Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. Material del participante Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. Material del participante rea de procedencia: Gerencia de Desarrollo Curricular Desarrolladores: Ing. Elsa Vergara Escalante. Martn Ocampo Rodrguez. Direccin y telfono del rea: Uruguay 55, Centro, Mxico, D.F. 55-21-2699. Fecha de elaboracin: Mayo/1998. Fecha de actualizacin: 03; 01/Abril/2004. Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Reconocimientos Por su valiosa colaboracin en la actualizacin de este manual a: Jos Antonio Montiel Ramrez Margarito Velzquez Moreno Rodolfo Contreras Cuevas Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Registro de actualizaciones Nombre del curso:Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. Nombre del desarrollador:Ing. Elsa Vergara Escalante / Martn Ocampo Rodrguez Cdigo del curso:432 rea responsable:Gerencia de Desarrollo Curricular Ubicacin fsica del rea:Uruguay 55, 3er piso, Col. Centro, Mxico, D.F. Fecha de liberacin:Enero 2003 No. Actualizacin FechaNombre(s) del(los) desarrollador(es) Modificaciones 1Mar/2001Ing. Elsa Vergara Escalante Martn Ocampo Rodrguez Revisindeconceptos, actualizacindetarifas elctricas,actualizacinde temasdecircuitoselctricos, subestaciones y bateras. Se agregaron prcticas al final de cada captulo. 2Enero/2003Martn Ocampo Rodrguez Correccindeerroresy revisindedefiniciones,se agregan ejemplos y figuras en todos los captulos. 3Abril/2004Ing. Roberto Chvez Olgun Conversin a formato actual Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. Objetivo general Altrminodelcurso,elparticipantedescribirlos fundamentosyrealizarlasmedicionesypruebasde operacin bsicas de mantenimiento preventivo de los equiposdefuerzayclimainstaladosenlaplanta telefnica conforme a documentos normativos emitidos por la Empresa. Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tabla de contenido En este manual En este manual se abordarn los siguientes contenidos: Pgina Captulo 1Definiciones y conceptos Circuito Elctrico............................................................................1-2 Corriente Directa............................................................................1-7 Corriente Alterna............................................................................1-10 Conversin de Energa Elctrica....................................................1-19 Sistemas de Alimentacin en Telmex............................................1-23 Prcticas........................................................................................1-28 Captulo 2PrincipiodefuncionamientodelaSubestacinyelGrupo Electrgeno Seccin A Subestaciones Elctricas Partes de la Subestacin.............................................................2-A-2 Verificacin y Operacin en la Subestacin.................................2-A-15 Medicin de Consumo y Factor de Potencia ...............................2-A-21 B Grupos Electrgenos Componentes del Grupo Electrgeno..........................................2-B-2 Motores Diesel.............................................................................2-B-7 Sistemas del Motor......................................................................2-B-12 Generadores Trifsicos................................................................2-B-20 Tableros de Control .....................................................................2-B-23 Tableros de Transferencia...........................................................2-B-31 Seguridad en la Operacin del Grupo Electrgeno......................2-B-37 Prcticas en Subestacin y Grupo Electrgeno...........................2-B-39 Contina en la siguiente pgina Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tabla de contenido, continuacin En este manual, continuacin Captulo 3Principio de funcionamiento de Plantas de C.D. Partes de la Planta de C.D............................................................3-2 Rectificadores................................................................................3-5 Convertidores.................................................................................3-13 Tableros de Control y Alarmas.......................................................3-19 Batera...........................................................................................3-22 Sistemas Fotovoltaicos..................................................................3-28 Sistemas de Supervisin ...............................................................3-31 Seguridad en Plantas de C.D.........................................................3-37 Prcticas........................................................................................3-39 Captulo 4Principio de funcionamiento de Inversores y UPS Partes del Sistema de Inversores ..................................................4-2 Funcionamiento del Inversor..........................................................4-5 Sistemas de Inversores .................................................................4-9 Los UPS.........................................................................................4-15 Medidas de Seguridad en Inversores y UPS .................................4-20 Prcticas........................................................................................4-21 Captulo 5Equipos de Aire Acondicionado Equipos Evaporativos ....................................................................5-2 Equipos de Refrigeracin...............................................................5-4 Equipos de Calefaccin y Deshumidificacin ................................5-6 Clasificacin de Sistemas de Aire Acondicionado .........................5-7 Seguridad en Equipos de Aire Acondicionado...............................5-10 Prcticas........................................................................................5-11 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tabla de contenido, continuacin En este manual, continuacin Captulo 6Sistemas de Proteccin y Ahorro de Energa Factor de Potencia (FP).................................................................6-2 Correccin del Factor de Potencia.................................................6-4 Ahorro de Energa..........................................................................6-6 Sistemas de Proteccin.................................................................6-14 Sistemas de Tierra.........................................................................6-20 Prctica..........................................................................................6-37 Bibliografa.......................................................................................................B-1 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Captulo 1 Definiciones y conceptos Panorama general IntroduccinEnelpresentecaptulosepresentanlosconceptosbsicosde circuitoselctricosyelementosutilizadosporlosequiposde alimentacin de energa elctrica en las instalaciones de Telmex. ObjetivoAltrminodelcaptulo,elparticipantedescribirlosparmetros elctricos y configuracin de sistemas de alimentacin de Telmex de acuerdo con la informacin del manual. TemasEn este captulo se tratan los siguientes temas: TemaVer Pgina Circuito Elctrico1-2 Corriente Directa1-7 Corriente Alterna1-10 Conversin de Energa Elctrica1-19 Sistemas de Alimentacin en Telmex123 Prcticas128 1-1 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico IntroduccinUncircuitoelctricoescualquiertrayectoriacerradaporlaque circulan cargas elctricas, a continuacin se presentan los conceptos bsicos de un circuito elctrico elemental, parmetros y terminologa para los sistemas de alimentacin. Diagrama Elemental del Circuito Elctrico Enlasiguientefigurasemuestranloselementosdeuncircuito elctrico: FuentedeAlimentacin.Seencargadesuministrarlaenerga elctricanecesariaparalaoperacindelcircuito,puedeserun generador,unabateraounatomadecorrientedelaredde suministro.Lamayorpartedelosequiposquesemanejaneneste manual son fuentes de alimentacin que a su vez son alimentadas por otra fuente principal. Contina en la siguiente pgina 1-2 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico, continuacin Diagrama Elemental del Circuito Elctrico Interruptor. Su funcin principal consiste en conectar o desconectar la fuente de energa hacia la carga en el momento deseado, adems deunapagadorpodemosencontrarotrotipodedispositivosque realizan funciones de regulacin en el circuito. Los interruptores nos permitenabrirelcircuitoelctricopararealizarmaniobrasde instalacin, desinstalacin o mantenimiento. DispositivodeProteccin.Esunelementoqueinterrumpeel suministro de energa al circuito cuando ocurre una falla de operacin o de suministro que puede daar la fuente, la carga la instalacin o al usuariopuedeserunfusibleuotrodispositivoquedesconecteel circuito en caso de detectar una falla. Conductores.Seencargandetransportarlacorrientenecesaria desde la fuente de energa hasta la carga y tambin desde una fuente hasta otra fuente de menor capacidad. Carga.Eselelementoqueconsumelaenergaelctricayla transformaenalgunaotraformadeenergapararealizaruntrabajo especficocomotrabajomecnico,iluminacin,calefaccin, ventilacin,conversinaotraformadeenergaelctrica,etc.una fuente puede a su vez ser carga de otra fuente de mayor capacidad. Nota: Al hablar de carga generalmente nos referimos a un elemento queconsumeenerga,sinembargocuandosetratadebateras,la palabracargaserefierecasisiemprealacorrientequeseles suministra para el almacenamiento de energa. Parmetros del Circuito Losparmetrosdeuncircuitoelctricoqueseverificanenlos sistemas de alimentacin de Telmex son: Voltaje Corriente Potencia Resistencia (en algunas pruebas) Contina en la siguiente pgina 1-3 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico, continuacin VoltajeEl voltaje o tensin es la diferencia de potencial entre dos extremos o bienlafuerzaelctricaparamoverunacarga,seconsideraquelas fuentessonelevadorasdepotencial,mientrasquelascargas ocasionan cada de potencial. El voltaje en la fuente no ser igual al voltaje en la carga debido a que los conductores y dems dispositivos ocasionancadasdepotencial,seexpresaenVolts(V)enlos sistemasdebajatensinoenKilovolts(KV)parasistemasdealta tensin. Comopartedelmantenimientodesistemasdealimentacinde energaserealizanmedicionesdevoltajeendiferentespuntos, siempreenbajatensin,elniveldevoltajesmsaltoquepodemos encontrares440VCAencasosespeciales,porlogeneralelnivel ms utilizado es 220 VCA (nominal). CorrienteLacorrienteeslacantidaddecargaselctricasquecirculanenun circuito en un tiempo determinado, en el mantenimiento a equipos de alimentacinsemideparaevaluarelconsumodecargasyajustar, probarodefinirlacapacidaddelosdispositivosdeproteccin,la fuente y los conductores que utilizamos. Se mide en Amperes (A). Contina en la siguiente pgina... 1-4 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico, continuacin PotenciaLa potencia determina la cantidad de trabajo realizado por una carga, estenrelacindirectaconelvoltajeaplicadoylacorriente consumida. La capacidad de muchosequipos, principalmente los de corriente alterna, se especifican en unidades de potencia como: Watts (W) Kilowatts (KW) Caballos de potencia (HP) Kilovoltampers (KVA) El tema de potencia se contina tratando ms adelante. Contina en la siguiente pgina... 1-5 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico, continuacin Circuitos complejos En la realidad los circuitos elctricos no son tan simples, por ejemplo paraalimentarunbastidorlateraldetensiones,setomala alimentacin desde en tablero de distribucin de corriente directa de unaplantadeCD,enestecasolafuenteeselconjuntodebarra positiva y negativa de la planta de CD. El fusible es la proteccin y las barras del bastidor de tensiones constituyen la carga, que a su vez es lafuentedealimentacindelosequiposqueestnenlafila,de maneraqueloscircuitoselctricosseencuentranconectadosen cascada, es muy importante la verificacin de parmetros elctricos, yaquelascapacidadesde:fuentes,conductoresydispositivosde proteccindependendelconsumodecadaunadelascargasenel circuito respectivo.

1-6 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Directa IntroduccinAcontinuacinsepresentanlosconceptosbsicosdecorriente directaylasfuentesprimariasdelossistemasdealimentacin.Se considerafuenteprimariaaquellaqueproducelacorrienteelctrica por conversin de otro tipo de energa. ConceptoSe denomina corriente directa aquella en la que las cargas se mueven siempreenelmismosentidosinpresentarvariacionesdevoltaje significativas, cuando se presentan variaciones de voltaje se le llama corrientecontinua,sinembargotambinenesecasoelpositivo siempre es positivo y el negativo es siempre negativo. Representa-cin Grfica Enlasiguientefigurasemuestralarepresentacingrficadela corriente directa (grfica voltaje - tiempo). Generacin de Corriente Directa La generacin de corriente directa se produce principalmente por: Celdas electroqumicas Celdas solares Contina en la siguiente pgina... 1-7 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico, continuacin Celdas Solares Lasceldassolaresoceldasfotovoltaicasproducenenergaelctrica cuandoseexponenaunafuentedeluz(casisiempreeselsol).En Telmexseutilizaceldasfotovoltaicassoloensistemasdebaja capacidadyparticularmenteentelefonarural,estossistemas requierenunafuenteauxiliarparatrabajarenlanocheestose resuelve colocando sistemas de reserva con de bateras. Celdas Electro-qumicas Lasceldaselectroqumicasconviertenlaenergadeunareaccin qumicaenenergaelctrica,sonlasmsutilizadas,yaseaen aparatos pequeos de pilas hasta sistemas de alta capacidad como centrales telefnicas con bateras de gran tamao. Acumula-dores Losacumuladoressonceldaselectroqumicasquetienenla capacidad de acumular o almacenar cargas elctricas cuando se les aplica un voltaje de la misma polaridad que el que producen pero de un valor ligeramente mayor, este es el tipo de celdas electroqumicas que utilizan todos los sistemas de Telmex. BaterasLas bateras se construyen por agrupacin de celdas electroqumicas interconectadaselctricamente,enarreglosenserieparadarlos voltajesrequeridosyenparaleloparalacantidaddecorrientey tiempoderespaldonecesarios,LasbaterasusadasenTelmexson siempreacumuladorescomoyasemencion.Seutilizanpara arranque de los grupos electrgenos y para la alimentacin del equipo telefnico. Contina en la siguiente pgina 1-8 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Circuito Elctrico, continuacin Consumo de Energa en C.D. El consumo de potencia en corriente directa se determina siempre por el producto del voltaje y la corriente, aunque lo ms comn es medir simplementeelvalordelacorriente,inclusivelacapacidaddelas baterasseexpresaporlacantidaddecorrientequepueden proporcionardurante un tiempo determinado, expresada en Amperes Hora (AH) y su periodo de tiempo. Porejemplounabaterade2000AHen8horastienelacapacidad tericadealimentarunacargaqueconsume250Aconstantes durante un periodo de 8 horas (250 =2000 8). Lasplantasdecorrientedirectaseespecificangeneralmenteporsu capacidadmximaenAmperes,porejemplounaplantade4000A puede crecer hasta alcanzar esa capacidad de suministro. Debidoalasdiferentesconfiguracionesposiblesdesistemasde baterasascomoalacapacidaddeadaptacinyajustesdelos rectificadores a esas configuraciones, la tendencia actual es indicar la potencia de estas fuentes de corriente directa en Watts. 1-9 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna ConceptoSetieneunacorrientealternacuandoelflujodecorrienteelctrica cambia de sentido de manera peridica, cambiando continuamente el valor de voltaje y la polaridad en las terminales. Electro-magnetismo La corriente alterna es producida por un fenmeno electromagntico, por lo que conviene recordar lo siguiente: Cuandocirculaunacorrienteelctricaporunconductor,se produce un campo magntico alrededor de ste, si la corriente por elconductoresconstante,elcampomagnticotienetambinun valorconstante,silacorrienteesvariable,produceuncampo magntico variable. Cuandounconductorsemuevedentrodeuncampomagntico, seproduce(induce)unvoltajeenelconductorcapazdeproducir unacorrienteelctrica.Estotambinseprovocasielconductor permanece fijo y lo que se mueve o vara es el campo magntico, demaneraquepodemoshablardeunmovimientorelativodel conductordentrodelcampomagnticoodecirqueseinduceun voltajeenunconductorcuandocortalneasdeuncampo magntico. Contina en la siguiente pgina 1-10 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Principio del Generador de Corriente Alterna Enlasiguientefigurasemuestraungeneradorbsicodecorriente alterna. Cuando se hace girar el conductor en forma de espira cruza el campo magntico y se induce un voltaje que es recogido en los anillos rozantesporlasescobillasocarbones.Elvalordelvoltajedepende del ngulo de cruce del conductor con las lneas de campo magntico, cuando est como en la figura el valor es cero y cuando ha girado 90 se alcanza el mximo valor o valor pico. N SCarbn Anillos rozantesCarbn Contina en la siguiente pgina 1-11 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Representa-cin Grfica Enlasiguientefigurasemuestralacurvavoltaje-tiempoparala corriente alterna: Parmetros de Corriente Alterna Los principales parmetros de corriente alterna son los siguientes: Valor pico. Es el valor mximo alcanzado por la onda de voltaje o de corriente en una corriente alterna, indicado en la figura anterior. Es el valor que observamos en el osciloscopio. ValorRMS.Eselvalorpromediodelacorrientealterna(raz cuadrticamediasinusoidal)queproduceunapotenciadeunvalor igual de corriente directa. Es el valor que medimos en el voltmetro y en el ampermetro de corriente alterna, tambin se le llama valor eficaz o valor efectivo. Para una corriente alterna de forma senoidal, se tiene la siguiente relacin entre valor pico Vp y valor eficaz Vrms: pVVrms2= Contina en la siguiente pgina 1-12 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Parmetros de Corriente Alterna, continuacin Impedancia. La resistencia es la oposicin al paso de una corriente elctrica debida al material del conductor; la reactancia es la oposicin alpasodeunacorrientealternaenunconductordebidaala formacin de campos elctricos (capacitiva) o magnticos (inductiva). La impedancia es la suma vectorial de la resistencia y la reactancia en un circuito elctrico. Frecuencia.Eselnmerodeciclosporsegundo,semideenHertz (Hz) en la figura se ha mostrado el valor inverso que es el periodo, es decir, el tiempo que tarda en completarse un ciclo. Todas las cargas quesealimentanconcorrientealternaenTelmexestndiseadas para operar a 60 Hz. Impedancia y almacena-miento de Energa Elalmacenamientodeenergapuedeaprovecharsemuybienen corriente directa para fuentes de reserva, pero el almacenamiento en lasdiferentespartesdelsistemapuedeprovocarprdidaso condiciones de riesgo. Los sistemas elctricos tienen elementos que almacenan energa, es decir, se cargan, esto en corriente directa no afecta para el funcionamiento normal porque se cargan al energizar y posteriormentenoafectandebidoaquenohayvariacionesde voltaje, sin embargo en corriente alterna pueden ocasionar grandes problemasporqueincrementanelvalordelaimpedanciayaquela energaalmacenadaseoponealasvariacionesdecorrientey voltaje, los efectos son los siguientes: En cargas inductivas se provoca un retraso en la onda de corriente respecto a la onda de voltaje. La mayor parte de las cargas son de este tipo. Encargascapacitivasseprovocaunretrasoenlaondadevoltaje respecto a la de corriente. En ocasiones se utiliza este tipo de cargas paracompensarelefectodecargasinductivas,estosetrataenel captulo 2 en la correccin del factor de potencia. Contina en la siguiente pgina 1-13 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Potencia en Corriente Alterna La potencia en corriente alterna tiene caractersticas muy especiales respectoalacorrientedirecta,debidoalosefectosde almacenamientodeenerga,porloquedebemosconsiderarlo siguiente. El clculo de potencia usando el producto de los valores eficaces de voltajenosdacomoresultadounvaloraparentedeconsumoporlo quesellamaprecisamentepotenciaaparente(S),seexpresa generalmente en Kilovoltampers (KVA). Lapotenciaquerealmenteesconsumidaporlascargassellama potenciareal(P)ysemidegeneralmenteenKilowatts(KW),esla que detectan los medidores de consumo domstico para determinar el valor promedio en Kilowatts hora (KWh). Alapotencianoutilizadaoenergaalmacenadaqueesdevueltaal sistema se le llama potencia reactiva (Q) y se mide generalmente en Kilovoltampers reactivos (KVAR). Elfactordepotenciasedefinecomolarelacinentrelapotencia aparenteylapotenciarealenunsistemadecorrientealterna, equivalealcosenodelngulodedefasamientodelvoltajeyla corriente. Demaneraquelapotenciarealpuededeterminarsedelasiguiente forma: P =S coso bien P =S (FP) Contina en la siguiente pgina... 1-14 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Potencia en Corriente Alterna, continuacin La relacin entre los tres tipos de potencia que podemos encontrar en unsistemadecorrientealternasepuedeexpresarmedianteun grficollamadotringulodepotenciasobienmedianteeldiagrama vectorialysurelacintrigonomtrica,comopuedeverseenla siguiente figura: Sistemas Trifsicos Si a nuestro generador bsico le colocamos 3 espiras de conductores aislados entre s y separadas mecnicamente 120, al hacerlas girar producimos 3 ondas de voltaje defasadas 120 elctricos, es decir, un sistema trifsico. Granpartedelossistemaselctricossontrifsicos,aprovechando quelascompaasdesuministrogeneranydistribuyenlacorriente elctrica de esta forma. Los sistemas trifsicos pueden conectarse de dos formas: A.En Estrella. B.En Delta. Contina en la siguiente pgina... 1-15 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Sistemas Trifsicos, continuacin A.- Conexin en estrella. Donde L1, L2 y L3 son respectivamente las lneas 1, 2 y 3, tambin llamadas fases y N es el neutro. El voltaje de lnea VL es el voltaje medido entre dos lneas. El voltaje de fase VF es el medido entre el neutro y una de las lneas. La corriente de lnea es la corriente proporcionada por la fuente de la lnea correspondiente, por lo que es igual a la corriente de fase. El voltaje de lnea es la suma vectorial de dos voltajes de fase, por lo que el voltaje de lnea se puede calcular a partir del voltaje de fase de la siguiente forma: V V L F = 3 Por ejemplo para el voltaje de fase de baja tensin mas comnmente utilizadode127V,setieneunvalordevoltajedelneade220V (Valores RMS). Contina en la siguiente pgina... 1-16 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Sistemas Trifsicos, continuacin B.- Conexin en Delta Unsistematrifsicoconfuentesconectadasenestrellatiene caractersticassimilares,soloquealnotenerneutronicamentese tienetresconductoresdesalidacomoseobservaenlasiguiente figura: En esta conexin el voltaje de fase es igual al voltaje de lnea. Lacorrientedelneaeslasumavectorialdelascorrientesdedos fases, puede calcularse de la siguiente forma: I I L F = 3 Contina en la siguiente pgina 1-17 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Potencia en Sistemas monofsicos y trifsicos La potencia en sistemas de corriente alterna monofsicos y trifsicos se puede determinar a partir de las siguientes frmulas: Sistemas monofsicosSistemas trifsicos cos VI P = VIsen Q = VI S = cos 3L LI V P = sen I V QL L3 = L LI V S 3 = 1-18 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Conversin de Energa Elctrica IntroduccinLossistemasdealimentacindeenergasonensumayora convertidoresdeenergaelctrica,acontinuacinsepresentanlas diferentes formas de conversin y la forma de representacin grfica que ser utilizada durante todo el manual. Conversin de Energa La energa elctrica se convierte para adaptarse a las caractersticas deoperacindeunacarga,parahacermseficienteunsistemao para controlar el suministro. Es importante recordar que la energa no se puede crear, por lo que al modificarunparmetro,seafectaaotroquetengarelacin,por ejemplo si en un sistema aumentamos el valor del voltaje, la corriente que puede manejarse es menor debido a que la potencia depende del productodelvoltajeylacorriente.Engeneralhablaremosde modificaciones en el voltaje en esta seccin. Convertidores de Corriente Continua La corriente continua puede modificarse de la siguiente forma: Reduccindevoltaje.Conectandounelementoenserieconuna cargasereduceelvoltajesuministradoastadebidoalacadade tensinenelelementoagregado,estoserealizageneralmente usando resistencias o diodos. Siseconectaunelementoquealmacenaenergaenserieconotro elemento(quegeneralmenteesotroquealmacenaenerga),detal manera que los potenciales en sus extremos se sumen, tenemos un elevadordetensin,estogeneralmenteserealizautilizando capacitores. Larepresentacingrficadeunconvertidordecorrientecontinuaa corriente continua es la siguiente: Contina en la siguiente pgina... 1-19 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Convertidores de Corriente Alterna La conversin de la corriente alterna en los equipos de alimentacin deenergaelctrica.sellevaacaboprincipalmenteutilizando transformadores,laconversindevoltajesepuededarutilizando transformadores: Elevadores de tensin. Reductores. Igualadores. Unejemplodeequipoconvertidordecorrientealternaesla subestacin, representada de la siguiente forma: El primario de un transformador puede tener alimentacin monofsica o trifsica, cuando se utiliza esta ltima, la conexin generalmente es en delta. El secundario de un transformador puede tener mas de una bobina o bientenerderivaciones,estonospermitetenerlaconversinde voltajedelastresdiferentesformasdevoltajemencionadas anteriormente, adems de dos aplicaciones importantes utilizadas en las plantas de c.d. que son: Control del voltaje de salida en un devanado secundario mediante otrodevanadosecundarioquemodificalaimpedanciadel transformador afectando el campo magntico en el ncleo. Aumentoenlacantidaddefasesdesalidadeltransformador utilizandodevanadossecundariosconderivacincentraly primarios con alimentacin trifsica. Contina en la siguiente pgina... 1-20 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Conversin de C.A. a C.C. Paraconvertircorrientealternaacorrientecontinuaseutiliza elementossemiconductoresquepermitenelpasodelacorrienteen un solo sentido, por lo que al aplicarles corriente alterna no permiten el cambio de polaridad. La conversin de corriente alterna a corriente continua se lleva a cabo en los equipos de alimentacin de dos formas: Rectificacin,utilizandorectificadoresdesilicio,seemplean rectificadores en onda completa monofsicos y polifsicos para mayor reduccin del voltaje de rizo. RectificacinControlada,pararegularlacorrientedesalidadela fuentehacialacarga,seutilizangeneralmenterectificadoresen puente de onda completa con rectificadores controlados de silicio en combinacincondiodosrectificadores,tambinpuedeserdeforma monofsica o polifsica. El equipo principal en una planta de corriente directa es el rectificador y su representacin grfica es la siguiente: Contina en la siguiente pgina... 1-21 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Conversin de C.D. a C.A. Laconversindecorrientedirectaacorrientealternaesmas complicadaquelasdescritasanteriormenteyrequieredela intervencindevarioselementosparaformaruncircuitoquese conoce como inversor. Elinversorutilizauncircuitoelectrnicoqueoscilaymedianteun transformadoryunconjuntodecapacitoresledalaformadeonda requerida. La representacin grfica del inversor es la siguiente: 1-22 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas de Alimentacin en Telmex IntroduccinA continuacin se presentan los sistemas de alimentacin de energa que podemos encontrar en las instalaciones de Telmex representadas por diagramas a bloques de cada configuracin. Sistemas de Baja Capacidad EnlasinstalacionesdeTelmexconequipodebajacapacidad encontramosloselementosbsicosparalaalimentacinpara sistemasdecomunicaciones,estoselementossepresentanenla siguiente lista y a continuacin en una figura: 1.Acometida de corriente alterna de baja tensin. 2.Tablero de distribucin de corriente alterna (puede ser solo un interruptor de proteccin). 3.Planta de rectificacin (fuente de corriente directa). 4.Bateras. 5.Distribucin de corriente directa. 6.Convertidoresofuentes(generalmenteformanparteintegral delequipo,anteriormenteseutilizabaconvertidoresenla planta de CD. para compensar el voltaje durante la ausencia de C.A.). Sistema de alimentacin en instalaciones de baja capacidad. Contina en la siguiente pgina... 1-23 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Sistemas Fotovoltaicos En zonas rurales suele utilizarse sistemas que aprovechan la energa solarparaproducirlaenerganecesariaparaelequipode telecomunicaciones.LaacometidadeC.A.sesustituyeporceldas fotovoltaicasyelcontroldelacargadelabaterayregulacinde voltajeserealizaenunelementollamadocontroladorfotovoltaico, como se muestra a continuacin: Alimentacin mediante sistemas fotovoltaicos. Contina en la siguiente pgina... 1-24 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin Instalaciones de Mediana y Alta Capacidad En la mayora de las instalaciones de Telmex con demanda superior a 25 KW, la acometida de corriente alterna es en alta tensin, por lo que seagregaalsistemaunasubestacinydependiendodela importancia o disponibilidad de C.A. comercial, un grupo electrgeno comoreserva.EnCD.lareservasiguesiendolabatera,comose muestra a continuacin: Algunos equipos de cmputo, medicin, video, etc. se alimentan con corriente alterna ininterrumpida proveniente de inversores o UPS. Sistema de alimentacin tpico en instalaciones de Telmex. Contina en la siguiente pgina... 1-25 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin InversoresLos inversores convierten la corriente directa en corriente alterna, se utilizancuandoserequieredeC.A.ininterrumpidaparaalimentar equipo de cmputo, medicin, supervisin o facturacin; en este caso la batera contina alimentando al fallar la fuente principal de C.A. en lasiguientefigurasemuestrasuconexinalsistemacomoejemplo para alimentar las terminales de sala TOPS (Traffic Operator Position System): Inversores en un sistema de alimentacin para equipo de operadora. Contina en la siguiente pgina... 1-26 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Corriente Alterna, continuacin El UPSElUPS(UninterruptedPowerSystem)seutilizaparaalimentar sistemasdecorrientealternaquerequierencontinuidadaligualque las cargas que se alimentan con inversores, solo que el UPS tiene su propia fuente de CD. con bateras y rectificador integrados, por lo que se alimenta con corriente alterna. EnTelmexsehautilizadoprincipalmenteparaalimentarequipode cmputocomosemuestraenlasiguientefigura,aunquetiendea sustituirlasaplicacionesdelosinversores,estonohasidoposible porque su tiempo de respaldo es mucho menor. Aplicacin del UPS. ElbloquequerepresentaalUPSessimilaraldelasubestacin, debidoaquesetratadeunconvertidordecorrientealternano regulada a corriente alterna regulada, en este caso la onda de entrada se dibuja del mismo tamao que la de salida. 1-27 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Prcticas Prctica 1Elabora el diagrama de alimentacin de los bastidores para uno o dos equipos de conmutacin y transmisin que conozcas. Prctica 2Localiza los diferentes elementos de un sistema de alimentacin de la instalacin de Telmex en que se realice la prctica. Prctica 3Elaboraeldiagramaabloquesconloselementoslocalizadosenla prctica anterior Prctica 4Anotaentudiagramaabloqueslacapacidaddelosequiposysus parmetros de voltaje de entrada y salida; anota tambin la capacidad de los equipos en potencia o corriente, segn se especifique. Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Captulo 2 Principio de funcionamiento de Subestacin y Grupo Electrgeno Panorama general IntroduccinEnestecaptulosedescribeelprincipiodefuncionamientodela subestacinmedianteundiagramaunifilarydelgrupoelectrgeno mediante diagramas a bloques, se indican las funciones principales y laoperacindelosequiposmencionadosyfinalmentesedescriben lostablerosdedistribucindecorrientealterna,enlasprcticasse proponenmedicionesbsicasdemantenimientoalasubestaciny grupo electrgeno. ObjetivoAltrminodelcaptulo,elparticipanteverificarestadofsico, mediciones,ycondicionesdealarmaensubestacionesygrupos electrgenos con base a normas de Telmex.. En este captulo En este captulo se abordarn los siguientes temas: SeccinTemaVer Pgina ASubestaciones Elctricas2-A-1 BGrupos Electrgenos2-B-1 2-1 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Seccin A Subestaciones Elctricas Panorama general IntroduccinEnestaseccinsedescribeelprincipiodefuncionamientodela subestacinmedianteundiagramaunifilar,laoperacine inspeccionesbsicasdeestosequiposylastarifasycriteriosde medicin de consumo y factor de potencia por parte de la compaa de suministro. ContenidoEsta seccin contiene los siguientes temas TemaVer Pgina Partes de la Subestacin2-A-2 Verificacin y Operacin en la Subestacin2-A-15 Medicin de Consumo y Factor de Potencia2-A-21 2-A-2 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin IntroduccinA continuacin se describe la funcin de cada una de las partes de la subestacin a partir de un diagrama general, adems se describen los tiposdesubestaciones,seagregaunalistadelaspartesquelas conforman. El sistema Elctrico Nacional El sistema elctrico nacional es controlado por la Comisin Federal de Electricidad y la Compaa de Luz y Fuerza del Centro y se constituye decuatropartes:generacin,transmisin,distribuciny transformacin. Generacin:Lascompaasdesuministrodeenergaelctricaen Mxico cuentan con plantas generadoras en diferentes puntos y sus principales tipos de plantas generadoras son en orden de importancia: Hidroelctricas Termoelctricas Nucleoelctrica Elicas Transmisin.Parallevarlaenergadesdelasplantasgeneradoras hastalaspoblacionesquelaconsumen,seutilizaunasubestacin queelevaelvoltajeparaevitarprdidasporcalentamientodelos conductores de las lneas de transmisin, para esto se utilizan voltajes de 66 a 400 KV. Distribucin.Alllegaralospuntosdeconsumo,seencuentraotra subestacinreductoraparadistribuirlaenergaalosusuarios,en nivelesdevoltajede34.5,23y13.8KV,quesonlosvaloresque tenemos a la entrada de las subestaciones en Telmex, para reducirlo a 220/127 V y en casos especiales a 440 V. Transformacin.Paraconvertirlosvoltajesencadaunadelas etapas principales a los valores de uso se utilizan subestaciones, en elcasodeTelmex,eninstalacionesdondeserecibenivelesde distribucinseutilizansubestacionesparaconvertirelvoltajeabaja tensin para su utilizacin. Contina en la siguiente pgina 2-A-3 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin, continuacin El sistema Elctrico Nacional, continuacin En la siguiente figura tomada del curso de Subestaciones Elctricas, se muestra un diagrama simplificado del sistema elctrico desde una planta generadora hasta la acometida en el usuario final. Aunque para la Comisin Federal de Electricidad (CFE) los niveles de voltaje de la etapa de distribucin, son considerados como mediana tensin, aqu adoptamosloindicadoenlaNormaOficialMexicanapara Instalaciones Elctricas, que considera que de 1000 V hacia arriba es alta tensin (A.T.) y para valores menores es baja tensin (B.T.) Contina en la siguiente pgina... Subestacin SubestacinReductora ReductoraLneas de transmisin Lneas de transmisinGenerador GeneradorSubestacin SubestacinElevadora ElevadoraLneas de Lneas deDistribucin DistribucinPrimaria Primaria(A. T.) (A. T.)Acometida para Acometida paraservicio en A.T. servicio en A.T.Acometida Acometidapara paraServicio Servicioen B.T. en B.T.Planta generadora Planta generadoraSubestacin SubestacinCompacta CompactaCentral CentralTelefnica TelefnicaSubestacin SubestacinReductora ReductoraLneas de transmisin Lneas de transmisin Lneas de transmisin Lneas de transmisinGenerador GeneradorSubestacin SubestacinElevadora ElevadoraLneas de Lneas deDistribucin DistribucinPrimaria Primaria(A. T.) (A. T.)Acometida para Acometida paraservicio en A.T. servicio en A.T.Acometida Acometidapara paraServicio Servicioen B.T. en B.T.Acometida Acometidapara paraServicio Servicioen B.T. en B.T.Planta generadora Planta generadoraSubestacin SubestacinCompacta CompactaCentral CentralTelefnica Telefnica2-A-4 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Partes de la Subestacin En el siguiente diagrama unifilar se muestran las partes principales de una subestacin tpica. Descripcin de Partes A continuacin se describen las partes de la subestacin de acuerdo con el diagrama unifilar. Cortacircuitos.Seencuentraenelposteycierracircuitoconlas lneasdelacompaadesuministropormediodeunfusiblede cartucho (cauela). Acometida.Eselconjuntodeconductoresdesdelaconexinenel lado de carga de los cortacircuitos hasta el equipo de medicin en alta tensincuandoexiste,ohastaelinterruptordecuchillascuandono hay equipo de medicin en alta tensin. Contina en la siguiente pgina... 2-A-5 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Descripcin de Partes, continuacin Equipo de Medicin. El equipo de medicin se puede localizar como se encuentra en el diagrama unifilar en un gabinete blindado o en baja tensin conectado directamente al secundario del transformador, este ltimoseutilizaeninstalacionesdebajacapacidad.Siemprese cuenta con un kilowatthormetro, en ocasiones tambin se instala un kilovarhormetro un medidor de demanda mxima. Interruptor de Cuchillas. Es un interruptor trifsico de un polo un tiro de operacin sin carga, utilizado para desconectar cuando de requiere realizar maniobras en el interruptor general de operacin con carga. El mecanismopuedeaccionarsemedianteunapalancaquemuevelas tres cuchillas o por medio de volantes individuales. Apartarrayos. Los apartarrayos se conectan a cada una de las fases enunextremoyatierraenelotro,sufuncinconsisteenenviara tierralasdescargasquepudieranentrarporlalnea,internamente estnformadospordosconductoresrobustosseparadosuna distanciaquedependedelvoltajedeoperacin,cuandoocurreuna descarga de dimensiones peligrosas (que no pueden ser absorbidas porelsistemasindaarse),seformaunarcoelctricoentrelos conductores, y se enva la descarga a tierra. InterruptorGeneraldeAltaTensin.Esuninterruptorde accionamiento simultneo de las tres fases por medio de un sistema de resortes, cuenta con supresores de arco y conductores de contacto robustos para operacin con carga. El mecanismo de cierre puede ser accionadomanualmente,eldeaperturapuedeseractivado manualmente o por un mecanismo que opera al abrirse un fusible o al activarse un relevador de sobrecarga. este tipo de interruptores no se utiliza en instalaciones de baja capacidad (en general para menos de 75 KVA) FusiblesdeAltaTensin.Seutilizanfusiblesparacortocircuitoy sobrecarga, con un vstago impulsado por resorte que opera cuando sefundeelfusibleparaaccionareldispositivodedesconexindel interruptor, en subestaciones que no cuentan con el interruptor no se usafusiblesconvstago.Elelementofusiblegeneralmenteesde plata y est relleno de arena (estopermite dar proteccin adecuada en sobrecarga y alta velocidad en la interrupcin por corto circuito). Contina en la siguiente pgina... 2-A-6 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Descripcin de Partes, continuacin Transformador.Cambiaelvalordelvoltajedealtatensinabaja tensin,eselquedefinelacapacidaddelasubestacin, generalmenteseusatransformadoressumergidosenaceite,cuenta ademsconmecanismosparaseleccindediferentesvaloresde voltajeenaltatensin(5generalmente).Elprimarioseconectaen delta,mientrasqueelsecundarioseconectaenestrella(enlas instalaciones de Telmex). Interruptor General de Baja Tensin El interruptor general de baja tensin no forma parte de la subestacin propiamente, se selecciona de la capacidad adecuada para alimentar el 100% de la carga que alimenta la subestacin, se puede localizar cercadeltransformador,solooformandopartedelostablerosde distribucindecorrientealterna,eninstalacionesdebajacapacidad se encuentra cerca del equipo de medicin. Contina en la siguiente pgina... 2-A-7 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Clasificacin de Subesta-ciones Lassubestacionespuedenclasificarseprincipalmenteporsu construccinoporsuservicio(medioambienteparaelquefueron diseadas) y de ello dependen las caractersticas de sus elementos, a continuacinsedaunabrevedescripcindeestostiposde subestaciones. Por su servicio pueden ser: Tipointerior,sondiseadasparatrabajarbajolaproteccindeun localqueimpidalaafectacinporfactoresclimatolgicos,tienenla desventajadequesolopuedeninstalarsebajotechoenunasala especial, pero la ventaja de ser ms econmicas. Tipo exterior o tipo intemperie, sus elementos estn diseados para soportarcambiosclimatolgicosyatmosfricos,obienson resguardadosenungabinetequereduceconsiderablementela afectacinporestoscambios,dentrodeestetipodesubestaciones podemos considerar las subestaciones tipo poste. Por su construccin pueden ser: Subestaciones cerradas o compactas, en las que todo el equipo se encuentradentrodeungabinetecerrado,puedenserparaservicio interior o exterior, la mayora de las instalaciones de Telmex cuentan con este tipo de subestaciones. Subestacionesabiertas,enlasqueelequipoestmontadosobre una plataforma y solo se protege con una malla de alambre, pueden serparaserviciointerioroexterior,paralasdeservicioexteriorse requiere que todos sus elementos soporten las condiciones de trabajo a la intemperie, las subestaciones tipo poste pueden entrar dentro de estaclasificacin,soloqueenestecasonoserequierelamalla protectora por estar fuera del alcance de personas ajenas al servicio de la subestacin. Contina en la siguiente pgina... 2-A-8 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Acometida en Baja Tensin Laacometidaenbajatensinseutilizaenlugaresconunconsumo menor de 25 KW y se tiene la alimentacin disponible por parte de la compaasuministradora,porejemplocentralesdebajacapacidad, repetidores de microondas (RMO), repetidores de fibra ptica (RFO), unidades remotas de lnea (URL), unidades remotas exteriores (URE), agencias de larga distancia, oficinas y centros de trabajo. Acometida de baja tensin, 2 fase, 3 hilos, 240 V, de acuerdo a las normas de CFE, para cargas de 5 a 24 KW: Contina en la siguiente pgina 2-A-9 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Subestacin Tipo Poste En la subestacin tipo poste, el transformador y elementos adicionales estn instalados en un poste dentro o en los lmites del predio de la instalacin de Telmex y la acometida es en baja tensin, se utiliza en instalaciones con un consumo hasta 115 KVA (se permite hasta 225 KVA) como concentradores, centrales de baja capacidad RMO, RFO, algunas oficinas y centros de trabajo. Lasubestacintipopostetienelossiguienteselementosy caractersticas: Alimentacin por lnea area de alta tensin. Aisladores. Apartarrayos. Cortacircuitos y fusibles de alta tensin. Transformador en poste. Acometida en baja tensin area o subterrnea. Equipo de medicin en baja tensin. Interruptor de baja tensin de navajas o termomagntico. Contina en la siguiente pgina 2-A-10 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Subestacin Tipo Poste, continuacin Enlasiguientefigurasemuestraunasubestacintipoposteysus partes principales:

Contina en la siguiente pgina... 2-A-11 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Subestacin Tipo Pedestal Enlasubestacintipopedestal,eltransformadoryelementosde proteccin se colocan dentro de un gabinete compacto y se montan sobreunaplataformadeconcreto,colocadosalaintemperiedentro de la instalacin de Telmex, aunque existen de capacidades desde 15 hasta1500KVA,enTelmexgeneralmenteseusadecapacidades menores a 300 KVA en centrales y centros de trabajo. Cuenta con los siguientes elementos y caractersticas: a)Alimentacin por lnea area de alta tensin. b)Aisladores. c)Apartarrayos. d)Cortacircuitos y fusibles de alta tensin. e)Acometida en alta tensin subterrnea. f)Mdulo de la subestacin. g)Acometida en baja tensin subterrnea. h)Equipo de medicin en baja tensin. i)Interruptordebajatensindenavajasotermomagntico (puede ser electromagntico si la capacidad es de 500 KVA en adelante). Enmuchaszonasurbanas,lascompaasdesuministroestn eliminandolapostera,porloqueensubestacionestipopedestalo compacta,seentregalaalimentacinhastaelpuntodeconexin interior,porloquelaacometidaesresponsabilidaddelacompaa suministradora. Contina en la siguiente pgina 2-A-12 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Subestacin Tipo Pedestal, continuacin En la siguiente figura se muestra el montaje de una subestacin tipo pedestal:

Contina en la siguiente pgina... 2-A-13 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Subestacin Compacta Se suele llamar subestaciones compactas a las que son armadas con mdulos de gabinetes que contienen cada una de sus partes o grupos de ellas, es el tipo mas utilizado en las instalaciones de Telmex. En generalencapacidadesdesde300KVAyhasta1500KVA,detipo interior o intemperie. Anteriormenteseutilizaronsubestacionestipoabiertoenalgunas instalacionesdeTelmex,enestetipoloselementosseencuentran montadossobreunaplacadeconcretoconunamalladealambre alrededorparaproteccin,conunaconfiguracinsimilarala subestacin compacta. Est formada por los siguientes elementos y caractersticas: a)Alimentacin por lnea area de alta tensin. b)Aisladores. c)Apartarrayos. d)Cortacircuitos y fusibles de alta tensin. e)Acometida de alta tensin subterrnea. f)Seccin de medicin. g)Seccin de cuchillas de paso. h)Seccin de interruptor y fusibles de alta tensin. i)Seccin de acoplamiento a transformador. j)Transformador. k)Interruptorgeneraldebajatensinasociadotermomagnticoo electromagntico. Contina en la siguiente pgina 2-A-14 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Partes de la Subestacin , continuacin Subestacin compacta, continuacin Partes de una subestacin compacta y conexin a la distribucin de C.A: M1234567810A LA CARGA ( MOTORES, ALUMBRADO, CONTACTOS,ETC.1ACOMETIDA C.F.EEN A. T.2EQUIPO DE MEDICIN EN A.T. ( MAS DE 200 KW DE DEMANDA CONTRATADA )3CUCHILLAS DE PRUEBA Y PASO4APARTARRAYOS5FUSIBLES DE POTENCIA6INTERRUPTOR DE OPERACIN CON CARGA7SECCIN DE ACOPLAMIENTO8TRANSFORMADOR9INTERRUPTOR GENERAL DE B.T.10INTERRUPTORES DERIVADOS DE B.T.DIAGRAMA UNIFILAR TIPICO DE UNA SUBESTACION INDUSTRIAL9 2-A-15 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Verificacin y Operacin en la Subestacin IntroduccinA continuacin se dan algunas recomendaciones de seguridad en la subestacin, se describe la operacin y verificaciones que se realizan en una subestacin para la deteccin de fallas simples. SeguridadLaseguridadenunasubestacinesmuyimportante,yaquela mayora de los accidentes son mortales. Toma en cuenta lo siguiente: Laspartesenergizadasdebenestaralejadasdelaspersonasenal menos 1.5 m. Si la subestacin es tipo pedestal o compacta, debe utilizarse medios fsicos para aislar las partes energizadas. Debenexistiravisosdepeligroenlugarvisibleenlasubestaciny puertas de acceso. Lasmaniobrassolodebenrealizarseporpersonalcalificadoy utilizandoelequipodeseguridad(calzado,guantes,casco,etc.),se deben aterrizar las barras de la subestacin siempre que se realicen labores en su interior. El equipo de seguridad para trabajos en alta tensin (guantes, prtiga, equipo de puesta a tierra, etc.) debe ser verificado peridicamente de acuerdo a las especificaciones del fabricante. El equipo de extincin de incendios debe ser el adecuado para equipo elctrico y debe estar siempre en buenas condiciones. Losdispositivosdebloqueomecnicodeoperacinyaperturade puertasensubestacionescompactasdebenestarsiempreenbuen estado. Debenprotegerseconresguardostodaslaspartesquesemuevan repentinamente y que pudieran lastimar a personas. Contina en la siguiente pgina 2-A-16 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Verificacin y Operacin en la Subestacin, continuacin Verificacin visual de elementos en poste La observacin de los elementos del poste de cualquier subestacin ayuda a detectar daos potenciales o detectar fallas de alimentacin. En la parte alta del poste que alimenta la subestacin verifica: Los aisladores de soporte de las lneas de alta tensin deben estar en perfecto estado fsico, las roturas o fisuras pueden derivar corrientes a tierra. Elapartarrayostambindebeestarenperfectoestadofsico,es comn ver apartarrayos con alguno de los dos cables desconectado o separadoporlafragmentacindelcuerpodelapartarrayos,ese elemento debe cambiarse, ya que se da por una descarga y en la siguientedescargaelelementoquesedaarsermuy probablemente el transformador. Loscortacircuitostienendoselementos,lapartedelaislanteyla cauela,ambosdebenestarenperfectoestadofsico.Lacauela contieneelprimerfusibledealtatensinennuestraacometida,al fundirseelfusible,lacauelasedesconectadelapartesuperiory queda colgando de la parte inferior. Es comn encontrar que el tubo delacauelasehaeliminadoysehacolocadoelalambrefusible atadoaunapiedraparasuapertura,estoesunabuenamedida provisionalperodebemosevitarlaporquedificultalasmaniobrasy cambia las condiciones de operacin al variar la tensin mecnica del fusible y la conexin elctrica. Contina en la siguiente pgina 2-A-17 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Verificacin y Operacin en la Subestacin, continuacin Verificacin visual de acometida La acometida est formada por las terminales y cables que llevan la alimentacin desde el poste a la subestacin. Esimportanteverificarelestadofsicodeterminales,conductoresy ductos. En subestaciones compactas se tiene un juego de tres terminales en cada extremo, uno en el poste y otro dentro de la subestacin, el de la parte exterior puede ser de terminales independientes o con las tres terminalesunidasenunacajatriangular,loscablespuedenbajar independientes o puede utilizarse un cable trifsico. Las terminales en laparteinteriordelasubestacindebenverificarseporlaventana exterior,encasoderequerirunainspeccinmscercana,es necesario desenergizar la subestacin. Ensubestacionesdetipopedestal,lasterminalesinterioressonlas propiasdeltransformadorysolodebenexaminarseconelequipo desenergizado. En subestaciones tipo poste, las terminales propias del transformador seconectandirectamentealcortacircuitoylaacometidaesenbaja tensin, por lo que en este caso debemos realizar la inspeccin en los conductoresyductosdebajatensinademsdelasterminalesdel transformador. Contina en la siguiente pgina 2-A-18 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Verificacin y Operacin en la Subestacin, continuacin OperacinParaoperarlasubestacindemanerasegura,setienendos maniobras bsicas: Paraenergizarlasubestacindebenestarabiertostodoslos interruptoresycerraseenordendesdeelladodealtatensin terminando en el interruptor de baja tensin. Para desenergizar la subestacin, deben abrirse los interruptores en orden desde el lado de baja tensin hacia el lado de alta, empezando con el interruptor general de baja tensin. Procedi-miento para desenergizar Enlasiguientetablasemuestranlosprocedimientospara desenergizar los tres tipos de subestaciones que podemos encontrar en las instalaciones de Telmex, recuerda que en las maniobras en alta tensindebeutilizarseelequipodeseguridad(calzadodielctrico, tarimasyescalerasaisladas,guantes,prtiga,etc.).Encasode contarcongrupoelectrgeno,esconvenienteprobarloantesdela maniobra para asegurar su operacin correcta. PasoSubestacin tipo poste Subestacin tipo pedestal Subestacin compacta1Abreelinterruptorde cuchillaso termomagnticoenel tablero de medicin. Abreelinterruptorde cuchillaso termomagnticoenel tablero de medicin. Abreelinterruptor general de baja tensin. 2Desconectalas cauelasdelos cortacircuitosenel poste. Desconectalas cauelasdelos cortacircuitosenel poste. Abreel"interruptorde operacinconcarga"de la subestacin 3Abreel"interruptorde operacinsincarga"de la subestacin. 4Desconecta las cauelas deloscortacircuitosen el poste. 5Paradesenergizarcompletamentelasubestacinparamaniobras,es necesario descargar el transformador, esto se consigue poniendo en corto las tres fases a tierra del lado de alta tensin. Contina en la siguiente pgina 2-A-19 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Verificacin y Operacin en la Subestacin, continuacin Procedi-miento para energizar Enlasiguientetablasemuestranlosprocedimientosparaenergizar lostrestiposdesubestacionesquepodemosencontrarenlas instalaciones de Telmex, recuerda las medidas de seguridad. PasoSubestacin tipo poste Subestacin tipo pedestal Subestacin compacta 1Conectalas cauelasdelos cortacircuitosenel poste. Conectalascauelas deloscortacircuitosen el poste. Conectalascauelas deloscortacircuitos en el poste. 2Cierra el interruptor decuchillaso termomagnticoen eltablerode medicin. Cierraelinterruptorde cuchillaso termomagnticoenel tablero de medicin. Cierrael"interruptor deoperacinsin carga"dela subestacin. 3Cierrael"interruptor deoperacincon carga"dela subestacin. 4Cierraelinterruptor generaldebaja tensin. Medicin de voltaje y corriente Lamedicindevoltajesepuedeefectuarencualquierpuntodel equipoenelquesetengabajatensin,enlasterminalesdebaja tensin del transformador o en el interruptor de baja tensin, con un multmetroobien,puedeleerseeneltablerodeproteccingeneral (en el que se encuentra el interruptor general de baja tensin), el valor estndar es 220/127 Vca 10 %. La corriente puede medirse en cualquier punto de la trayectoria de los cablesconunampermetrodeganchodecorrientealternaoenlos instrumentos del tablero de proteccin general. Contina en la siguiente pgina 2-A-20 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Verificacin y Operacin en la Subestacin, continuacin Cambio de taps del transformador Paraelcambiodetapsdeltrasformador,esnecesariorealizarel procedimiento de desenergizacin y descarga de la subestacin. El cambiador de derivaciones afecta el nmero de vueltas conectadas en el primario del transformador. En la placa del transformador se puede encontrar informacin con los valores de operacin para las diferentes posiciones de conexin como laquesemuestraacontinuacin,tomadadelaplacadeun transformador IESA. PosicinConectaVoltsAmps 14 - 52400012.0 24 - 62300012.6 33 - 62200013.1 43 - 72100013.7 52 - 72000014.4 62 - 81900015.2 Elcambioenlaposicinpermitehacercorreccionesenelvoltaje secundariocuandoelvoltajeenelprimarioseencuentrafuerade rango. Ejemplo:sieltransformadorseencuentraenlaposicin4yenla salida se tiene 240 V, y si la compaa de suministro informa que su voltajeescorrecto,sepuededisminuirelvoltajeenelsecundario aplicando una regla de 3 inversa: 21000-240 X -220 DondeX = =( )( ).21000 2402202290909 Por lo que la mejor eleccin es la posicin 2, que nos dar un voltaje ligeramente menor que 220 V(219.13 V). 2-A-21 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia MedicinElpagoporconsumodeenergaelctricadependedeunooms conceptos llamados cargos, para cada uno de ellos se tiene una cuota y las cuotas cambian continuamente. La aplicacin del cargo depende del tipo de tarifa. A continuacin se definen los posibles cargos para las tarifas que tiene contratadas Telmex, en todos los casos se toma cualquier fraccin de Kilowatt como Kilowatt completo: Cargo fijo. Es una cantidad fija en pesos. Consumo.EslademandaacumuladamedidaenKilowatts-hora (KWh)enperiodosmensuales,semideconunKilowatthormetro convencional. Demandamxima.EselconsumomximomedidoenKilowatts (KW),alcanzadoenelintervalomensualquedurealmenos15 minutos. Mnimomensual. Se aplica en las tarifas 3 y OM, es el importe que resulta de aplicar "n" veces el cargo por Kilowatt de demanda mxima medida. Este valor de n es determinado de acuerdo a la tarifa, segn se ver mas adelante. Contina en la siguiente pgina 2-A-22 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia, continuacin Medicin, continuacin Consumohorario. Es la demanda medida en Kilowatts-hora (KWh) enperiodosdetiempodeterminadosporhorariosenlosdiferentes das de la semana y acumulado mensualmente (vara la tarifa segn lahorayeldadelasemana),semideconunKilowatthormetro electrnicoequipadoconrelojyprogramascon,fechayhora..Los periodossedeterminansegnelhorarioylaregincomoperiodo base, intermedio y punta. Acontinuacinsemuestracomoejemplounatablatomadade http://www.cfe.gob .mxel 1 de febrero de 2001. Regiones Central, Noreste, Norte y Sur Del primer domingo de abril, al sbado anterior al ltimo domingo de octubre Da de la semana BaseIntermedioPunta lunes a viernes0:00 - 6:006:00 - 20:00 22:00 - 24:00 20:00 - 22:00 sbado0:00 - 7:007:00 - 24:00 domingoy festivo 0:00 - 19:0019:00 - 24:00 Contina en la siguiente pgina... 2-A-23 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia , continuacin Medicin, continuacin Para calcular el cargo del consumo horario se multiplica la cuota del horario respectivo (base, intermedio o punta) por el valor medido en el mes en KWhy luego se suman los tres valores obtenidos. Demanda facturable. Es un valor obtenido de los valores combinados de demanda mxima en los periodos punta, intermedio y base, est definida por la siguiente frmula: DF = DP + FRI max( DI - DP , 0) + FRB max( DB - DPI , 0) Donde: DPes la demanda mxima medida en el periodo de punta. DIes la demanda mxima medida en el periodo Intermedio. DBes la demanda mxima medida en el periodo de base. DPIeslademandamximamedidaenlosperiodosdepuntae intermedio. FRByFRIsonvaloresllamadosfactoresdereduccinyson diferentesparacadaregin,porejemploparalaregindeBaja California(BajaCaliforniaNorte), FRI = 0.141yFRB =0.070;FRI=0.3 y FRB=0.150paracentro,noreste,norte,peninsulary sur; todo esto durante el ao de 2001 El factor max indica que se toma el mximo de los valores separados por coma. Cuandoelvalordelarestaenelparntesisesceroonegativo,el factor max vale cero. Cuando no se especifica horario para alguno de los periodos (punta, base o intermedio), se toma el valor de cero. El cargo se determina multiplicando la cuota por los KW de demanda facturable. Contina en la siguiente pgina... 2-A-24 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia , continuacin TarifasLas tarifas contratadas en las instalaciones de Telmex se indican en la siguientetablaconsuscargosrespectivos,elpagoseobtienede sumar todos los cargos de la tarifa correspondiente. TarifaDescripcinCargos 2 Serviciogeneralen bajatensinhasta 25 KW de demanda.Cargo fijo. Consumo,porcadaunodelosprimeros50 KWh. Consumo,porcadaunodelossiguientes50 KWh. Consumo, por cada uno de los KWh adicionales a los anteriores. 3 Serviciogeneralen bajatensinpara masde25KWde demanda. Consumo. Demanda mxima. Mnimo mensual (8 veces la tarifa por demanda mxima). OM TarifaOrdinaria Media,paraservicio generalenmedia tensin(masde1 KVyhasta35KV) condemanda menor de 100 KW.Consumo. * Demanda mxima. * Mnimomensual(10veceslatarifapor demanda mxima). *EnlaszonasNoroeste,BajaCaliforniayBaja CaliforniaSurlacuotaesdiferenteenveranoy fueradeverano,lastarifascambianencada regin. Contina en la siguiente pgina 2-A-25 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia , continuacin Tarifas, continuacin HM Tarifa Horaria Media, para servicio general en media tensin con demanda de 100 KW o ms. Consumo horario base. Consumo horario intermedio. Consumo horario punta. Demanda facturable. Mnimo mensual (la tarifa de demanda facturable por el 10% de la demanda contratada). Las tarifas cambian en cada regin. Contina en la siguiente pgina... 2-A-26 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia , continuacin Factor de Potencia En las instalaciones de Telmex se tiene instalado un Kilovarhormetro con la finalidad de determinar el factor de potencia. En caso de que el FP sea menor de 90% se cobra una penalizacin porbajofactordepotencia,encasodesermayordeesevalor,se bonifica al usuario. El Factor de potencia se calcula de la siguiente forma: FP= KWhKVARh KWh x 1002 2+ Lacantidadacobrarobonificarsedeterminamultiplicandoel consumo total por el factor de recargo o bonificacin, estos ltimos se calculan de la siguiente forma: Factor de Recargo =35 90FP1x 100 ..FP menor que 90% Factor de Bonificacin =14 90FP x 100 1FP mayor que 90% Los valores obtenidos se redondean a un solo decimal y se multiplican por el monto de la facturacin. Enningncasoseaplicarnporcentajesderecargosuperioresa 120% ni porcentajes de bonificacin superiores a 2.5 %. Contina en la siguiente pgina... 2-A-27 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Medicin de Consumo y Factor de Potencia , continuacin Correccin del Factor de Potencia El bajo factor de potencia se debe generalmente a cargas inductivas, y sabemos que la manera de compensar el atraso en la corriente en uncircuitoescolocandocargascapacitivas,deestamanerala corrienteyelvoltajeseacercanenfaseylaenergaconsumidaes nicamente la que realiza trabajo. Los fabricantes de capacitores para correccin de factor de potencia dan las especificaciones de stos en KVAR, por lo que lo nico que tenemosquehacerescalcularelvalorenKVARrequeridospara tenerelvalordelfactordepotenciadeseadoyelegirelvalor inmediatamente superior al calculado entre los capacitores existentes en el mercado Loscapacitorespuedencolocarseendiferentespuntosdela instalacin,dependiendodellugardondesedeseahacerla correccin, en la mayora de los casos en Telmex, los capacitores se instalaninmediatamentedespusdelinterruptorgeneraldebaja tensin. Instrumentos de medicin Eltablerodemedicincontieneelgrupodeinstrumentospropiedad de la compaa de suministro, gran parte de ellos son del tipo digital, en los que se puede consultar de una forma muy simple las lecturas deconsumoacumulado,demandamximayfactordepotencia promedio. En el caso de instrumentos analgicos, es importante verificar el factor de escala del instrumento, generalmente se encuentra indicado en la cartula del mismo y tambin aparece en los recibos de cobro de la compaa que proporciona el servicio. Como parte de los programas de ahorro de energa se ha establecido algunas medidas que incluyen verificar las lecturas de consumo en as instalaciones de Telmex. 2-B Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Seccin B Grupos Electrgenos Panorama general IntroduccinEn esta seccin se describe el principio de funcionamiento del grupo electrgeno mediante diagramas a bloques, se indican las funciones principales y la operacin. ContenidoEsta seccin contiene los siguientes temas TemaVer Pgina Componentes del Grupo Electrgeno2-B-2 Motores Diesel2-B-7 Sistemas del Motor2-B-12 Generadores Trifsicos2-B-20 Tableros de Control2-B-23 Tableros de Transferencia2-B-31 Seguridad en la Operacin del Grupo Electrgeno2-B-37 Prcticas en Subestacin y Grupo Electrgeno2-B-39 2-B-2 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Componentes del Grupo Electrgeno IntroduccinA continuacin encontrars la informacin bsica sobre las partes del grupo electrgeno. Un grupo electrgeno es un sistema que produce energa elctrica, en Telmex se cuenta con grupos electrgenos que convierten la energa mecnica producida por un motor de combustin internaenenergadecorrientealternaparaalimentarsus instalaciones cuando falla la energa proporcionada por la compaa de suministro (Comisin Federal de Electricidad o Compaa de Luz y Fuerza del Centro). DescripcinA continuacin se describe el grupo electrgeno por sus componentes principales, estos son: Motordecombustininterna.Conviertelaenergatrmicadela combustinenenergamecnica,enlosgruposelectrgenos utilizados por Telmex se usan motores diesel. Generador.Esteelementoseacoplaalmotorparaconvertirla energa mecnica en energa elctrica. Tablero de Control. Todos los grupos electrgenos estacionarios en Telmexsondeoperacinautomtica,porloquecuentanconun tableroquecontrolaelarranqueyparodelmotor,ademsde supervisar su operacin correcta, esta funcin la realiza el tablero de control. En la figura siguiente se representa el acomodo fsico de las partes de un grupo electrgeno de baja capacidad en Telmex. Partes del Grupo Electrgeno MotorCombustinInterna GeneradorTablerodeControl Contina en la siguiente pgina... 2-B-3 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Componentes del Grupo Electrgeno , continuacin Descripcin, continuacin Eltablerodecontrolpuedeencontrarseseparadodelgrupomotor-generador, esto se da en los grupos de mediana y alta capacidad, y solo unos cuantos de baja capacidad. Otroelementoquetieneelgrupoelectrgenoeseltablerode transferencia,elcualseencargadeconectarlacargaalared principal o a la planta en el momento adecuado, esto se describe con mayor detalle mas adelante. El tablero de transferencia generalmente secolocaenelmismogabinetequeeltablerodecontrol,aunque puede estar separado como se muestra en la figura siguiente, tomada del manual de plantas elctricas de Selmec: Partes del grupo electrgeno Selmec MCI =Motor de Combustin Interna G =Generador C =Control de Motor T =Control de transferencia Contina en la siguiente pgina... 2-B-4 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Componentes del Grupo Electrgeno , continuacin Conexin al Sistema de Alimentacin A continuacin se describe la conexin al sistema de alimentacin del grupo electrgeno. La fuente principal de energa elctrica en una instalacin de Telmex la constituye la compaa de suministro, la energa se recibe en alta o baja tensin, dependiendo del consumo, por lo que la fuente principal es la subestacin o acometida, en algunas instalaciones se requiere mantenerestaalimentacinanencasodefalladelacompaa suministradora,enestoscasosseinstalaungrupoelectrgenoque opera al fallar la red (el trmino falla de red se utiliza para los casos de falla en el suministro). En la figura siguiente se muestra la conexin del grupo electrgeno al sistema, los detalles de las partes del grupo electrgeno se describen mas adelante. Conexin del grupo electrgeno al sistema de alimentacin Contina en la siguiente pgina... 2-B-5 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Componentes del Grupo Electrgeno , continuacin Evolucin Tecnolgica Conelavancedelatecnologasehanmodificadolosgrupos electrgenos,conelusodenuevosmaterialesydispositivosms eficientessehalogradoquelosmotoresygeneradoresseande menor tamao y trabajen dentro de sus parmetros con mrgenes de error ms pequeos. Aunqueloscambiosenlossistemasdepotenciahansido importantes, la evolucin tecnolgica es ms notoria en los sistemas decontrol,detalmaneraqueelcambioprincipalenlosgrupos electrgenossehapercibidoprecisamenteeneltablerodecontrol. Estostablerospuedenclasificarsedelasiguienteformadeacuerdo con la tecnologa utilizada: Tablerosdecontrolelectromecnicos.Suselementosprincipales son relevadores, algunos de ellos de operacin por tiempo mediante sistemas neumticos, mecnicos o electrnicos, algunos ejemplos de estos tableros son los IGSA, CAR, Selmec. Tablerosdecontrolelectrnicos.Utilizanunnmeromenorde relevadoresdebidoaquealgunasfuncionesdecontrolutilizan circuitoslgicosydetectoreselectrnicos,estossistemashan resultadomenosconfiablesquelossistemaselectromecnicosysu reparacin es ms costosa, aunque han reducido considerablemente el tamao de los tableros, como ejemplos tenemos algunos modelos Dale Electric, Selmec y Onan. Contina en la siguiente pgina 2-B-6 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Componentes del Grupo Electrgeno , continuacin Evolucin Tecnolgica, continuacin Tablerosdecontrolpormicroprocesador.Hareducidoeltamao delostablerosypresentanunaconfiabilidadigualomejorquelos electromecnicosyconmuchomasopcionesdecontrolquelos anteriores, aunque con mayor complejidad de operacin, cabe aclarar quenosetienelaexperienciasuficientesobresutiempodevida, como ejemplo se tiene los tableros Gencon, Omicron y Dale Electric. 2-B-7 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Motores Diesel El Motor de Cuatro Tiempos Acontinuacinsepresentaelprincipiodefuncionamientodelmotor de cuatro tiempos, un ciclo de trabajo se completa en 4 carreras del pistn: Carrera de admisin del motor de cuatro tiempos Admisin.Enestetiempola vlvula de admisin se encuentra abiertayelpistnquese encuentraenelpuntomuerto superior(PMS),iniciasu movimientodescendente succionandoaireatravsdeun purificador, al interior del cilindro. Compresin.Estetiempoinicia cuandoelpistnllegaalpunto muertoinferior(PMI),lavlvulade admisinsecierrayelpistninicia sucarreraascendente comprimiendoelairecontenidoen el cilindro. Debido a la alta presin a queessometido,elaireaumenta su temperatura, la cual favorecer la ignicin del combustible. Carreradecompresindel motor de cuatro tiempos Contina en la siguiente pgina... 2-B-8 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Motores Diesel , continuacin El Motor de Cuatro Tiempos, continuacin Carreradepotenciadelmotor de cuatro tiempos Potencia(trabajo).Unpoco antes(30aproximadamente)de que el pistn alcance el PMS, se inyectaelcombustibleenforma atomizada,elcualseenciende debidoalaaltatemperaturadel airecomprimidoenelcilindro, desarrollandogradualmenteuna fuerzasobreelpistn,lacuallo impulsa hasta alcanzar el PMI. Escape. En este tiempo el pistn iniciasucarreraascendente expulsando los gases resultantes de la combustin a travs de las vlvulasdeescape,mltiplede escape tubera y silenciador. Deestamaneraserealizaun ciclocompletodetrabajodeun motor Diesel de cuatro tiempos. Carrera de escape del motor de cuatro tiempos Contina en la siguiente pgina... 2-B-9 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Motores Diesel , continuacin El Motor de Dos Tiempos La caracterstica principal de los motores que operan bajo el principio dedostiemposesqueelciclodeoperacindecadapistnse completadespusdedoscarreras,unaascendenteyuna descendente,demaneraqueseaprovechaelimpulsodelairede admisin para desplazar los gases de escape, al igual que en el motor decuatrotiempospodemosdistinguirlasetapasdeadmisin, compresin,potenciayescape,esteprocesosedescribea continuacin: Admisin.Elcilindrotieneorificiosensuparedquequedan descubiertoscuandoelpistnseencuentraensupartemasbaja, permitiendolaentradadeaireyconelloelbarridodelosgasesde escape al exterior a travs de las vlvulas de escape, cuando el pistn inicia su carrera ascendente cubre los orificios de admisin. Compresin.Aliniciarlacarreraascendente,elpistnobstruyelos orificiosdeadmisinylasvlvulasdeescapesecierran,loque permitelacompresindelairedentrodelacmarayconelloel incremento en la temperatura del aire. Potencia. Poco antes de que el pistn alcance su posicin mas alta duranteelperiododecompresin,esinyectadoelcombustibleala cmara del cilindro, de manera que al alcanzar el tope en la carrera ascendentelatemperaturadelcombustibleessuficientepara incendiarlo y provocar con ello la expansin, esta energa impulsa el pistn hacia abajo. Escape.Cuandoelpistnestaproximadamentealamitaddesu carreradescendente,lasvlvulasdeescapecomienzanaabrirse parapermitirlasalidadelosgasesproducidosporlacombustin limpindoselacmaracompletamentealdescubrirselosorificiosde admisin e iniciando un nuevo ciclo. Contina en la siguiente pgina... 2-B-10 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Motores Diesel , continuacin Caracters-ticas del Motor Como Parte del Grupo Electrgeno Los motores que alimentan a los grupos electrgenos deben tener las siguientes caractersticas: Arranqueautomtico.Debidoaestacaracterstica,elmotordebe estarlistoparaarrancarencualquiermomento,independientemente delatemperaturaambiente,eltiempoquetengasinoperaro cualquier otra situacin que ocasiona regularmente que un motor de combustin interna no arranque, por lo que se requiere de dispositivos que faciliten el arranque.. Paroautomtico. En un motor de gasolina, el paro del motor ocurre cuandosedesconectaelcircuitoqueprovocalachispaparala explosin,sinembargoenunmotordieselelparoencondiciones normalesseconsiguealsuspenderlaalimentacindecombustible, por lo que requiere de dispositivos especiales para ello, el paro debe ocurrir en el momento que se lo indique el tablero de control. Operacinavelocidadconstante.Paramantenerconstanteslos valores de voltaje y frecuencia al producirse variaciones en la carga, para ello debe equiparse con un sistema de regulacin de velocidad. ProteccinAutomtica.Elmotordebedetenerseautomticamente cuandoocurraunafallaencualquieradesussistemasquepueda ocasionarundaograve,porloquerequierededispositivosde deteccin de fallas. Contina en la siguiente pgina... 2-B-11 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Motores Diesel , continuacin Sistemas del Motor Enlafigura1-9mostradaacontinuacinsehanrepresentadolos sistemas principales del motor diesel, se ha representado los sistemas deadmisinyescapeenunosolodenominadosistemadeaire,la descripcin de los sistemas se da mas adelante. Figura 1-9 Sistemas del motor diesel SistemaFuncin 1CombustibleSuministralacantidadnecesariadecombustible para el funcionamiento del motor. 2Aireadmisin.Proporcionalacantidaddeaire necesario para la combustin. Escape.Eliminalosgasesproducidosdurantela combustin. 3EnfriamientoMantieneelmotorennivelesadecuadosde temperatura de operacin. 4LubricacinEvitaeldesgasteporfriccinentodaslaspartes mviles y auxilia al sistema de enfriamiento en su funcin. 5ArranqueProporciona el impulso inicial al motor. 2-B-12 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor Sistema de Combustible El sistema de combustible de un motor diesel de baja capacidad est formadoporlaspartesquesemuestranenlafigurasiguiente,la alimentacin y nmero de partes vara segn el motor. Partes del sistema de combustible 1.- Tanque de Combustible. 2.- Filtro Previo o trampa de agua. 3.- Bomba de alimentacin de Combustible. 4.- Filtro Primario. 5.- Filtro Secundario. 6.- Bomba de Inyeccin (o gobernador). 7.- Inyectores. Contina en la siguiente pgina... 2-B-13 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Combustible, continuacin 1.-Tanquedecombustible.Generalmentesecolocantanquesde 3000 litros en las instalaciones de Telmex. 2.- Filtro previo o trampa de agua. Aqu se acumulan las impurezas que pudieran llegar por la tubera de alimentacin, ya casi no se utiliza debidoaquelacalidaddelcombustiblehamejorado considerablemente. 3.-Bombadealimentacindecombustible.Tambinllamada bombadeelevacin,impulsaelcombustible del tanque a la presin necesaria para la operacin del motor. 4.- Filtro primario. Elimina las impurezas provenientes del tanque de combustible. 5.- Filtro secundario. Elimina las impurezas pequeas que no fueron atrapadas en el filtro primario. 6.-Bombadeinyeccin.Proporcionaelcombustibleaunapresin altaparalosinyectores,regulalavelocidadparamantenerla constante, a 1800 revoluciones por minuto en las plantas de Telmex. Enmotoresdemedianayaltacapacidadyanenalgunosdebaja capacidad se utiliza en lugar de este sistema, una bomba simple y la regulacinmedianteundispositivollamadogobernador,queregula con mayor precisin la velocidad del motor. 7.- Inyectores. Introducen el combustible atomizado en la cmara de combustin de los cilindros del motor. Contina en la siguiente pgina... 2-B-14 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Enfriamiento El sistema de enfriamiento del motor se ilustra en la figura siguiente: Sistema de Enfriamiento 1.- Radiador 2.- Ventilador 3.- Mangueras 4.- Bomba de agua 5.- Conductos de agua en monoblock 6.- Conductos en cabeza de cilindros 7.- Termostato Contina en la siguiente pgina... 2-B-15 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Enfriamiento, continuacin 1.-Radiador.Enesteelementoseenfraelaguadelmotor hacindola pasar por cmaras con disipadores de calor enfriados por ventilacin forzada, se puede instalar por encima del motor, en este caso se requerir un motor elctrico auxiliar para impulsar el aire de enfriamiento, a este sistema se le llama televent. 2.- Ventilador. Impulsa el aire para el enfriamiento en el radiador. 3.- Mangueras. Se utilizan para acoplar las partes de tubera fija con la tubera del motor para eliminar la vibracin. 4.-Bombadeagua.Impulsaellquidorefrigeranteprovenientedel radiador o intercambiador de calor hacia el interior del motor o lo hace circular en el interior del motor para mantener la temperatura uniforme mientras est cerrado el termostato. 5.-Conductosenmonoblock.Elmonoblockeselcuerpoprincipal del motor, equipado con venas para repartir el agua impulsada por la bombahaciatodosloselementosquerequierenenfriamiento,la mayor parte la suministra hacia la cabeza de cilindros. 6.- Conductos en cabeza de cilindros. sta es la parte ms caliente delmotor,soncmarascolocadasalrededordelacabeza,quees donde se produce la combustin. 7.-Termostato.Impidequeelrefrigerantecirculehaciaradiadoro intercambiador de calor cuando el motor est fro, cuando alcanza la temperaturaajustadasegnelmotor,seabreparapermitirel enfriamiento. Contina en la siguiente pgina... 2-B-16 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Admisin y Sistema de Escape Enlafigurasiguientesemuestranlasprincipalespartesdelos sistemas de admisin y escape de un motor diesel. Sistemas de admisin y escape del motor diesel 1.- Filtro de aire5.- Mltiple de admisin 2.- Indicador de restriccin6.- Mltiple de escape 3.- Ductos de admisin7.- Amortiguador 4.- Turbocargador8.- Silenciador Contina en la siguiente pgina... 2-B-17 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Admisin y Sistema de Escape, continuacin 1.-Filtrodeaire.Eliminaelpolvoypartculasslidasdelairede admisin al motor. 2.- Indicador de restriccin. Este elemento es opcional pero muy til opera cuando se produce presin de vaco por obstruccin en el filtro de aire, indicando que se requiere cambiarlo. 3.- Ductos de admisin. Es la tubera que conecta el filtro de aire con el mltiple de admisin. 4.- Turbocargador. Elemento que aprovecha la energa de expulsin delosgasesdeescapeparaimpulsarelairedeadmisinamayor presin que la atmosfrica para incrementar la eficiencia del motor. 5.-Mltipledeadmisin.Eselacoplamientoquereparteelaire proveniente de la tubera de admisin a las cmaras de admisin para cada cilindro del motor. 6.- Mltiple de escape. Recibe los gases de escape de cada una de las cmaras y lo conduce a la tubera de escape. 7.-Amortiguador.Tuboflexiblequeconectalatuberadeescape conectadadirectamentealmotorconlatuberadeescapefijapara eliminar las vibraciones. 8.-Silenciador.Lamayorcantidadderuidoproducidoporelmotor saleporelescape,elsilenciadorseencargadeeliminarlamayor parte de ste. Contina en la siguiente pgina 2-B-18 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Arranque El sistema de arranque del motor de un grupo electrgeno en Telmex tiene los siguientes elementos principales: 1.-Bateradearranque.Proporcionalaenergaparaelmotorde arranque,requieredeuncargadordebaterasparamantenerse siempre en ptimas condiciones de carga. 2.-Solenoidedearranque.Conectaydesconectaelmotorde arranque cuando recibe la seal del tablero de control, esto permite la operacin automtica del grupo electrgeno. 3Motordearranque. Proporciona el impulso inicial al motor para el arranque. Contina en la siguiente pgina... 2-B-19 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Sistemas del Motor , continuacin Sistema de Lubricacin Elsistemadelubricacinseencargadellevarelaceitelubricantea todas las partes en movimiento en donde se puede producir roce de metales en el motor, sus elementos principales son: 1.-Crter.Depsitoenlaparteinferiordelmotor,deahsetomael aceite y hacia ah llega por escurrimiento. 2.-Bombadeaceite.Impulsaelaceiteatodaslascmarasdel motor. 3.-Filtrodeaceite.Eliminalasimpurezasantesdepasaralas cmaras. 4.-Enfriadordeaceite. El aceite se enfra por intercambio de calor encmarasacopladasalsistemadeenfriamiento,notodoslos motores tienen enfriador de aceite. Enlafigurasiguiente,tomadadelmanualdelmotorsepuede observar el sistema de enfriamiento de un motor Detroit Diesel serie 92. Sistema de lubricacin del motor Detroit Diesel 8V92 2-B-20 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Generadores Trifsicos IntroduccinA continuacin encontrars la informacin sobre el funcionamiento de los generadores utilizados en los grupos electrgenos de Telmex.. Principio de Operacin Acontinuacinsedescribeelprincipiodeoperacindelgenerador trifsico. Como recordars, cuando un conductor tiene un movimiento relativocortando las lneas de un campo magntico, se induce un voltaje en el conductor. En el generador bsico de corriente alterna, la generacin de un ciclo ocurrecuandoelconductorescortadoporlaslneasdecampo magntico en las dos direcciones, es decir, primero por las lneas en el polo norte y luego en el polo sur. Enelgeneradordelafigurasiguientepodemosobservarlostres grupos de bobinas en el estator, cada una de ellas corresponde a una fase, por ello se trata de un generador trifsico. Generador trifsico de cuatro polos Contina en la siguiente pgina... 2-B-21 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Generadores Trifsicos , continuacin Principio de Operacin, continuacin En el generador de la figura anterior puedes observar que se trata de ungeneradordecuatropolos,porloqueencadagirocompletose generan 2 ciclos en cada una de las bobinas del inducido, tambin se puede ver en la figura que tenemos tres seales de corriente alterna defasadas 120 (por la construccin fsica se da este defasamiento). Si por cada giro se tiene dos ciclos de corriente alterna, se requiere un motorquegirea30Hz,quecorrespondena1800r.p.m.Deesta manera se consigue generar una seal de 60 Hz por tener dos pares de polos. Los generadores de los grupos electrgenos usados en Telmex tienen las caractersticas descritas anteriormente, a este tipo de generadores selesllamageneradoressncronos,porquelafrecuenciagenerada depende totalmente de la velocidad de giro del motor impulsor (estn en sincrona). Para producir el flujo magntico en los polos del generador se cuenta con un embobinado que tiene que ser alimentado con corriente directapara mantener la polaridad constante. El generador mostrado en la figura anterior tambin se conoce como generadordeinducidofijo,debidoaqueelcampomagnticoesel que gira, mientras que los conductores se mantienen fijos, es decir, se est induciendo un voltaje sobre conductores estticos, esto se hace paraevitarprdidasdeenergaparalastomasdelasalidadel generador,yaquelasbobinasdelinducidosonlasqueutilizamos paraello,ademssonestosconductoreslosquemanejanlamayor cantidaddecorriente,porloqueelmotornotienequeimpulsarel peso de los conductores de potencia al arranque y los cojinetes que soportanlaflechadelgeneradornotienenquecargarestos conductores, todo eso ha hecho mas eficientes a los generadores. Contina en la siguiente pgina... 2-B-22 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Generadores Trifsicos , continuacin Diagrama General En la figura siguiente se muestra el diagrama general de los circuitos del generador. Elreguladordevoltajesealimentadelasalidadepotencia,que tambin es la seal que se est sensando para la regulacin. Elreguladorproporcionalacorrientenecesariaparaproducirun campo magntico en el estator de la excitatriz de intensidad variable de acuerdo a lo sensado en la salida. Enelrotordelaexcitatrizseproducelacorrientenecesariapara alimentar las bobinas de los polosdel generador, solo que como se requieredecorrientedirecta,secolocanpuentesrectificadorespara tal fin. Finalmentelasbobinasdecampoinducenelvoltajedesalidaalos devanadosdepotenciadesalidadelgenerador,marcadoscomo inducido del estator en la figura siguiente. Diagrama de circuitos del generador 2-B-23 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tableros de Control IntroduccinA continuacin se explican las funciones bsicas del tablero de control y con ello las funciones bsicas del grupo electrgeno. Funciones Bsicas Las funciones bsicas del tablero de control de un grupo electrgeno sepuedenclasificaren4diferentescategoras,descritasa continuacin: Funcionesdeoperacin.Sonlasquenospermitenmodificarlos modos y parmetros de operacin de la planta y se hacen a travs de: Botones Selectores Interruptores Restatos Porejemploloscontrolesdearranqueyparodelmotorpueden realizarseenformamanualoautomticaseleccionndosemediante un selector o combinacin de selector y botn, mediante interruptores o restatos se puede seleccionar un retraso en estas funciones. Funcionesdeproteccin.Lostablerosdecontrolcuentancon sistemasdeproteccinparaelgrupoelectrgenoencasodefalla, interrumpensuoperacinyevitanquevuelvaaarrancarhastaser desbloqueado. Protecciones del motor Alta temperatura del refrigerante Baja presin de aceite Falla de Arranque (Tiempo excesivo) Sobrevelocidad Protecciones del generador Falla de voltaje Sobrecorriente Puede haber mas protecciones dependiendo del tablero de control y delasnecesidadesdelainstalacin,sinembargoestassonlas mnimas requeridas por las normas de Telmex. Contina en la siguiente pgina... 2-B-24 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tableros de Control , continuacin Funciones Bsicas, continuacin Funciones de Medicin. Se consideran como funciones de medicin las que utilizamos para observar los parmetros de salida o del estado delaplantaenformacuantitativa,algunosdeloselementosde medicin forman parte de los sistemas de proteccin, son efectuadas por los siguientes instrumentos: Medidores de Voltaje, Medidores de Corriente, Medidores de Frecuencia, Medidores de Temperatura, Medidores de Presin, Medidores de Velocidad, Medidores de Tiempo, Contadores de pulsos de arranque, Selectores de instrumentos de medicin. Funcionesdeindicacin.Sonfuncionesdeindicacinlas efectuadas por leds o lmparas, nos permiten ver en forma cualitativa parmetrosdeoperacinnormal,advertenciaoalarma,estos sistemas no miden nada, son activados para informar de un estado de funcionamiento o la ocurrencia de una falla. Contina en la siguiente pgina... 2-B-25 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tableros de Control , continuacin Control de Arranque Elcontroldearranquedelgrupoelectrgenoinvolucravariasdelas funcionesdeltablero.Enlasiguientetablaseexplicaelprocesode arranque automtico y los conceptos involucrados, se ha supuesto al inicioquelacargaestalimentadaporlaredcomercialyquesta est normal. PasoEventoObservaciones 1Falladered comercial -Alto o bajo voltaje.(normal =220 10%) -Ausenciatotaloparcial(enunaomas fases). 2Tiempopara arranque de planta -Solo en algunos tableros, es el tiempo deretardoproporcionadoporeltableropara evitararranquesporfallasdecorta duracin en la red. 3Arranque de plantaIncluyeelprocesodesdequeeltablero envalasealdearranquealmotorhasta queelgrupoelectrgenoalcanzasus parmetros de operacin normal, cuando el motoralcanzasuscondicionesnormales develocidadsedesconectaelmotorde arranque mediante sensores de presin de aceite,degeneracindevoltajeouna combinacin de ellos. 4Tiempopara transferencia -Soloenalgunostableros,esuntiempo adicional que se da al motor para alcanzar sutemperaturaptimadetrabajo,esto tienequesersacrificadoenalgunas instalacionesporlaimportanciadel suministro ininterrumpido de energa. 5Transferencia-Eselprocesodedesconexindel dispositivo que alimenta la carga por medio delaredcomercialylaconexindelque alimenta del grupo electrgeno a la carga, todoestoocurreeneltablerode transferencia. Contina en la siguiente pgina... 2-B-26 Fundamentos de Equipos de C.A. y C.D. INTTELMEXDYD-F105_rev08 Tableros de Control , continuacin Control de arranque, continuacin Medianteunselectorsepuedeinhibirlaoperacinautomticao realizar una prueba de arranque en forma manual sin que se realice la transferencia,aunquealgunostablerostienenademslaopcinde unapruebamanualdelatransferencia,