Universidad de La Salle Facultad de Ingeniería Eléctrica

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Universidad de La Salle Facultad de Ingeniera Elctrica

Diana Marcela Camargo Gonzlez

REDISEO DEL CAMPO DE PRUEBAS PARA TRANSFORMADORES

DE DISTRIBUCION DE SIEMENS S.A. Y ASEGURAMIENTO

METROLGICO DE LA CALIDAD MEDIANTE LA

IMPLEMENTACIN DE LA NORMA ISO 17025

DIANA MARCELA CAMARGO GONZALEZ

Director

NELSON ALFONSO

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

BOGOTA D.C.

2007

Universidad de La Salle Facultad de Ingeniera Elctrica

Diana Marcela Camargo Gonzlez

REDISEO DEL CAMPO DE PRUEBAS PARA TRANSFORMADORES

DE DISTRIBUCION DE SIEMENS S.A. Y ASEGURAMIENTO

METROLGICO DE LA CALIDAD MEDIANTE LA

IMPLEMENTACIN DE LA NORMA ISO 17025

DIANA MARCELA CAMARGO GONZALEZ

Trabajo de grado presentado para optar el ttulo de

Ingeniero Electricista

Director

NELSON ALFONSO

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

BOGOTA D.C.

2007

Universidad de La Salle Facultad de Ingeniera Elctrica

Diana Marcela Camargo Gonzlez

Nota de aceptacin

Director

Jurado

Jurado

Bogot DC

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Diana Marcela Camargo Gonzlez

AGRADECIMINETOS

Al Ingeniero Nelson Alfonso, gerente de transformadores de distribucin

SIEMENS S.A. por la oportunidad de desarrollar este proyecto, por su tiempo,

dedicacin y guiado como director, para el desarrollo del mismo.

Al Ingeniero Gustavo Romero, jefe del campo de pruebas de distribucin

SIEMENS S.A. por su dedicacin, enseanzas, y ser un gran maestro en el rea

de transformadores.

Al Ingeniero Javier Ricardo Pardo, ingeniero comercial fbrica, por su colaboracin

en el desarrollo de este proyecto, por su amable amistad y por la oportunidad de

trabajar con el.

A la FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA de la Universidad de la Salle. A la UNIVERSIDAD DE LA SALLE y a la Comunidad Lasallista por la formacin

integral que me brindaron.

A todo el rea POWER TRANSMISSION AND DISTRIBUTION de SIEMENS ANDINA S.A.

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A Dios A Dios A Dios A Dios Por la prolongacin de la vida.

A mis padresA mis padresA mis padresA mis padres Por su esfuerzo, amor y confianza; Esto es de ustedes.

A mi hermana VivianaA mi hermana VivianaA mi hermana VivianaA mi hermana Viviana Por su motivacin y amistad.

A mi sobrino,A mi sobrino,A mi sobrino,A mi sobrino, Porque esa pequea gran vida es mi motivo de alegra.

A mi mejor amiga y casi hermana Karoll A mi mejor amiga y casi hermana Karoll A mi mejor amiga y casi hermana Karoll A mi mejor amiga y casi hermana Karoll Por su constante apoyo y comprensin.

Al ngel que se nos escapo de las manos porque desde el cielo me cuida todos los das.

Y a ti, aunque ests ausente. Y a ti, aunque ests ausente. Y a ti, aunque ests ausente. Y a ti, aunque ests ausente.

Fueron estas personas mi fortaleza y soporte para lograr esta meta y gran sueo de mi vida.

Diana Marcela Camargo GonzlezDiana Marcela Camargo GonzlezDiana Marcela Camargo GonzlezDiana Marcela Camargo Gonzlez

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GLOSARIO

ANSI: American National Standard Institute BS: British Standards Calibracin: Determinacin y documentacin del desvo de la indicacin de un instrumento de medicin ( o del valor caracterstico asignado a una medida materializada) respecto del valor convencional verdadero del mesurado o magnitud medida. Carga: Potencia aparente en megavoltamperios, kilovoltamperios o voltamperios que pueden ser transferidos por un transformador. CIDET: Corporacin Centro de Investigacin y Desarrollo Tecnolgico. Circuito abierto: Condicin existente cuando la corriente a travs de dos terminales es idntica a cero. Circuito Elctrico: Interconexin de elementos elctricos en una trayectoria cerrada. Circuito Magntico: Interconexin de flujo magntico en una trayectoria cerrada. Consola: Centro de mando para las diferentes pruebas y lecturas de mediciones necesarias. Corto Circuito: Condicin que existe cuando el voltaje entre dos terminales es idntica a cero. Corriente: Razn de flujo de carga elctrica. Velocidad de cambio temporal de la carga i=dq/dt.

Energa: Capacidad para realizar un trabajo. Exactitud: Aproximacin que se puede tener a la medida real. ICONTEC: Instituto Colombiano de Normas Tcnicas. IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.

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IEC: International Electrotechnical Commission. ISO: International Organization for Standardization JEC: Japanese Electrotechnical Committee Laboratorios de Ensayos: Lugar donde se realizan pruebas y ensayos a sustancias, materiales o productos para la determinacin de las caractersticas, aptitudes o funcionamiento de stos. Laboratorios de Calibraciones: Lugar donde se realizan mediciones y calibraciones de patrones, instrumentos o sistemas de medicin de magnitudes fsicas o qumicas, dentro de intervalos de medicin e incertidumbres de medida especficas. NTC: Norma Tcnica Colombiana Organismos de Certificacin: Son aquellos que realizan la expedicin de certificados de conformidad, dan constancia por escrito o por medio de un sello, que un sistema de gestin, un producto, un servicio, un proceso o la calificacin de una persona est conforme con un reglamento tcnico o una norma tcnica. OBP.: Objeto Bajo Prueba. Potencia: Energa por unidad de tiempo, P= dW/dt. Potencial: magnitud, medida en voltios, que expresa la diferencia de tensin puntos entre dos puntos de un circuito. Precisin: Grado hasta el cual un instrumento provee mediciones repetidas de la misma unidad, indica cuan frecuentemente se puede obtener medidas idnticas. SAT: Siemens Andina Transformadores. Tensin: Voltaje con que se realiza una transmisin de energa elctrica. Trazabilidad: Proceso en el que la indicacin de un instrumento de medicin (o el valor caracterstico asignado a una medida materializada) puede, en una o ms etapas, compararse con el patrn nacional e internacional de la magnitud en cuestin. En cada una de estas etapas, se realiza la calibracin por comparacin con un patrn cuya calidad metrolgica ya se ha determinado con otro patrn de nivel superior.

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TRM : es la tasa representativa del mercado que se obtiene como resultado del promedio simple de los promedios ponderados de las tasas de compra y venta de divisas del sistema financiero, excluidas las operaciones por ventanilla. TTR: Transformer Test Ratio Uz: Impedancia a la tensin de un transformador (Tensin de cortocircuito de un transformador). Tensin requerida para hacer circular la corriente nominal a travs de uno de los devanados especficos de un transformador cuando el otro devanado esta en cortocircuito, con los devanados conectados como para operacin a tensin nominal. Es expresada generalmente en por unidad o porcentaje de la tensin nominal del devanado en que se mide la tensin. Variac: Transformador con relacin de transformacin variable para obtener diversos niveles de tensin en el secundario a fin de ajustar a valores requeridos. Voltaje: Cantidad de voltios que actan en un aparato o sistema elctrico.

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CONTENIDO Pg.

INTRODUCCIN 1

1. SIEMENS S.A. 3

2. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCION 5

3. PRUEBAS ELCTRICAS A LOS TRANSFORMADORES 7

3.1 CLASIFICACION SEGN NORMAS ANSI 11

3.2 CLASIFICACION SEGN NORMAS IEC 12

3.3 PRUEBA DE RESISTECIA DE AISLAMIENTO 13

3.4 PRUEBA DE FACTOR DE DISIPACION DE LOS AISLAMIENTOS Y CAPACITANCIA 14

3.4.1 OBJETIVO DE LA PRUEBA 14

3.4.2 PROCEDIMIENTO 15

3.4.3 CRITERIOS DE ACEPTACION O DE RECHAZO 17

3.5 PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION Y POLARIDAD 18

3.5.1 Marcas de Polaridad 19

3.5.3 Aplicacin del equipo de prueba de la relacin de espiras de transformadores T.T.R 19

3.5.4 Interpretacin de Resultados 21

3.6 PRUEBA DE RESISTENCIA DE DEVANADOS 21

3.6.2 PROCEDIMIENTO 21

3.6.3 CARACTERISTICAS DEL EQUIPO USADO 23

3.7 PRUEBA DE PRDIDAS EN VACO Y CORRIENTE DE EXCITACIN 25

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3.8 PRUEBA PRDIDAS EN CARGA E IMPEDANCIA DE CORTOCIRCUITO 27

3.8.1 OBJETIVO DE LA PRUEBA 27 3.8.2 PROCEDIMENTO 27

3.9 PRUEBA DE POTENCIAL INDUCIDO 28

3.9.1 OBJETIVO DE LA PRUEBA 28

3.9.2 PROCEDIMINETO 29

3.10 PRUEBA DE POTENCIAL APLICADO 31

3.11.4OBJETIVO DE LA PRUEBA 31

3.10.2 PROCEDIMINETO 31

3.11 PRUEBA DE IMPULSO ATMOSFERICO 34

3.11.1 OBJETIVO DE LA PRUEBA 34

3.11.2 PROCEDIMIENTO 35

3.11.3 NORMALIZACION DE LA ONDA 36

3.11.4 EQUIPO EMPLEADO (GENERADOR DE ONDA) 38

3.12.5 CRITERIOS DE ACEPTACION O RECHAZO 39

3.12 PRUEBA DE CALENTAMIENTO 40

3.12.1 OBJETIVO 40

3.12.2 MTODO DE CARGA DIRECTA 40

3.12.3 MTODO DE OPOSICIN 41

3.12.4 MTODO DE CARGA SIMULADA 41

4. REDISEO DEL CAMPO DE PRUEBAS SIEMENS S.A. 43

4.1 ESTADO ACTUAL DEL LABORATORIO DE ENSAYOS 43

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4.1.1 ESTADO INICIAL DEL CAMPO DE PRUEBAS SIEMENS S.A. 43

4.1.2 PLANTA FISICA 43

4.1.3 EQUIPOS 48

4.1.1 EQUIPOS DEL LABORATORIO 49

4.3 PRESUPUESTO PARA LA ACTUALIZACION Y MODERNIZACION DE LOS EQUIPOS DE PRUEBA 59

4.4 MODERNIZACION DE LA PLANTA FISICA 61

4.4.1 OFICINA 61

4.4.2 NORMAS DE SEGURIDAD 61

4.4.3 Direccionamiento Estratgico 62

5. NORMA TCNICA COLOMBIANA ISO/ IEC 17025 REQUISITOS GENERALES DE COMPETENCIA DE LABORATORIOS DE ENSAYO Y CALIBRACIN 66

5.1 PARA QUE SIRVE? 66

5.2 REQUISITOS INICIALES NECESARIOS PARA LLEGAR A LA ACREDITACION DEL LABORATORIO DE ENSAYOS 67

5.3 ALCANCE DE LA ACREDITACIN DE SIEMENS S.A. 69

6. CONCLUSIONES 70

7. RECOMENDACIONES 72

BIBLIOGRAFA 73

ANEXOS 75

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LISTA DE TABLAS

Pg.

Tabla 1. Descripcin de equipos requeridos y ensayos mnimos realizables en los campos de prueba. 9 Tabla 2. Clasificacin de ensayos para transformadores de distribucin segn normas ANSI 11 Tabla 3. Clasificacin de ensayos para transformadores de distribucin segn normas IEC 12 Tabla 4. Factores para correccin de resistencia de aislamiento por temperatura a 20 C 14 Tabla 5. Tiempos establecidos por las normas ANSI C57 72 para la prueba de tensin inducida 29 Tabla 6. Tensiones de prueba establecidas por el IEEE para transformadores sumergidos en aceite de acuerdo a su nivel de aislamiento. 32

Tabla7. Magnitud de las ondas de impulso normalizadas. 37 Tabla 8. Caractersticas de Equipos de prueba y de medida 50

Tabla 8.1 Tiempos de Fabricacin para transformadores especiales (en horas) 55

Tabla 8.2 Nmero de horas hombre en cada actividad 56

Tabla 8.3 Tiempos de Fabricacin para transformadores especiales (en horas) 56 Tabla 8.4 Nmero de horas hombre en cada actividad 57

Tabla 9. Listado de equipos necesarios y especificaciones tcnicas para el nuevo campo de pruebas. 59 Tabla 10. Fases del proceso de acreditacin. 69 Tabla 11. Alcance de la acreditacin 69

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LISTA DE FIGURAS

Pg. Figura 1. Principio de operacin de un transformador 5 Figura 2. Transformador monofsico con el secundario en circuito abierto. 6 Figura 3. Diagrama de conexin para prueba de resistencia de aislamiento en un transformador trifsico. 13 Figura 4. Diagrama vectorial del factor de potencia de aislamiento. 15 Figura4.1. Diagrama de conexin para prueba de factor de disipacin de los aislamientos en un transformador trifsico 16 Figura5. Diagrama para obtener de forma grafica los factores de correccin para la prueba de factor de disipacin 17 Figura 6. Secuencia de conexiones para la prueba de relacin de transformacin y polaridad, en un transformador conexin delta estrella. 20 Figura 7. Conexin para la medicin de resistencia hmica del devanado por el mtodo de cada de potencial 22 Figura 8. Esquema simplicado de los puentes (a) Wheatstone y (b) Kelvin 24 Figura 9. Puentes de Kelvin y Wheatstone conectados con el mtodo de los cuatro hilos 24 Figura 10. Conexin para la medicin de prdidas en carga y corriente de excitacin 26 Figura 11. Conexin para la medicin de prdidas en carga y tensin de cortocircuito 28 Figura 12. Circuito elctrico para aplicar la prueba a un transformador trifsico, conectado en delta sus devanados de alta tensin y considerando que su aislamiento es uniforme. 30

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Figura 13. Circuito representativo para la prueba de un transformador trifsico, conectado en delta en alta tensin. 31 Figura 14. Esquema elctrico para aplicar la prueba de potencial inducido a un transformador trifsico. 33 Figura 15. Representacin de una onda de impulso completa. 34 Figura16. Tipos de forma de onda que son aplicadas en la prueba de impulso. 36 Figura17. Esquema elctrico de un generador de impulso 38 Figura18. Esquema elctrico para efectuar una prueba de impulso 39 Figura 19. Conexin para la prueba de calentamiento 42 Figura 20. Campo de pruebas Siemens S.A., para prueba de Transformadores con ncleo apilado. 44 Figura 21. Campo de Pruebas Siemens S.A. 44 Figura 22. Transformador intermedio SIEMENS S.A 45 Figura 23. Transformador intermedio, vista lateral superior. Sobre Plano diseo Mecnico 46 Figura 24...