Mantenimiento Hidraulico.docx

G

INSTITUTO TECNOLÓGICO DEL ISTMO

MATERIA: PRUEBAS Y MANTENIMIENTO ELÉCTRICO

UNIDAD 1: GENERALIDADES DEL MANTENIMIENTO ELÉCTRICO

INTEGRANTES DEL EQUIPO: CASTILLO VALDIVIESO DANIEL HERNÁNDEZ MELÉNDEZ REY DAVID MIGUEL GUTIÉRREZ SERGIO MARTÍNEZ LÓPEZ JOSÉ FRANCISCO MARTÍNEZ LUIS LUIS ÁNGEL SÁNCHEZ SANTIAGO GUILLERMO

CATEDRÁTICO: ING. MARTÍNEZ MARTÍNEZ TOMÁS

ESPECIALIDAD: INGENIERÍA ELÉCTRICA

SEMESTRE: 8 GRUPO: “K”

HEROICA CIUDAD DE JUCHITAN DE ZARAGOZA, OAXACA A 25 DE FEBRERO DEL 2019

1.- GENERALIDADES DEL MANTENIMIENTO ELECTRICO.

1.1.- CLASIFICACIÓN DEL MANTENIMIENTO ELÉCTRICO GENERAL, CARACTERÍSTICAS DEL: Clasificación del mantenimiento eléctrico: se conoce como mantenimiento al conjunto de una serie de actividades dirigidas a garantizar el buen funcionamiento de un grupo de instalaciones, equipos y maquinarias que además de preservar y prolongar la vida útil de los mismos para evitar en lo posible para de emergencia o paros no programados que afectan la continuidad de los procesos y elevar los costos de producción en determinadas empresas.

En esta serie de vigilancia destacan las siguientes:

* Vigilancia e inspección * Pruebas eléctricas * Programación de paros y realización de desmontajes y reparaciones

1.1.1.- Mantenimiento correctivo Las tareas de mantenimiento correctivo (Corrective Taks, CRT) son las tereas que se realizan con intención de recuperar la funcionalidad del elemento o sistema, tras la pérdida de su capacidad para realizar la función o las presentaciones que se requieren. Una tarea de mantenimiento correctivo típica consta de las siguientes actividades: 

Detección de fallo

* Montaje



Localización de fallo

* Pruebas



Desmontaje

* Verificación



Recuperación o sustitución

Fig.1 proceso de mantenimiento correctivo

1.1.2.- Mantenimiento preventivo El mantenimiento preventivo es una tarea que se realiza para reducir la probabilidad de fallo del elemento o sistema, o para maximizar el beneficio operativo. Una tarea de mantenimiento preventivo típica consta de las siguientes actividades: 

Desmontaje



Recuperación o sustitución



Montaje

*Pruebas *Verificación

1.1.3.- Mantenimiento Predictivo Acción que realiza las intervenciones prediciendo el momento que el equipo quedara fuera de servicio mediante un seguimiento de su funcionamiento determinando su evolución, y por tanto el momento en el que las reparaciones deben efectuarse.

1.2.- ACTIVIDADES DEL MANTENIMIENTO ELÉCTRICO. CARACTERÍSTICA DEL: Se encarga de proporcionar oportuna y eficientemente, los servicios que requiera el Centro en materia de mantenimiento preventivo y correctivo a las instalaciones, así como la contratación de la obra pública necesaria para el fortalecimiento y desarrollo de las instalaciones físicas de los inmuebles.

1.2.1.- Servicios de conservación. La sección de Conservación y Mantenimiento tiene como objetivo principal conservar, reacondicionar y mantener en buen estado los muebles e inmuebles que son propiedad de la Unidad. Realizar la distribución e instalación de líneas eléctricas de baja tensión y líneas especiales. Realizar el mantenimiento de las instalaciones y equipamientos eléctricos. 1.2.2.- Inspecciones y revisiones. Se realizan en Instalaciones que tienen la obligación de tener suscrito un contrato de mantenimiento con una Empresa Instaladora Autorizada. Inspecciones iniciales/periódicas realizadas por O.C.A. Realizada por los Organismos de Control Autorizados (OCA), que son los encargados de verificar el cumplimiento de carácter obligatorio de los requisitos de seguridad de instalaciones industriales. Se realizan cada 5 años. 1.2.3.- Pruebas eléctricas. En la industria, lo más importante es la continuidad del servicio de energía eléctrica, ya que de eso depende el proceso de producción; por ello, es importante asegurar que los equipos e instalaciones eléctricas estén en óptimas condiciones. Es indispensable que se realicen pruebas y se dé el mantenimiento correspondiente.

Tipos de pruebas. Existen varias pruebas eléctricas que se denominan con relación al lugar o la finalidad de las mismas. Pruebas prototipo. Son aquéllas que se realizan a diseños nuevos, con la finalidad de verificar si se cumple con las especificaciones y normas que apliquen, según sea el caso, considerando la evaluación de los materiales utilizados, así como los criterios de diseño.

Pruebas de fábrica. Éstas se realizan como rutina, por parte del área de control de calidad, conforme a los métodos establecidos en las normas aplicables. Tienen el objetivo de verificar las características del equipo, sus condiciones de operación y la calidad de la fabricación antes de ser entregados al cliente. Estas pruebas pueden ser atestiguadas por el cliente (ver figura 1). Pruebas de aceptación. Se realizan a todo equipo nuevo y reparado para verificar que no ha sufrido algún desperfecto en el traslado, que cumple con las especificaciones y que se ha realizado la correcta instalación. También se realizan para establecer referencias para pruebas futuras. Estas pruebas se realizan previamente a la puesta en servicio (ver figura 2). Pruebas de mantenimiento. Se realizan periódicamente durante toda la vida del equipo, con el propósito de verificar si el equipo se encuentra en condiciones de operación satisfactorias y detectar fallas de manera oportuna, antes de que se convierta en un problema grave (ver figura 3). Se realizan cuando existen sospechas de que un equipo se halla en problemas o cuando dicho equipo se ha sometido a condiciones de trabajo extremas. Pruebas con corriente directa o corriente alterna. Las pruebas se realizan con corriente directa o con corriente alterna, dependiendo de lo que se desea simular o valorar. En términos generales, el principio básico de las pruebas obedece a la Ley de Ohm. Por ejemplo: la prueba de resistencia de aislamiento. En ella, el instrumento inyecta una tensión eléctrica (volts), el cual mide una corriente de fuga (micro-amperes) y la expresa en resistencia (megohms):

R=V/I

1.2.4.- Mantenimientos Mayores



Pruebas en fábrica.

Las pruebas aplicables a motores de inducción tipo jaula de ardilla se deben realizar en las instalaciones del fabricante, con el propósito de asegurar que el equipo cumpla con las especificaciones solicitadas y deben cumplir con la NMX-J075/3-ANCE-1994 y se clasifican en los siguientes tres grupos. 

Pruebas de rutina.

Las pruebas de rutina que se deben hacer a todos y cada uno de los motores teniendo por objetivo verificar la calidad de fabricación son:

a) Inspección visual. c) Resistencia de aislamiento.

b) Prueba en vacío (Operación sin carga). d) Potencial aplicado.

e) Vibración.



Pruebas de diseño o “Pruebas de prototipo”.

1) Estas pruebas deben ser las que se efectúan a un motor de un diseño que no ha sido probado y que tiene la finalidad de que éste cumpla con los valores establecidos por la norma. 2) Los resultados de estas pruebas son válidos para todos los motores que se construyen con el mismo diseño. Estas pruebas deben ser las siguientes:

a) Potencia nominal.

b) Corriente a plena

carga. c) Determinación del incremento de temperatura.

d) Sobre velocidad.

e) Determinación de la eficiencia (Como lo establece la NOM-016-ENER-2010 y eficiencia energética como lo establece la NMX-J- 587-ANCE-2007.



Pruebas complementarias.

1) Estas pruebas deben ser las siguientes:

a) Par, potencia y corriente de arranque.

b) Par máximo.

c) Nivel de ruido.

d) Prueba a rotor

bloqueado. 

Pruebas presenciales.

Donde se aplica la observación del usuario dado la aprobación de que el motor está funcionando correctamente con las exceptivas que se le están aplicando 

Pruebas de campo.

Los valores de aceptación de las pruebas de campo para equipo rotatorio (motores de inducción y síncronos) con tensión nominal de 600 V a 5 000 V, son los indicados en el Anexo D “Pruebas de campo” de la NRF-048. 1) Las siguientes pruebas son enunciativas más no limitativas a cumplir por el Licitante, Proveedor o Contratista. a) Resistencia de aislamiento de devanados. (Como lo establece la tabla 1 del numeral 5.3 del IEEE Std 43-2000 (R2006) y como lo establece el numeral 5.4 Índice de polarización IP del IEEE Std 43- 2000 (R2006). b) Resistencia óhmica de devanados. (600 V a 5 000 V). c) Factor de potencia en aislamiento de devanados (5 000 V). d) Vibración. (600 V a 5 000 V). 1.3.- PLANEACIÓN Y CONTROL DEL MANTENIMIENTO ELÉCTRICO Los planes de control para el mantenimiento eléctrico planeados por el planificador deberían especificar el trabajo que debe realizar, el material y el equipo necesario, la forma de dividir en fases y las diversas habilidades necesarias.

1.3.1.- Hojas de inspección a equipos e instalaciones eléctricas

> Placa con instrucciones sobre los primeros auxilios que deben prestarse a los accidentados por contactos con elementos en tensión y en toda instalación que requiera servicio permanente de persona, deberán disponer de elementos indispensables para primeros auxilios: botiquín de urgencia, camilla, mantas ignífugas, etc. e instrucciones para su uso. > Elementos y dispositivos de seguridad personal para la realización de las maniobras de las instalaciones. > En las puertas de acceso a los recintos en instalaciones interiores o en el vallado en instalaciones exteriores deberá señalizarse el riesgo debido a la presencia de alta tensión. Además, si dentro del recinto existen aparatos o elementos que puedan ser movilizados durante la maniobra deberán señalizarse gálibos, cargas máximas, etc. > Los esquemas de la instalación (diagramas unifilares) y las instrucciones de servicio deberán estar accesibles en puestos de mando u oficinas próximas. > En instalaciones prefabricadas de envolvente metálica debe existir una placa de características por cada cabina o celda separable con identificación de: - Nombre del fabricante o marca de identificación

- Número de serie o

designación de tipo - Tensión nominal

- Intensidad nominal en barras generales y

circuitos - Frecuencia nominal

– Año de fabricación

- Intensidad máxima de cortocircuito soportable - Nivel de aislamiento nominal

Revisiones y mantenimiento Los propietarios de las instalaciones, incluidas en el presente Reglamento, deberán tener suscrito un contrato con instalador autorizado en el que éstas se hagan responsables de mantener las instalaciones en el debido estado de conservación y funcionamiento. Se adjunta un contrato tipo de mantenimiento. Inspecciones realizadas por organismo de control autorizado Se deberán realizar inspecciones por organismos de control autorizados (OCA) al menos cada tres años. Se levantará Acta de la Inspección y las deficiencias deben ser corregidas en 6 meses salvo peligro inminente que supone el paro de la instalación. El titular de la instalación cuidará de que dichas inspecciones se efectúen en los plazos previstos. 1.3.2.- Manuales de inspección de equipos eléctrico La inspección en lo referente a la calidad consiste en examinar y medir las características de calidad de un producto, así como sus componentes y materiales de que está elaborado, o de un servicio o proceso determinado, todo ello utilizando instrumentos de medición, patrones de comparación o equipos de pruebas y ensayos, para ver si cumple o no los requisitos especificados. Por tanto, los sistemas de inspección sirven para confirmar que el sistema de calidad funciona según lo previsto. Normalmente se hace por muestreo y solo se usa el control 100% para características importantes de seguridad, funcionalidad o normas. Otra definición de inspección según la normativa ISO 8402/94 sería, las actividades tales como la medición, examen, el ensayo o la constatación con un patrón de una o más características de una entidad y la comparación de los resultados con los requisitos especificados para establecer si se ha logrado conformidad en cada característica.

1.3.3.- Programa de mantenimiento preventivo Las actividades de mantenimiento preventivo para equipos de muestreo de partículas son: • Realizar al menos una vez al mes la limpieza general del equipo con un trapo húmedo, cuidando de no humedecer las conexiones eléctricas. • Revisar periódicamente los carbones de los motores de succión y, en su caso, cambiarlos cada 15 muestreos de 24 hrs. Si se cuentan con datos históricos de la concentración de PST, se recomienda programar los periodos de mantenimiento preventivo de acuerdo a lo mostrado en el Cuadro 2. • Revisar las conexiones del temporizador y del regulador de voltaje. • Verificar el funcionamiento correcto del graficador de flujo. 1.4.- REGISTRO Y ESTADÍSTICAS DEL MANTENIMIENTO ELÉCTRICO La vida útil es una etapa de lo que se conoce como el ciclo de vida de un sistema, éste se define a través del costo, el tiempo y las condiciones ambientales que se invierten y generan desde el proyecto, la construcción, la instalación, la operación y el mantenimiento, hasta la desincorporación del equipo. En los análisis de los ciclos de vida intervienen gran variedad de factores, sin embargo, la vida útil del equipo está limitada desde el arranque hasta cumplir con el período de medio uso, al cual está sujeto todo equipo dependiendo de la confiabilidad de cada uno de los componentes que lo constituyen. 1.4.1.- expediente de equipos Expediente es un término con origen en el vocablo latino expedĭens, que procede de expedīre (“dar curso”, “acordar”). El concepto tiene diversos usos y significados de acuerdo al contexto.

Un expediente es el conjunto de los documentos que corresponden a una determinada cuestión. También puede tratarse de la serie de procedimientos de carácter

judicial

o

administrativo que

lleva

un

cierto

orden.

1.4.2.- Análisis evolutivos del estado del equipo Existen plantas industriales donde los procesos de producción requieren un suministro continuo de energía. Un período de interrupción, puede generar pérdidas económicas considerables. Por lo tanto, estos centros cuentan con un sistema propio de generación eléctrica. Este sistema está integrado por más de un generador, para que en casos de falla o salida a mantenimiento de un generador, siempre cuenten con generación eléctrica. Además, tienen un enlace de respaldo conectado permanentemente a la red pública. En este artículo, se analizaron tres problemas que se pueden presentar en dichos sistemas: • Problemas de regulación de voltaje. • Riesgo de falla por sobre voltajes transitorios en un sistema que genera, transmite y consume la energía eléctrica en un mismo nivel de voltaje. • Efecto de la conexión de los neutros. 1.4.3.- Predicción de la vida del equipo El periodo de vida asociado con un equipo son los costos de adquirir, usar, mantener en estado de operación y de disponibilidad final. También deben de incluir los costos de estudio de vialidad, investigación, desarrollo,

diseño,

manufactura,

instalación

mantenimiento, emplazamiento y cualquier crédito

y

asignación,

operación,

1.4.4.- Planificación de mantenimiento mayores. Es fundamental para una administración efectiva del mantenimiento. Esta función planifica los trabajos y estima el número de horas necesarias para determinarlo. Estas estimaciones son las bases sobre lo que se programa en el trabajo del mantenimiento es fundamental sobre el cual la gerencia avalúa el trabajo y los costos de mantenimiento. 1.5 GENERALIDADES DE LOS AISLAMIENTOS ELÉCTRICOS ¿Qué es el aislamiento eléctrico?

Es un material que no conduce la electricidad (o la conduce mal) esta característica depende de la temperatura, si es constante.

1.5.1 Materiales aislantes y funciones El funcionamiento y duración de una maquina eléctrica o de un aparato electromecánico en general depende esencialmente de los aislantes, Que constituyen la parte más sensible alas solicitaciones térmicas, dieléctricas y mecánicas. Las cualidades fundamentales que debe poseer para desempeñar bien su servicio son: 

Elevada rigidez dieléctrica



Estabilidad y dimensional y aptitud de conservar esta propiedad en el tiempo

Tipos de aislante eléctrico Los aislantes se dividen en sólido, líquido y gaseosos, todos estos tienen diferentes propiedades.

- Aislante gaseoso: En los sistemas de aislación de transformadores destacan las cintas sintéticas PET (tereftalato de polietileno), PEN (naftalato de polietileno) y PPS (sulfido de polifenileno) que se utilizan para envolver los conductores magnéticos de los bobinados. Tienen excelentes propiedades dieléctricas y buena adherencia sobre los alambres magnéticos

- Aislante líquido: Las propiedades físicas de los dieléctricos líquidos (peso específico, conductibilidad térmica, calor específico, constante dieléctrica, viscosidad, etc.) dependen de su naturaleza, es decir de la composición química, pero su rigidez dieléctrica, además está ligada a factores externos como, por ejemplo: impureza en suspensión, en solución, humedad, etc. Generalmente, reducen su valor, degradando la característica importante. · Los fluidos o líquidos dieléctricos cumplen la doble función la de aislar los bobinados en los transformadores y la de disipar el calor al interior de estos equipos. El líquido dieléctrico más empleado es el aceite mineral. El problema es que es altamente inflamable. - Aislante gaseoso: Los gases aislantes más utilizados en los transformadores son el aire y el nitrógeno este último a presiones de 1 atmósfera. Estos transformadores son generalmente de construcción sellada. El aire y otros gases tienen elevadísima resistividad y están prácticamente exentos de pérdidas dieléctricas. La aptitud de un aislante a soportar elevadas temperaturas es la cualidad determinante para su clasificación, tanto es así que las normas internacionales, y las de los diversos países clasifican los aislamientos Se definen las siguientes clases de aislación:

• Y: 90 °C • A: 105 °C • E: 120 °C • B: 130 °C • F: 155 °C

• H: 180 °C • C: mayor de 180 °C

1.5.2 Características y propiedades dieléctricas Material dieléctrico: Se denomina dieléctrico al material que es mal conductor de electricidad, por lo que suele ser utilizado como aislante eléctrico, y además si es sometido a un campo eléctrico externo, puede establecerse en él un campo eléctrico interno, a diferencia de los materiales aislantes, con los que suelen confundirse. Características principales •

Una resistividad eléctrica alta que impide fugas de corriente.

•

Una resistencia dieléctrica elevada que evita la ruptura dieléctrica del aislante a altos voltajes.

•

Conduce internamente si existen impurezas que provoquen niveles donantes o aceptores.

•

Puede descargarse por arco eléctrico a lo largo de su superficie o a través de los poros interconectados dentro del cuerpo aislante.

•

Una constante dieléctrica pequeña que impide la polarización, por lo que no se induce carga polarizada localmente en el aislante.

Propiedades eléctricas •

Alta resistencia eléctrica y muy baja conductividad eléctrica.

•

Gap energético entre las bandas de conducción y de valencia muy grande.

•

Comportamiento dieléctrico.

•

Bajo altos campos o voltajes eléctricos, un material dieléctrico puede perder su capacidad para impedir el paso de corriente eléctrica entre dos conductores, ruptura dieléctrica.

•

Espesor del dieléctrico muy pequeña, d

•

Campo o voltaje eléctrico aplicado excesivo, V

Tabla 1.1 propiedades de materiales dieléctricos seleccionados

1.5.3 clasificación IEEE de aislamiento. De acuerdo con la capacidad de soportar la temperatura según la IEEE y NEMA se definen 4 clases de estándar •

CLASE A O 115°C

•

CLASE B O 135°C

•

CLASE F O 155°C

•

CLASE H O 180°C

1.5.4 Temperatura y humedad de los aisladores.

Materiales aislantes •

Nomex

•

Poliéster film (lumirol)

•

Maylar (rag – mylar)

•

Fish paper (papel pescado)

Nomex

Es un papel sintético, compuesto de fibras cortas y pequeñas partículas fibrosas de una poliamida aromática, polímero resistente a temperaturas •

Clase de aislamiento H (180°c)

•

Rigidez dieléctrica 1500v/mil

Poliéster film

Por su elevada rigidez dieléctrica es muy usado como elemento separador en motores y transformadores es muy fuerte, durable, flexible y absorbe poca humedad •

Clase aislamiento B (130°c)

•

Rigidez dieléctrica 300v/mil

MYLAR Es una lámina o película de poliéster teraftalato, a temperaturas comprendidas entre -60°C y 130°C mantiene si alteraciones sus características de suministro. Es muy utilizado en la industria eléctrica al permitir reducir espesores en el aislamiento, por lo que se utiliza para aislar ranuras de estatores de aislamiento, por lo que se utiliza e inducidos, aislar entre fases y bobinas de motores, condensadores, reactancias, entre otros

•

Clase aislamiento A (105°C)

•

Rigidez dieléctrica 1000/mil

Fish paper (Papel pescado) Utilizado para propósito eléctricos y electrónicos en aislamiento de transformadores, aislamiento en ranuras de las armaduras de motores, aislamiento de bobinas entre otro es químicamente puro, y representa una resistencia al calor producto de fenómenos eléctricos •

Clase aislamiento a (115°C)

•

Rigidez dieléctrica (400V/mil)

1.6 PRUEBAS Y COMPORTAMIENTO DE LOS DIELÉCTRICOS CON C. D. MEDICIÓN E INDICADORES, DE: • Corriente de absorción dieléctrica Dieléctrico La resistencia del aislamiento se define como la oposición al paso de una corriente eléctrica que ofrece un aislamiento al aplicarle un voltaje de C.D. durante un tiempo dado, medido a partir de la aplicación del mismo y generalmente expresada en megaohms, gigaohms o teraohms.

1.6.1. Resistencia del aislamiento La resistencia del aislamiento es un indicador de resistencia paralelo con relación a la resistencia medida, que en consecuencia llega a disminuir la temperatura indicada. En la producción y en la aplicación de los termómetros de resistencia hay que considerar la importancia de asegurar una suficientemente alta resistencia del aislamiento entre alambres y la vaina protectora del sensor, así como entre los respectivos alambres. La norma DIN EN 60751 exige que la resistencia del aislamiento que debe ser alcanzada, ha de ser medida a una temperatura de ambiente (15°C do 35°C) con tensión continua (de 10 a 100 V), a una humedad relativa del aire <80% y deber tener el valor mínimo de 100 ohmios. Como con el aumento de temperatura baja la resistencia del aislamiento dependiendo de la temperatura, la resistividad del aislamiento también fue adecuadamente determinada en las normas. La medición deber ser realizada a una corriente continua de 10 V como máximo entre todos los alambres y el tubo de protección. Para el aislamiento es imprescindible asegurar las siguientes resistividades mínimas: Temperatura máxima admitida en °C

Resistencia mínima del aislamiento en MΩ

100 - 300

10

301 - 500

2

501 - 800

0,5

Cuadro 2. Resistividades mínimas del aislamiento Las causas de la bajada de resistencia del aislamiento son, entre otras: 

Humedad en los materiales de aislamiento,



Evaporación de los materiales de conducción,



Conductividad de los materiales de aislamiento.

1.6.2 Absorción dieléctrica Un buen aislamiento se mostrará aumentando su resistencia durante la prueba, mientras que la corriente de carga desaparece. En el caso de un aislamiento pobre, la corriente de fuga esconderá la corriente de carga y una gráfica de la resistencia del aislamiento con el tiempo mostrará una curva más aplanada. Con ciertos materiales aislantes, tomará horas para que el asilamiento comience a ser polarizado y para que la corriente de absorción tienda a cero ¿Cómo puede hacer una evaluación rápida del aislamiento en tales situaciones?

Basado en el principio del buen aislamiento mostrando un incremento del resultado de la prueba de resistencia del aislamiento con el tiempo, el DAR es la razón derivada de dos resultados como puntos particulares en tiempo durante una prueba. Esta prueba tiene la ventaja de ser rápida (a veces no más de 60 segundos), y puede ser independiente de la temperatura. Para la prueba del DAR, los dos puntos pueden ser definidos por el usuario. La prueba es útil para mostrar humedad o aislamiento contaminado en estructuras de aislamiento rígidas, pero no para usar en aceites aislantes. A la corriente resultante de la aplicación de voltaje de C.D. se le denomina “corriente de aislamiento” y consta de dos componentes principales: La temperatura del devanado deberá ser determinada tan próxima como sea posible al momento de la medición de la resistencia. Prueba de resistencia óhmica de los devanados Es la que fluye sobre la superficie del aislamiento. Esta corriente al igual que la corriente de conducción irreversible, permanece constante y ambas constituyen el factor primario para juzgar las condiciones del aislamiento Método de los puentes • Corriente de conducción irreversible: esta corriente fluye a través del aislamiento y es prácticamente constante, predomina después que la corriente de absorción se hace insignificante. • Corriente capacitiva: es una corriente de magnitud comparativamente alta y de corta duración, que ofrece rápidamente a un valor despreciable (generalmente en un tiempo máximo de 15 segundos) conforme se carga el aislamiento, y es la responsable del bajo valor inicial de la resistencia de aislamiento. Su efecto es notorio en aquellos equipos que tienen capacitancia alta, como transformadores de potencia, maquinas generadoras y cables de potencia de grandes longitudes

1.6.3. Polarización. Si un material contiene moléculas polares, estarán normalmente en una orientación aleatoria cuando no tiene un campo eléctrico aplicado. Si se aplica un campo eléctrico, polarizará al material, orientando los momentos de dipolos de las moléculas polares. Esto disminuye el campo eléctrico efectivo entre las placas y aumentará la capacidad en una disposición de placas paralelas. El dieléctrico debe ser un buen aislante eléctrico para reducir al mínimo las fugas de corriente DC a través del condensador.

La presencia del dieléctrico disminuye el campo eléctrico producido por una determinada densidad de carga. El factor k por el que el campo eléctrico disminuye por la polarización del dieléctrico se llama constante dieléctrica del material.

1.6.4 Influencia de la temperatura y humedad en las mediciones. A este tipo de fallas en las mediciones se les denomina errores por condiciones ambientales. Temperatura En el caso de conductores eléctricos un aumento en la temperatura nos provoca un aumento en la resistencia del mismo. Al realizar una medición eléctrica, existen varias condiciones sobre las cuales se presentan errores en el resultado obtenido, en este subtema hablaremos de dos aspectos que son de gran influencia en las mediciones realizadas a materiales dieléctricos. Temperatura Humedad Pero en el caso de dieléctricos, el efecto es contrario, un aumento de temperatura nos provoca una disminución en su rigidez dieléctrica A este tipo de fallas en las mediciones se les denomina errores por condiciones ambientales. Temperatura En el caso de conductores eléctricos un aumento en la temperatura nos provoca un aumento en la resistencia del mismo.

1.7 PRUEBAS Y COMPORTAMIENTO DE LOS DIELÉCTRICOS CON C. A. MEDICIÓN E INDICADORES DE: 1.7.1 Factor de pérdidas dieléctricas FP=K Tan ro Cuando se somete a un dieléctrico a una tensión continua, el paso de la corriente se establece por medio de las pocas cargas libres presentes.

Resistividad Dieléctrico En los conductores con gran cantidad de cargas libres, el fenómeno se estabiliza para valores de resistencia poco variable en amplios intervalos. La temperatura e impurezas pueden modificar estas cargas libres y en consecuencia la corriente de respuesta. Si aplicamos una C.A. a un dieléctrico tenemos: 1) una ley de ohm que dependerá de la resistividad del aislante del conductor. 2) una corriente desfasada pi/rad respecto a la tensión. 3) las masas polares vibraran siguiendo la excitación a las que están sometidas Factor de pérdidas dieléctricas Debido a que un cable no es un condensador ideal, existen corrientes de fugas en el dieléctrico en fase con la tensión. En los cables para dar un índice de calidad del aislamiento, se mide el valor de la tangente, dicho valor nos da la relación entre la corriente resistiva y la corriente capacitiva. Este valor debe permanecer bajo para no alterar el óptimo funcionamiento del cable y evitar calentamientos.

Resistividad Perdidas dieléctricas Son materiales generalmente no metálicos, con una alta resistividad, por lo que la circulación de corriente en ellos es muy débil (corriente de paso o fuga). Se emplean como aislantes para delimitar el paso de los electrones. 1.7.2 Factor de potencia Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S.1Da una medida de la capacidad de una carga de absorber potencia activa. Por esta razón, f.d.p = 1 en cargas puramente resistivas; y en elementos inductivos y capacitivos ideales sin resistencia f.d.p = 0. 𝑝 𝑓. 𝑑. 𝑝 = [𝑠]

Es importante distinguir la diferencia entre los términos factor de potencia (f.d.p) y cosf, ya que no son exactamente lo mismo. En cargas lineales, ambos valores coinciden. Sin embargo, en cargas no lineales el (f.d.p) y cosf son distintos. Se dice que: 



Un factor de potencia adelantado significa que la corriente se adelanta con respecto a la tensión, lo que implica carga capacitiva. Potencia reactiva negativa.2 Un factor de potencia atrasado significa que la corriente se retrasa con respecto a la tensión, lo que implica carga inductiva. Potencia reactiva positiva.2

El dispositivo utilizado para medir el f.d.p. se denomina cosímetro.

Triángulo de potencias activa P y aparente S en un caso de cargas lineales (caso ideal; sin distorsión armónica).

Optimización técnico-económica de la instalación Un buen factor de potencia permite optimizar técnica y económicamente una instalación. Evita el sobredimensionamiento de algunos equipos y mejora su utilización. Factor multiplicador de la sección de los cables en función del cos Φ. Factor

1 1,25 1,67 2,5

Coseno de Φ 1 0,8

0,6

0,4

Beneficios 

Disminución de la sección de los cables: El cuadro anterior indica el aumento de sección de los cables motivado por un bajo cos Φ. De este modo se ve que cuanto mejor es el factor de potencia (próximo a 1), menor será la sección de los cables.



Disminución de las pérdidas en las líneas: Un buen factor de potencia permite también una reducción de las pérdidas en las líneas para una potencia activa constante. Las pérdidas en vatios (debidas a la resistencia de los conductores) están, efectivamente, integradas en el consumo registrado por los contadores de energía activa (kWh) y son proporcionales al cuadrado de la intensidad transportada.



Reducción de la caída de tensión: La instalación de condensadores permite reducir, incluso eliminar, la energía reactiva transportada, y por lo tanto reducir las caídas de tensión en línea.



Aumento de la potencia disponible: La instalación de condensadores hacia abajo de un transformador sobrecargado que alimenta una instalación cuyo factor de potencia es bajo, y por la tanto malo, permite aumentar la potencia disponible en el secundario de dicho transformador. De este modo es posible ampliar una instalación sin tener que cambiar el transformador.

La mejora del factor de potencia optimiza el dimensionamiento de los transformadores y cables. Reduce también las pérdidas en las líneas y las caídas de tensión.

Cálculo del f.d.p. medio de una instalación Algunas instalaciones cuentan a la entrada con dos contadores, uno de energía reactiva (kVArh) y otro de energía activa (kWh). Con la lectura de ambos contadores podemos obtener el factor de potencia medio de la instalación, aplicando la siguiente fórmula:

1.7.3 Ionización y efecto corona.

¿QUE ES IONIZACION? Un ion es simplemente un átomo con una determinada carga eléctrica (positiva negativa) el átomo posee la misma cantidad de protones (+) que electrones (-) o sea que posee cargas equilibradas (neutro).

EFECTO CORONA. 

 

Es una descarga, en ocasiones luminosa, debida a la ionización del gas que rodea a un conductor en el cual existe un gradiente de potencial superior a un determinado valor. Aparece en tensiones altas: aproximadamente 30 kV/cm en el aire. En las líneas aéreas, puede aparecer en los conductores, herrajes, amortiguadores, aisladores, y en general en cualquier punto donde se supere el gradiente de potencial mínimo.

Origen Físico En presencia de un fuerte campo eléctrico externo, las moléculas que componen el aire tienden a ionizarse, es decir, a perder o ganar un electrón libre transformándose en cargas eléctricas no neutras. Luego, las partículas ionizadas y los electrones libres son repelidos o atraídos por el campo eléctrico según sea su polaridad. Cuando el campo eléctrico externo es alterno, entonces las moléculas ionizadas y los portadores libres se acercan y alejan de la fuente del campo eléctrico continuamente. Este movimiento de iones y cargas es más enérgico cuanto mayor sea la magnitud y la frecuencia del campo eléctrico. Si la magnitud del campo eléctrico supera un cierto valor, entonces el movimiento de las cargas produce choques entre ellas en donde se disipa una cantidad de energía tal que se producen recombinaciones químicas entre las moléculas involucradas. Este proceso químico libera al espacio nuevas moléculas, y la recombinación e ionización de algunas de estas produce la liberación de fotones los cuales producen el efecto visible que se conoce como Efecto Corona.

Factores que afectan el efecto corona: Atmósfera: Durante una condición de tormentas o lluvias el efecto corona ocurre a un voltaje mucho menor en comparación con un buen tiempo. Debido a que durante una tormenta o lluvia la densidad de iones alrededor de los conductores es mucho mayor que en un buen tiempo. Tamaño del conductor: La irregularidad de la superficie de los conductores disminuye el voltaje de ruptura. Por esta razón, con el bajo voltaje del aislamiento disruptivo se creará chispas y corona. Es por eso que los conductores sólidos se utilizan sobre todo en vez de conductores trenzados para reducir la corona. Separación entre conductores: mientras más grande sea la brecha entre los conductores, menor será el efecto corona. Tensión de red: Cada voltaje de línea tiene un límite. Después de que se alcance el límite disruptivo se producirá y creará chispas y corona. Así, con la aplicación de una menor tensión de línea la probabilidad de que el efecto corona ocurra disminuye. Ventajas: 

El área alrededor del conductor se vuelve conductora debido a la formación de corona. Se crea un diámetro más grande virtual del conductor. A medida que el diámetro aumenta, la tensión electrostática entre los conductores disminuye.



El Efecto Corona reduce la sobretensión creadas por maniobra o descargas atmosféricas. Cuanto mayor es el voltaje aplicado mayor es la corona creada, por eso cuando una sobretensión ocurre se forma la corona y esta va a absorber la energía adicional mediante la creación de resplandor violeta, ruido y chispas.

Desventajas:   

Se reduce la eficiencia de transmisión. El ozono creado por esta causa efecto de corrosión en los conductores. Debido a la caída de tensión se produce un efecto corona no sinusoidal a través de la línea. Esto puede causar interferencia inductiva con líneas de comunicación vecinas.

El efecto corona se puede reducir por los siguientes métodos: 



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Aumento de la sección del conductor: Si aumentamos la sección del conductor el valor del gradiente de potencial se incrementará. Para crear el efecto corona se requerirá de una mayor tensión de línea. Aumento de la separación entre conductores: el efecto corona puede ser eliminado mediante el aumento de la separación entre los conductores. Debido a que el aumento de la separación ocasionará que se requiera de una mayor tensión de línea para crear el efecto corona. Otra forma de evitar el efecto corona es utilizar conductores en haz, es decir, varios conductores por fase. De la fórmula del radio equivalente se ve que se puede aumentar el radio equivalente aumentando el número de conductores por fase. Esto es, en general, más económico que aumentar la sección del único conductor, ya que en este caso se puede disminuir la sección de los sub conductores a medida que se agregan. Sin embargo, igual la línea queda sobredimensionada en capacidad pero no tanto como cuando se utiliza solo un conductor. En el caso de subestaciones, el efecto corona se produce en conductores a alta tensión que quedan expuestos al aire. Para detectar la aparición del efecto se instalan cámaras térmicas especiales que permiten ver la aparición del efecto a niveles inferiores que el ojo y oído humano. Para evitar el efecto, se aumenta la superficie de los conductores expuestos, o se les diseña con superficies curvas para evitar la concentración de cargas en las puntas.

Efecto corona en transformadores Se produce internamente en los bobinados del transformador cuando el aceite pierde partes de sus propiedades dieléctricas convirtiéndose en un camino fácil para la corriente del núcleo hacia la carcasa, ya que los transformadores de potencia manejan tensiones elevadas y corrientes de gran envergadura por las necesidades de consumo los sistemas de aislamiento tienden a versen afectados si no se les realiza un adecuado mantenimiento.

1.7.4 Influencia de la temperatura y humedad en las mediciones Al realizar una medición eléctrica, existen varias condiciones sobre las cuales se presentan errores en el resultado obtenido, en este subtema hablaremos de dos aspectos que son de gran influencia en las mediciones realizadas a materiales dieléctricos.  

Temperatura Humedad

A este tipo de fallas en las mediciones se les denomina errores por condiciones ambientales. Temperatura En el caso de los conductores eléctricos un aumento en la temperatura nos provoca un aumento en la resistencia del mismo. Pero en el caso de dieléctricos, el efecto es contrario, un aumento de temperatura nos provoca una disminución en su rigidez dieléctrica. Las máquinas eléctricas deben asegurar su funcionamiento en distintas temperaturas de régimen pero estas máquinas están sujetas a esfuerzos que degradan el sistema de aislamiento durante su operación. Un aislante es tanto mejor cuanto más elevada es la temperatura que soporta sin sufrir ningún deterioro. El deterioro del aislamiento es debido a principalmente a los siguientes factores: una temperatura excesiva, presencia de oxígeno y la humedad. Estos factores junto con los esfuerzos eléctricos aceleran este deterioro. Los efectos de la humedad en el aislamiento de transformadores centran la mayoría de las investigaciones sobre los fallos de aislamiento en transformadores. La vida útil del transformador está básicamente marcada por la vida útil de los aislamientos celulósicos.