

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S/E con tanque conservador

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S/E hermética observar plegados para
refrigeración por convección, y dilatación
térmica (Ya que no posee estanque de expansión)

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Sub-estaciones

• Transformador encapsulado en resina (Hasta
  unos 15 MVA)

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Sub-estaciones

• S/E unitarias
• Son Transformadores que cuentan con celdas de
  alta y baja tensión incorporadas, constituyendo
  un equipo modular, transportable, de fácil
  instalación. Puede incluir equipo de generación.
• La celda de alta tensión incluye los equipos de
  maniobra y protección requeridos por el usuario.
  Es del tipo intemperie o interior,
  autorrefrigerado, sumergido en aceite mineral o
  silicona.La celda de baja tensión incluye los
  equipos de maniobra, control, medición y
  protección de acuerdo con las necesidades del
  sistema.

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S/E unitaria
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S/E compacta

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Tanque conservador y relé Buchholz

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Tanque conservador (o de expansión)

• Permanece lleno hasta la mitad, con aceite, y no
  debe permitir el contacto del aceite con la
  atmósfera.
• Su finalidad, es absorber la expansión del aceite
  debido a los cambios de temperatura provocados
  por los incrementos de carga

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El relé Buchholz

• Indica la existencia de perturbaciones, y daños
  internos tales como
• Pérdida de líquido de refrigeración y aislamiento
• Formación de gases
• Velocidad de circulación indebida del líquido,
  entre la cuba del transformador, y el recipiente
  de expansión

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El relé Buchholz

• Se aplica en transformadores con potencias
  nominales superiores a unos 315 kVA
• Se instala en la tubería que une la cubeta y el
  estanque conservador, o de expansión, y que
  permite la circulación del aceite

51
Sub-estaciones

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S/E unitaria

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Sub-estaciones

• S/E tipo pad mounted
• La diferencia fundamental con las Subestaciones
  Unitarias radica en la celda de alta tensión, que
  cuenta con aisladores de resina, los cuales se
  conectan a través de codos operables bajo carga,
  adecuados para la conexión del equipo a través de
  cablede aislación sólida.

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Boquillas de alta tensión

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Ferroresonancia 1

• El fenómeno de la ferroresonancia
• En transformadores cuya alimentación de alta
  tensión es efectuada a través de cables aislados,
  como es el caso de los transformadores tipo
  superficie ("Pad Mounted"), es posible que bajo
  ciertas condiciones se presente este fenómeno

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Ferroresonancia 2

• El fenómeno de ferrorresonancia es de naturaleza
  oscilatoria y puede producirse por la interacción
  de una capacidad apreciable, cables armados
  especialmente, y la inductancia de un
  transformador en vacío, al conformar éstos un
  circuito LC serie.

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Ferroresonancia 3

• Para que se produzca esta resonancia es necesario
  que exista una situación de desequilibrio en la
  alimentación, creada por una conexión o
  desconexión monofásica, aguas arriba de una
  longitud apreciable del cable o Iínea de
  alimentación del transformador.

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Ferroresonancia 4

• En una resonancia serie, las tensiones a través
  de la capacidad y de la inductancia pueden
  exceder en varias veces la tensión nominal. Tales
  condiciones de resonancia deben ser evitadas,
  puesto que los esfuerzos dieléctricos anormales a
  que quedan sometidas las aislaciones pueden
  producir averías en el transformador o en los
  cables.

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Ferroresonancia 5

• CONDICIONES QUE FAVORECEN LA OCURRENCIA
• 1) Que exista una capacidad importante, Iínea o
  cable, en serie con un terminal del transformador
  al menos.
• 2) Que exista una situación de desequilibrio. La
  que puede ser creada por una conexión o
  desconexión monofásica, el corte de un conductor
  o la fusión de uno o dos fusibles.
• 3) Que el transformador se encuentre en vacío o
  con muy poca carga.

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Ferroresonancia 6

• RECOMENDACIONES PARA EVITARLA
• Reducir la longitud de la Iínea entre el
  desconectador o los fusibles, y los terminales
  del transformador.
• Evitar las maniobras monofásicas.
• Confirmar que el neutro del secundario del
  transformador esté conectado a tierra.

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Salida S/E compacta

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Conexiones de los transformadores

• Estrella - estrella
• Estrella - estrella - delta
• Delta - delta
• Delta - estrella
• Estrella - delta

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Estrella - estrella

• Aislación y cobre mínimos
• Adecuado para corrientes de carga bajas y voltaje
  alto
• Neutros inestables si están flotantes
• Esfuerzos dieléctricos internos mínimos debido a
  la alta capacitancia entre espiras (Se traduce en
  aislación mínima)

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Estrella - estrella - delta

• El terciario en delta proporciona un camino
  cerrado para terceros armónicos de corriente
  magnetizante
• El terciario puede utilizarse para alimentar
  servicios auxiliares pero, en caso de
  cortocircuito, las corrientes son elevadas
• El tamaño y costo del transformador, aumentan.

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Delta - delta

• Conexión poco utilizada
• Resulta económica para corrientes elevadas y
  voltaje reducido
• Las deltas constituyen camino cerrado para
  componente magnetizante de tercer armónico. Esto
  hace que se eliminen voltajes de tercer armónico
• Al usar tres unidades monofásicas, permite delta
  abierta
• Como no hay neutro, requiere banco para
  originarlo, lo cual encarece el sistema
• Ocupa mayor cantidad de aislamiento y cobre

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Estrella - estrella - delta

• El terciario en delta proporciona un camino
  cerrado para terceros armónicos de corriente
  magnetizante
• El terciario puede utilizarse para alimentar
  servicios auxiliares pero, en caso de
  cortocircuito, las corrientes son elevadas
• El tamaño y costo del transformador, aumentan.

69
Delta - estrella

• El neutro secundario permite aislar las
  corrientes de secuencia cero
• La delta primaria mantiene confinada a la
  corriente magnetizante, evitándose voltajes de
  tercer armónico en líneas del primario
• Se usa por ejemplo, para distribución en BT, de
  15000/380 Volt.

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD(Es muy semejante
a hablar en )

• Ventajas
• Las magnitudes tienen un valor mas general
• La razón de transformación de los
  transformadores, no se involucra en los cálculos
• Bajo condiciones nominales, un solo valor en /1
  puede representar potencia, impedancia, o voltaje
• Los cálculos suelen simplificarse

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• Se expresan en /1
• Potencias complejas, aparentes, activas y
  reactivas
• Voltajes
• Corrientes
• Impedancias
• Admitancias

72
CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• Para expresar en /1, se requiere magnitudes que
  se toman como referencia, llamadas valores base
• Un conjunto de magnitudes de referencia puede
  obtenerse a partir de una potencia aparente base,
  y un voltaje base
• En un sistema completo, suele tomarse como
  valores base a la potencia aparente nominal y el
  voltaje nominal, del componente de mayor potencia
  del sistema

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• En sistemas trifásicos, o monofásicos, la
  potencia aparente base, es por fase, la corriente
  base, es la de línea, y el voltaje base es de
  fase a neutro. Las siguientes fórmulas se aplican

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• Sean Sb(VA) y Vb(Volt), los valores de referencia
  escogidos, o valores base, entonces, los otros
  valores base ( o de referencia ) se obtienen así
• Ib Sb /Vb (A)
• Zb Vb/Ib (Vb)2 / Sb (?)
• Yb 1/ Zb (S)
• Se han definido cinco valores base

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• Sb y Vb pueden ser cualquier par de valores que
  deben mantenerse, pero
• Cuando Sb y Vb corresponden con los valores
  nominales de algún componente del sistema, se
  dice que son la base propia del componente
• Las magnitudes que se expresan en /1, son
  adimensionales

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• Sean S (VA), P(Watt), Q(Var), V(Volt), I(A),
  Z(? ), Y(S) magnitudes a expresar en /1. Sus
  respectivos valores en /1 serán
• S/1 S (VA) / Sb,
• P/1 P(Watt) / Sb,
• Q/1 Q(Var) / Sb
• V/1 V(Volt ) / Vb , I/1 I(A) / Ib
• I /1 I(A) / Ib(A)
• Z/1 Z( O) / Zb
• Y/1 Y(S) / Yb

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CANTIDADES EN TANTO POR UNIDAD

• Por ejemplo, si en un sistema la base de voltaje
  escogida es de 15 kV, entonces otros voltajes del
  sistema tales como 14.8 kV, 15 kV y 15.6 kV,
  expresados en /1 se transforman según muestra la
  tabla siguiente