Asignatura:

Sistemas Eléctricos de Baja Tensión

 

Unidad 1:   CORTOCIRCUITO (12 hs)

                     Distintos tipos y conceptos de fallas. Efectos térmicos en componentes de las instalaciones debidos a la circulación de corriente. Fallas de aislación. Sobrecargas, subtensiones, sobretensiones, fallas de frecuencia y cortocircuitos. Análisis pormenorizado de este último. AEA 90909. Fallos simétricos y asimétricos. Fallos monofásicos, bifásicos, bifásicos a tierra, tripolares y tripolares a tierra. Cálculo de las corrientes en cada uno de los casos. Consideraciones para la aplicación del fallo tripolar como condición de máxima. Fuente de las corrientes de cortocircuito. Modelo didáctico aplicando un circuito de corriente continua. Ejemplos. Análisis de los parámetros de un transformador de distribución: tensiones, potencia y tensión de cortocircuito. Cálculos simplificados. Hipótesis maximales despreciando impedancias impredecibles. Ejemplos considerando red de potencia infinita y red con potencia de cortocircuito conocida. Comparación entre ambos. Situaciones con alimentaciones en paralelo. Cálculos aplicando el método de las impedancias equivalentes, considerando todas las que estén en juego. Ejemplos. Determinaciones de los niveles de cortocircuito en cualquier punto de una instalación. Comparativas entre los distintos métodos. Empleo de software de aplicación (EcoDial, Proceda).

 

Unidad 2:   PROTECCIONES CONTRA EL PELIGRO DE INCENDIO (20 hs)

                     Fusibles de alta capacidad de ruptura. Aspectos constructivos y curvas características. Empleo para protección de conductores, semiconductores, bancos de capacitores y como respaldo. Protección térmica y protección magnética. Discriminación del tipo de protección de acuerdo con la falla a tratar. Diagrama de bloques para un sistema de protección: órganos de medición, de comparación y accionado. Interruptores automáticos: selección de los mismos en base a parámetros característicos: tensión, número de polos, corriente asignada, curva, poder de corte y clase de limitación. Norma IEC 60898 para aplicaciones domésticas o similares. Descripción de componentes, bimetales, cámaras de ruptura, bobinas de disparo, etc. Construcción de curvas características; escalas doble logarítmicas, curvas de tiempo dependiente, independiente y de tiempo inverso. Poder de corte, configuración y señalización de acuerdo a norma. Máxima exigencia térmica; su asociación con la clase de limitación. Estudio comparativo de interruptores con diferentes tecnologías. Desclasificación de las protecciones en función de parámetros asociados al lugar de instalación, tales como temperatura, presión y humedad. Norma IEC 60947-2 para usuario calificado. Poder de corte; definiciones y ciclos de operación de la corriente de corte último (), la corriente de corte de servicio ()  y la corriente admisible de corta duración (). Ejemplos. Selección de interruptores por su poder de corte. Análisis técnico-económico referido a las capacidades de ruptura. Relés electromecánicos y electrónicos. Orientación hacia la protección de líneas de distribución y los arranque-motor. Curvas características, modificación de las mismas en modelos regulables. Empleo de catálogos técnicos para la elección de los relés. Selección de relés con corriente de neutro regulable en instalaciones con cargas asimétricas, desequilibradas o con fuerte influencia de terceras armónicas. Interruptores limitadores. Visualización de la energía relativa limitada frente a los interruptores convencionales. Forma de la onda limitada. Aspectos constructivos; cámaras de ruptura, aplicación de Ley de Laplace, esfuerzos electrodinámicos de repulsión, creación de sobrepresión local, sistema de extinción del arco eléctrico. Selección de limitadores en función de los niveles de cortocircuito. Ejemplos.

 

Unidad 3:   SELECTIVIDAD (14 hs)

                     Plan de escalonamiento de protecciones de acuerdo a las curvas de los elementos en juego. Selectividad amperométrica, relación entre los calibres de los interruptores automáticos. Ejemplos. Selectividad cronométrica; relés de retardo corto, umbrales electrodinámicos. Ejemplos. Selectividad lógica; generadores de desconexión. Selectividad energética, curvas características  y . Umbrales típicos en función de la corriente presunta de cortocircuito, de funcionamiento, de repulsión de contactos, de ruptura refleja y límite de la capacidad de ruptura. Ejemplos. Protección de acompañamiento o efecto “cascading”, economía del equipamiento de las instalaciones, el interruptor automático como función de respaldo. Empleo de tablas garantizadas de selectividad entre componentes de un único proveedor. Aproximaciones teóricas comparando características de limitación con las máximas capacidades admisibles de los elementos aguas abajo. Definición del  comparando con limitadores. Ejemplos.

 

Unidad 4:   CÁLCULO DE CONDUCTORES (8 hs)

                     Cálculo térmico por tablas, consideraciones referidas a la temperatura ambiente indicada en tablas de fabricantes. Conductores en aire o directamente enterrados. Conductores unipolares y multipolares. Clasificación por categorías I y II, y por envoltura de protección: policloruro de vinilo (PVC), polietileno reticulado (XLPE) y goma etilén-propilénica (EPR). Temperaturas en servicio y en cortocircuito. Factores de corrección por temperatura, agrupamiento e instalación. Empleo de tablas. Análisis  del conductor neutro en instalaciones con gran contenido armónico. Verificación a la caída de tensión, modificación de la reactancia en función de la disposición. Verificación al cortocircuito, análisis técnico-económico. Influencia de la limitación de la corriente de cortocircuito. Ejemplos.

 

Unidad 5:   EJECUCIÓN DE INSTALACIONES (8 hs)

                     Instalaciones interiores. Caños de tipos liviano y semipesado. Cañerías en losas, muros y a la vista. Instalaciones exteriores: antiexplosivas y en ambientes agresivos. Cañerías de hierro galvanizado. Bandejas portacables: tipos escalera, perforada y alambre.  Accesorios de unión, curvas vertical y horizontal, uniones Tee, reducciones. Elementos de fijación: ménsulas, soportes “C” y rieles tipo Olmar. Blindobarras, distintos tipos de ejecución; conductos blindoventilados y blindo-trolley. Ejecución de tableros, disposición de barras de alimentación y conexionado.

 

Unidad 6:   REGLAMENTACIONES VIGENTES (10 hs)

                     La Ley 19.587 de Seguridad e Higiene en el Trabajo, consideraciones para su aplicación. La Resolución ENRE 207/95, sus posteriores y la Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles de la Asociación Electrotécnica Argentina (Última Edición); campo de acción, alcance de los registros, normativas legales. Discriminación de obras en nuevas y existentes; requisitos mínimos para estas últimas. Grados de electrificación mínimo, medio, elevado y superior; procedimiento iterativo para su determinación. Puntos mínimos de utilización en función del grado de electrificación supuesto. Mínimo número y tipo de circuitos a emplear, circuitos para usos generales (IUG, TUG), circuitos para usos especiales (IUE y TUE) y circuitos para uso específico (MBTS, MBTF, ATE, ACU, ITE, APM y OCE). Criterios de dimensionamiento. Cálculo de la demanda de potencia máxima simultánea, en función de los valores prospectivos indicados en la Reglamentación. La Resolución 92/98 de la Secretaría de Industria, Comercio y Minería; alcance a los materiales para uso eléctrico. Confección de certificados, memorias técnicas y planillas anexas; Síntesis del  Proyecto, Inspección Inicial, Listado de Materiales y Esquemas Unifilares.

 

Unidad 7:   LUMINOTECNIA (6 hs)

                     Unidades y conceptos; flujo luminoso, intensidad luminosa, ángulo sólido, iluminancia, luminancia y uniformidad. Fuentes de luz. Lámparas; incandescentes, fluorescentes, mezcladoras y de descarga: alta presión, baja presión y con haluros metálicos. Luminarias. Curvas isolux, isocandela y de distribución. Cálculos de alumbrado interior por los métodos del flujo y cavidades zonales, sistemas directo e indirecto. Reflectancias. Niveles mínimos de iluminación, de acuerdo con los valores sugeridos por la Asociación Argentina de Luminotecnia (ADDL). Empleo de software específico (Calculux) para cálculos de alumbrado interior, exterior y público.

 

Unidad 8:   ESFUERZOS ELECTROMAGNÉTICOS EN CONDUCTORES (4 hs)

                     Empleo de IEC 60865. Selección de tipos de pletinas, conductores principales y conductores parciales. Piezas intermedias, de refuerzo y medios de fijación. Solicitaciones térmicas y electrodinámicas. Fuerzas y cargas actuantes sobre conductores y apoyos. Distancias efectivas y momentos resistentes W entre centros de conductores. Dimensionamiento de los aisladores. Cálculo de distancias entre apoyos. Frecuencia característica de los conductores, verificación por autofrecuencia. Resistencia térmica frente a cortocircuitos; corriente térmicamente activa de breve duración , factores  y  de las componentes de corriente alterna y continua respectivamente.

 

Unidad 9:   COMPENSACIÓN DE LA ENERGÍA REACTIVA (8 hs)

                     Revisión de las potencias en juego en una instalación eléctrica; potencias activa, reactiva y aparente, triángulo de potencias. La necesidad de compensar la energía reactiva: lado usuario; pérdidas en las instalaciones, economía en conductores, lado compañía de energía; desaprovechamiento de los transformadores, régimen de sanciones para suministros con bajo factor de potencia. Compensaciones individual, grupal y central: ventajas y desventajas de cada una de estas opciones. Cálculo de la potencia reactiva necesaria para la compensación requerida; empleo de fórmulas y tablas. Selección de capacitores. Equipos automáticos, relé varimétrico. Normas de las compañías proveedoras de energía. Ejemplos de aplicación.

 

Unidad 10: PROTECCIÓN CONTRA CHOQUES ELÉCTRICOS (20 hs)

                     Conclusiones de IEC/TS 60479-1; umbrales de corrientes, efectos fisiológicos en el cuerpo humano, tetanización, fibrilación ventricular. Clasificación de zonas de riesgo con las curvas ; sin reacción, efectos no peligrosos, peligrosos reversibles y peligrosos espontáneamente irreversibles. Contactos directo e indirecto: reglas fundamentales para la protección contra choques eléctricos. AEA 91140. Circuitos de muy baja tensión sin puesta a tierra y muy baja tensión de protección. Protecciones contra contacto directo: aislación, barreras, puesta fuera del alcance por alejamiento y por colocación de obstáculos. Protección complementaria con interruptores por corriente diferencial de fuga. Principio de funcionamiento. Parámetros característicos; corriente nominal, corriente diferencial y tiempo de actuación. Bandas de disparo según IEC 61008. Inmunidad de ruido. Pruebas necesarias y suficientes para el correcto funcionamiento. Selectividad de interruptores por corriente diferencial de fuga. Ejemplos.

Protecciones contra contacto indirecto: empleo de equipamiento Clase II, relevadores de tensión de defecto, separación eléctrica, conexiones equipotenciales locales no conectadas a tierra y desconexión automática de la alimentación. Los esquemas de conexión a tierra. Condiciones de conexión de los lado alimentación y lado usuario; sistemas aislados de tierra, rígidos a tierra y con puesta a tierra funcional.  Esquema IT, aplicación a instalaciones industriales y hospitalarias, monitor electrónico de aislación y monitor de impedancias. Esquema TN y sus variantes; TN-C, TN-S y TN-C-S; conductor PE y conductor PEN. Aplicaciones de cada uno de ellos. Esquema TT; configuración para nuestro país, las prescripciones de las compañías proveedoras de suministro eléctrico. Lazos de falla en todos los sistemas; análisis de cada uno de ellos: sobretensiones en  fases no falladas, circulación de corriente por capacidades distribuidas, corrientes de falla. Tensiones de paso y de contacto; modelos equivalentes, valores límites contemplando la Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo y las prescripciones de las distintas normas. Instalaciones y cálculos de los sistemas de puesta a tierra. Resistividad del terreno, influencias de la profundidad, humedad, temperatura. Distintos tipos de electrodos; formas constructivas y elección de los mismos. Gradiente de potencial en función de la carga inyectada. Manejo de ábacos para el pre-cálculo de sistemas simples. Mallas; conformación, configuración, disposición y ejecución. Efectos de borde en conductores perimetrales. Soldaduras cuproaluminotérmica. Mediciones, empleo del método de voltímetro y amperímetro y sus limitaciones, uso del telurímetro.

 

Unidad 11: PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS (10 hs)

                     La serie de documentos AEA 92305 y la protección contra sobretensiones transitorias. Compatibilidad  electromagnética, origen de las sobretensiones: SEMP (Switching Electromagnetic Pulse), NEMP (Nuclear Electromagnetic Pulse) y LEMP (Lightning Electromagnetic Pulse). Niveles ceráunicos y densidad de rayos a tierra por km² por año. Forma de onda de impulso 8/20 ms normalizada para equipamiento en baja tensión. Acoplamientos resistivo, inductivo y capacitivo. Los efectos de las tierras “lejanas”. Sistema primario o externo de protección contra el rayo: pararrayos; formas constructivas y clasificación, puntas Franklin y pararrayos activos: radiactivo, iónico y piezoeléctrico. Las conclusiones internacionales acerca de la equipotencialidad de las puestas a tierra. El efecto jaula de Faraday y los “agujeros” de Faraday. Método de la esfera de rayo. Sistema secundario o interno de protección contra el rayo: descargadores de sobretensión, selección según la probabilidad de riesgo y los equipos a proteger. Reglas prácticas de instalación y coordinación entre descargadores. Descargadores gaseosos para líneas de comunicación.


Bibliografía
• Instalaciones Eléctricas – Tomos I, II y III - Günter Seip - (Siemens Aktienges, 1989)
• La Puesta a Tierra de Instalaciones Eléctricas y el R.A.T. – R. García Márquez – (Marcombo, 1991)
• Protección contra Sobretensiones de Instalaciones de Baja Tensión – Peter Hasse – (Paraninfo, 1991)
• Reglamentación para las Instalaciones Eléctricas en Inmuebles – Partes 0 a 6 y secciones 771 y 701 - (Asociación Electrotécnica Argentina, 2006)
• Documentos técnicos de AEA: 90909, 91140 y 92305, con sus correspondientes partes, ediciones vigentes al 2010.
• International Electrotechnical Commission (IEC) – Normas asociadas
• Instituto Argentino de Normalización (IRAM) – Normas asociadas
• Publicaciones varias (Megavatios, Ingeniería Eléctrica, Electro Gremio)
• Catálogos técnicos de fabricantes o importadores de productos eléctricos con tecnología de avanzada.