Curso Introductorio a los SistemasElctricos

Arnoldo Soto Toloza, Ingeniero de Servicios y Obras

Contenidos del Curso (1/3)Teora bsica de electricidad CorrienteTensinResistenciaLey de OhmTipos de Cables para mineraMediciones bsicas en un circuito elctricoProtecciones DiferencialesCircuitos trifsicosTipos de partidas en motores elctricosUnidades utilizadas en Potencia ElctricaRiesgos por arco elctrico o induccin5 Reglas de Oro Riesgos ElctricosContactos PeligrososEfectos de la corriente elctricaLimite de corriente permisible por el cuerpoCircuitos accidentales (tensiones peligrosas)Medidas de proteccin contra contactos elctricosEfectos fisiolgicos de la corriente elctrica en personasPrimeros auxilios en accidentes elctricos, atencin de quemadosEl diferencialEste curso est pensado para dar a conocer la exposicin a los riesgos por contacto accidental con tensiones peligrosas y las medidas bsicas de control y proteccin

Contenidos del Curso (2/3)Normas y reglamentosOrganismos reguladores de la actividadNormas tcnicasReglamento de seguridad minera, D.S. 72Normas internacionalesSimbologa y terminologaSistemas de distribucinSistema radial simpleSistema radial expandidoSistema primario selectivoSistema lazo primarioSistema secundario selectivoSistema anilloSistema de proteccionesComponentes de un SistemaTransformadores de MedidaReles de ProteccinRele de sobre corriente (51)Interruptores de poder (52)Desconectadores (89)Continuacin

Contenidos del Curso (3/3)Procedimientos de intervencin en sistemas elctricosSealizacin en sistemas elctricosProcedimientos segurosDefinicin de circuito desconectado y desenergizadoTrabajos en circuitos desenergizadoTcnicas de liderazgo y trabajo en equipoTcnicas de comunicacin seguraProcedimiento de trabajoElementos de proteccin personalAnlisis de Seguridad y reuniones de 5 minutosTierra de Servicio y Tierra de proteccinSistema de Puestas a TierraPuestas a Tierra (NCH Elec. 4/2003)Tierra de Serivicio y Tierra de ProteccinDiferencial de B.T. asociado a una puesta a tierraTierra de ServicioInstalaciones de consumo conectadas en M.T.Tierra de ProteccionTierra General de MinaRepaso General de conceptosRecapitulacinEvaluacin Final del curso (60 preguntas)Continuacin

DefinicionesCORRIENTEEs un flujo de carga (electrones) por segundo en un material dado.

La corriente elctrica est definida por convenio en el sentido contrario al desplazamiento de los electrones.Dnde:I=Amperes (A)Q=Coulombs (C)S = Segundo (s)

DefinicionesTENSINLa tensin, o diferencia de potencial es una magnitud fsica que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito elctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente elctrica.El flujo de carga descrito en la diapositiva anterior se establece mediante una presin, externa derivada de la energa de una masa que tiene por virtud de su posicin: Energa Potencial.

Dnde:g=Aceleracin Gravitacional (9,754 m/s2)

Una batera establecer cargas positivas y negativas sobre sus terminales y si se acumulan suficiente cargas esto establecer un posicionamiento de las cargas que originan una diferencia de potencial entre los terminales.Una diferencia de potencial o voltaje siempre se mide entre dos puntos de un circuito.

Resistencia ElectricaEs la dificultad u oposicin que presenta un cuerpo al paso de una corriente elctrica para circular a travs de ella.Se expresa en ohmios []. Para su medida existen diversos mtodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmmetro.A una temperatura amb. De 20C la resistencia se expresa como sigue:

Donde : Rho, es la resistividad del material tabulado 1/58 [Ohm mm2/m]l : largo [m]A : rea trasversal [mm2]

Cdigo de ResistenciasLas resistencias se identifican segn 4 5 bandas de colores, tal como se muestra:

Ley de OhmToda conversin de energa de una u otra forma puede ser relacionada a esta ecuacinEl efecto que se trata de establecer es el flujo de carga o corriente, la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos es la causa presin, y la oposicin es la resistencia encontrada.

Donde I: Corriente [A]E : Tensin [V]R :Resistencia []

Aplicacin Ley de OhmSi una carga elctrica consume 25 [A] (Amper) y es de 50 [] (Ohm), Cul ser su voltaje aplicado?V=25[A] x 50[]=1.250[V]Pase la unidad a KV= 1,25 [KV]Si una carga elctrica consume 10 [A] a 220 [V] cual ser su potencia?Desarrolle el ejercicio2,2[KW]

Donde I: Corriente [A]V : Tensin [V]R :Resistencia []Donde I: Corriente [A]V : Tensin [V]P :Potencia [W]

Tipos de Cables para mineraDeben ser libre de halgenos para no emitir gases (humos) contaminantes en caso de incendio, resistentes la fuego, retardantes a la llama, tiene una propiedad de autoextincin y son conocidos por la siglas de:FreetoxEvalexAfumexCuando se dimensiona un cable para cualquier carga, se debe tener en cuenta:Su cada de tensinLa seccin del cable a utilizarMecnicamente que sea resistente a los golpes y paso de maquinaria pesada en la mineraCables armados

Mediciones bsicas en un circuito electricoPor qu se mide el Voltaje en Paralelo y la Corriente en Serie?

El voltaje como es una diferencia de potencial, se debe medir siempre en paralelo entre un punto y otro. Este se mide con un voltmetro o multitester.La corriente como es un flujo de electrones se debe medir siempre en serie, lo que obliga a abrir el circuito para intercalar el ampermetro. En caso en que el circuito no se pueda abrir, la medicin de corriente se puede efectuar con un ampermetro de tenaza o gancho.

Precauciones al medir:Si se mide en un multitester, siempre se debe seleccionar lo que se quiere medir, por ej:Para medir voltaje alterno se debe seleccionar el voltaje VAC, si se mide el voltaje continuo se debe seleccionar el voltaje VDC.Luego es necesario seleccionar el correcto rango de medicin

Protecciones DiferencialesDe acuerdo a la NCh 4/2003, Es un dispositivo de proteccin destinado a desenergizar una instalacin, circuito o artefacto cuando existe una falla a masa; opera cuando la suma fasorial de las corrientes a travs de los conductores de alimentacin es superior a un valor preestablecido (entindase una fuga de corriente).El objetivo esencial de una proteccin diferencial es proteger a las personas de contactos directos e indirectos.Elctricamente, detecta perdida de aislamiento, contactos directos indirectos con la corriente.Evita; Electrocucin de personas, incendios, destruccin de infraestructuraSu corriente de sensibilidad de apertura para BT est normado en 30mA para proteccin de personal y se complementa con 300mA para uso industrialEn instalaciones en que la impedancia de falla y la puesta a tierra de proteccin tengan valores tales que no permitan el cumplimiento de las prescripciones de 9.2.7.1NCh 4/2003, se debern utilizar los protectores diferenciales como dispositivos asociados a los de corte automtico.

Protecciones DiferencialesEl valor de resistencia de la puesta a tierra a que debe asociarse un protector diferencial se determina:

Su corriente de sensibilidad de apertura para BT est normado en 30mA para proteccin de personal y se complementa con 300mA para uso industrialVs= tensin de seguridad en seco de 50VCorriente de sensibilidad del diferencial.

Protecciones de sobre carga y cortocircuitoLas protecciones utilizadas generalmente en baja tensin contra sobrecargas y cortocircuito se conocen como:Interruptor termomagntico oInterruptor magnetotermico por su funcinDisyuntor automticosu misin principal es la de proteger la instalacin elctrica y su infraestructura

Circuitos trifsicosCalculemos la corriente trifsica nominal y de partida de un motor de 100 HpPrimeramente se debe pasar los Hp a Watt como:(100Hp x 746W/Hp)/1000= 74,6kWDespus de multiplica por la constante de 1,7 para obtener la corriente=74,6kW*1,7=126,82[A]Lo anterior asumiendo un voltaje de 380V, un factor de potencia de 0,95 (reglamentario 0,93) y un rendimiento de motor de 0,9Si la corriente de partida en un motor de induccin puede llegar a ser de 5 a 6 veces la nominal entonces:Ipartida =126,82 x 5=634,1

Donde:P = Potencia Activa en [Watt]VL = Tensin de lnea [V] = Coseno de Phi = Rendimiento del motor

Tipos de partidas en motores electricosTres son las partidas ms usuales utilizadas con motores de induccin:Directa (DOL): A pleno VoltajeEstrella/Triangulo: A voltaje reducido mecnicamenteCon Partidor suave/Variador de frecuencia: A voltaje reducido electrnicamenteVentajas:NingunaReduce el voltaje a 1/3 del nominal y por ende su corrienteReducen la corriente notoriamente sobre todo el VDF que puede partir prcticamente de 0 corriente

Unidades utilizadas en Potencia ElectricaLa potencia elctrica efectiva se aprecia generalmente en potencia activa (P) dada en [Watt], y tambin en potencia aparente o total en [VA]Como en algunos casos la potencia es elevada, generalmente se utilizan sufijos para amplificarla o reducirla, por ej.1MVA es 1.000.000 VA1KVA es 1.000 VA1 VA1MW es 1.000.000 W1KW es 1.000 W1W

Equivalencias ej.1.000KVA = 1 MVA1MW =1.000KW13.200 V = 13,2 KV

Riesgos por arco elctrico o induccinLa electricidad es una de las fuentes de energas ms limpias y menos contaminantes que existe, pero a diferencias de las otras forma de energa, por ser esta de efecto no visibles, muchos de los trabajas directamente o en forma adyacente a ella, alguna ves tienen una experiencia desagradable, pues equivocadamente se piensa que para tener un accidente con este se debe evitar el contacto con ella.Esa es una idea equivocada y mientras ms suben los niveles de voltaje, se debe de respetar una distancia de seguridad mnima para no electrocutarse por induccin al romper la rigidez dielctrica del aire y saltar al encuentro un arco elctrico que puede matar.Luego es estrictamente necesario respetar las distancias elctricas mnimas de acuerdo al nivel de voltaje

Abreviaciones o AcronimosA.T.: Alta TensinM.T.: Media TensinB.T.: Baja TensinKV: Kilo VolsKW: Kilo WattKVA: Kilo Volts AmperS/E: Subestacin ElctricaSE: Sala ElctricaEQM: Equipo de ManiobraTT/CC: Transformador de Corrientea:Relacin de vueltas entre bobinado de un trasformador

TDA: Tablero de Distribucin de AlumbradoTDF: Tablero de Distribucin de FuerzaTDAyC:Tablero de Distribucin de Alumbrado y ControlVAC: Voltaje de corriente alternaVDC: Voltaje directo de continua

5 Reglas de OroPara trabajar en alta tensin:

Abrir todas las fuentes de tensin, asegurando la imposibilidad del cierre intempestivo.Enclavamiento o bloqueo, si es posible, de los aparatos de corte, con tarjeta de bloqueo y candado personalVerificar la ausencia de tensin. (primeramente verificar con tensin para probar las pilas del aparato).Poner a tierra y en cortocircuito todas las posibles fuentes de tensin.Colocar las seales de seguridad adecuadas, delimitando la zona de trabajo.