TECNOLOGIA ELÈCTRICA Guia de l’assignatura ENGINYERIA INDUSTRIAL

ENGINYERIA INDUSTRIAL
TECNOLOGIA
ELÈCTRICA
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25029 Tecnologia Elèctrica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A. de data 8/06/05
1
Crèdits: 4,5 ( 3 teoria + 0,75 problemes + 0,75 pràctiques)
Crèdits ECTS: 3,6
Tipus: Troncal
Coordinador: SANTIAGO BOGARRA RODRÍGUEZ ([email protected])
Altres Professors: ENRIC TAULÉS GUINOVART ([email protected])
Departament: Enginyeria Elèctrica
Presentació
Coneixements previs
És important que l’alumne hagi adquirit els coneixements que s’imparteixen a les assignatures de
“Electricitat i Magnetisme”, “Teoria de Circuits i Sistemes”, i “Electrotècnia”.
Camps professionals
Com a assignatura de caire científic pràctic, té relacions amb diversos camps professionals de l’àrea
elèctrica (màquines elèctriques, transformadors, línies, proteccions, postes a terra, instal·lacions
elèctriques, instal·lacions d’enllumenat, calor industrial, medi ambient, etc.)
Relació amb altres assignatures
Aquesta assignatura ha de servir per a proporcionar els coneixements elèctrics necessaris en les
assignatures d’ICT següents: Sistemes Elèctrics de Potència Elèctrica, Tècnica dels Accionaments
Elèctrics, Xarxes Elèctriques, Projectes ICT Elèctric.
Objectius generals
Conèixer el funcionament dels sistemes elèctrics, des de la generació, passant pel transport i la
distribució de l'energia, fins arribar als receptors.
Analitzar la viabilitat d’explotar els recursos naturals per a la generació d’energia elèctrica en centrals
basades en energies renovables.
Calcular les condicions d'operació de les instal·lacions elèctriques, així com el seu disseny i la seva
protecció, tenint en compte no només criteris basats en els límits tècnics dels diferents components,
sinó també criteris d’eficiència energètica i de minimització de l’impacte ambiental.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25029 Tecnologia Elèctrica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A. de data 8/06/05
2
Temari
Mòdul 1: Generació d'energia elèctrica
(6 hores)
Tema 1. Sistema d’energia elèctrica.
(2 hores)
Continguts: Components del sistema d’energia elèctrica. Producció d’energia elèctrica.
Demanda d’energia elèctrica. Llei del sector elèctric.
Tema 2. Centrals elèctriques.
(2 hores)
Continguts: Centrals elèctriques convencionals. Centrals elèctriques basades en energies
renovables.
Tema 3. Generadors elèctrics.
(2 hores)
Continguts: Generador asíncron. Generador síncron.
Mòdul 2: Distribució d’energia elèctrica
(10 hores)
Tema 4. Transformador de potència.
(2 hores)
Continguts: Transformador amb dos arrotllaments. Transformador amb tres arrotllaments.
Transformador amb regulació. Transformador de mesura. Centres de transformació.
Tema 5. Línies elèctriques.
(2 hores)
Continguts: Càlcul dels paràmetres elèctrics.
Tema 6. Línia operant en règim permanent.
(2 hores)
Continguts: Models de línies. Operació en règim permanent. Regulació de la tensió.
Tema 7. Conductors elèctrics.
(2 hores)
Continguts: Criteris per determinar la secció del conductor.
Tema 8. Xarxes elèctriques.
(2 hores)
Continguts: Operació en règim permanent. Perturbacions elèctriques.
Mòdul 3: Aparellatge i proteccions
(6 hores)
Tema 9. Corrents de curt circuit.
(2 hores)
Continguts: Impedància de curt circuit del elements de la xarxa. Càlcul dels currents de curt
circuit.
Tema 10. Protecció elèctrica.
(2 hores)
Continguts: Sol·licitacions tèrmiques. Sol·licitacions dinàmiques. Protecció contra
sobrecàrregues. Protecció contra curt circuits.
Tema 11. Aparellatge elèctric.
(2 hores)
Continguts: Aparellatge de maniobra. Aparellatge de protecció. Selectivitat de les proteccions.
Mòdul 4: Instal·lacions industrials
(4 hores)
Tema 12. Postes a terra.
(2 hores)
Continguts: Esquemes de distribució. Instal·lacions de posta a terra. Tensió de pas i de
contacte. Protecció contra contactes directes i indirectes.
Tema 13. Tarifes elèctriques.
(2 hores)
Continguts: Compensació de la potència reactiva. Càlcul de les tarifes elèctriques.
Mòdul 5: Aplicacions de l’electricitat
(4 hores)
Tema 14. Enllumenat.
(2 hores)
Continguts: Luminotècnia. Instal·lacions d’enllumenat.
Tema 15. Calor industrial.
(2 hores)
Continguts: Resistències. Conducció. Inducció. Arc elèctric. Radiacions. Alta freqüència.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25029 Tecnologia Elèctrica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A. de data 8/06/05
3
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1: Generació d'energia elèctrica
Conèixer els diferents components dels sistemes d’energia elèctrica i estudi de la generació d’energia
elèctrica, des de les centrals convencionals fins a les centrals elèctriques basades en energies renovables,
i de les màquines que fan possible la generació d’electricitat, des de la màquina asíncrona fins a la
màquina síncrona.
n
Objectius de l’alumne
1) Conèixer la constitució dels sistemes d’energia elèctrica.
2) Entendre les diferents formes de produir energia elèctrica a partir d’altres formes d’energia.
3) Conèixer la Llei del Sector Elèctric .
4) Entendre el funcionament de les centrals elèctriques (hidroelèctrica, tèrmica, solar, eòlica, ...)
5) Conèixer els fonaments de les màquines elèctiques utilitzades en la generació d’electricitat.
6) Saber resoldre problemes de càlcul de potències elèctriques i de balanç energètic.
n
Mòdul 2: Distribució d’energia elèctrica
Estudiar els principals components que intervenen en la distribució de l’energia elèctrica, des dels
transformadors de potència fins a les línies elèctriques, analitzant el seu comportament quan funcionen en
règim permanent. Conèixer com dimensionar les instal·lacions de distribució d’energia elèctica.
n
Objectius de l’alumne
1) Entendre el funcionament dels diferents tipus de transformadors elèctrics.
2) Conèixer la constitució de les línies elèctriques, així com el seu impacte ambiental.
3) Entendre com modelitzar els components dels sistemes elèctrics de distribució.
4) Conèixer la regulació dels sistemes elèctrics de distribució.
5) Saber resoldre problemes d’operació de sistemes elèctrics de distribució.
6) Saber resoldre problemes de dimensionament de sistemes elèctrics de distribució.
n
Mòdul 3: Aparellatge i proteccions
Estudiar les principals cuases de destrucció dels components de les instal·lacions elèctriques i saber com
limitar els seus efectes. Conèixer com seleccionar l’aparellatge elèctric i determinar la seva ubicació en una
intal·lació elèctrica.
n
Objectius de l’alumne
1) Entendre les causes i efectes dels sobrecorrents elèctrics.
2) Conèixer els dispositius de maniobra i protecció de les instal·lacions elèctriques.
3) Entendre com modelitzar les instal·lacions elèctriques.
4) Conèixer els criteris de selecció dels dispositius de protecció contra sobrecorrents.
5) Saber resoldre problemes de càlcul de sobrecorrents en instal·lacions elèctriques.
6) Saber resoldre problemes de protecció de les instal·lacions elèctriques.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25029 Tecnologia Elèctrica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A. de data 8/06/05
n
4
Mòdul 4: Instal·lacions industrials
Estudiar la seguretat de les persones que desenvolupen la seva activitat en instal·lacions industrials davant
els corrents de defecte i conèixer com dimensionar una instal·lació de posta a terra. Finalment, s’estudia
com optimitzar les despeses energètiques d’una instal·lació industrial, des de la compensació de la
potència reactiva fins al càlcul de les factures elèctriques.
n
Objectius de l’alumne
1) Conèixer els esquemes de distribució.
2) Entendre les causes i efectes dels corrents de defecte.
3) Saber resoldre problemes de càlcul de les instal·lacions de posta a terra.
4) Entendre com optimitzar les despeses energètiques de les instal·lacions industrials.
5) Saber resoldre problemes de càlcul de compensació de la potència reactiva.
6) Saber resoldre problemes de càlcul de factures elèctriques.
n
Mòdul 5: Aplicacions de l’electricitat
Conéixer algunes de les principals aplicacions de l’electricitat a la indústria, com són l’enllumenat i la
generació de calor, a part de la conversió electromecànica que es tracta al mòdul 1. Estudiar els conceptes
bàsics de luminotència i aplicar aquests conceptes al càlcul de les instal·lacions d’enllumenat. Finalment,
s’estudien diferents tècniques per generar calor a partir de l’energia elèctrica.
n
Objectius de l’alumne
1) Entendre els conceptes bàsics de luminotècnia.
2) Conèixer les diferents fonts de llum.
3) Saber resoldre problemes de càlcul de les instal·lacions d’enllumenat.
4) Conèixer les diferents tècniques per generar calor a la indústria.
5) Saber resoldre problemes de càlcul de potències elèctriques.
Metodologia de treball
L’assignatura s’organitza en:
i)
ii)
iii)
Classes de teoria: A l’aula es desenvolupen els continguts teòrics i exemples pràctics utilitzant
el model expositiu, fent ús de la pissarra i de transparències.
Classes de problemes: A la sala d’ordinadors, en grups reduïts, l’alumne desenvolupa
problemes pràctics de forma guiada. També es proposarà a l’alumne la realització de problemes
fora de l’horari lectiu.
Classes de pràctiques: Al laboratori, en grups reduïts, l’alumne realitza pràctiques experimentals
de forma guiada. També es proposarà a l’alumne la realització de qüestions fora de l’horari lectiu.
Sessions teoria, problemes
n
1 sessió presencial de teoria de dues hores setmanal.
n
1 sessió presencial obligatòria de problemes d’una hora cada dues setamanes.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25029 Tecnologia Elèctrica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A. de data 8/06/05
5
Pràctiques, laboratoris
Les sessions pràctiques tenen l’objectiu d’aplicar els conceptes teòrics desenvolupats a les classes
de teoria, permetent que l’alumne conegui les normes bàsiques de seguretat elèctrica a la vegada
que es familiaritza amb les instal·lacions elèctriques.
L’alumne realitza una sessió presencial obligatòria de pràctiques d’una hora cada dues setmanes. Les sis
pràctiques que es desenvolupen són les següents:
n
Pràctica 1: Generador asíncron.
L’objectiu d’aquesta pràctica és conèixer les condicions de funcionament de la màquina asíncrona
com a generador, en règim autònom i no autònom.
n
Pràctica 2: Generador síncron.
L’objectiu d’aquesta pràctica és aprendre a sincronitzar i connectar dos grups generadors síncrons,
arrossegats per motor de corrent continu. Una vegada connectats, s’analitza com un dels grups pot
funcionar com a compensador síncron.
n
Pràctica 3: Transformador trifàsic.
L’objectiu d’aquesta pràctica és que l’alumne faci els assatjos necessaris per determinar la relació de
transformació, les pèrdues, el corrent magnetitzant, el rendiment i el circuit equivalent d’un
transformador trifàsic de potència.
n
Pràctica 4: Línia de distribució.
L’objectiu d’aquesta pràctica és analitzar el comportament d’una línia elèctrica de mitja tensió, en
funció de la càrrega que es connecta, determinant la tensió, el corrent, les pèrdues i el rendiment de la
transmissió.
n
Pràctica 5: Alta tensió.
L’objectiu d’aquesta pràctica és observar la formació de l’arc elèctric a l’explosor de banyes, així com
analitzar el comportament de la tensió i del corrent durant el procès d’aparició i extinció de l’arc
elèctric. La pràctica també permet observar i analitzar l’efecte corona en un conductor elèctric.
n
Pràctica 6: Proteccions.
L’objectiu d’aquesta pràctica és aprendre a mesurar la resistivitat del terreny i la resistència d’una
posta a terra. L’alumne també analitza el funcionament de dos elements de protecció: l’interruptor
automàtic i l’interruptor diferencial.
Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant:
Mòdul
Mòdul 1: Generació d'energia elèctrica.
Mòdul 2: Distribució d’energia elèctrica.
Mòdul 3: Aparellatge i proteccions.
Mòdul 4: Instal•lacions industrials.
Mòdul 5: Aplicacions de l’electricitat.
Temps de
Classe
10 hores
15 hores
8 hores
5 hores
4 hores
Temps
d’estudi
6 hores
9 hores
6 hores
3 hores
2 hores
Temps
total
16 hores
24 hores
14 hores
8 hores
6 hores
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25029 Tecnologia Elèctrica. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A. de data 8/06/05
6
Materials
Bibliografia bàsica
• A. L. Orille, Centrales Eléctricas Vol. 1, 2 i 3, Edicions UPC (1996).
• J. J. Grainger i W. D. Stevenson, Análisis de Sistemas de Potencia, Ed. McGraw/Hill (1996).
• A. Castejón i G. Santamaría, Tecnología Eléctrica, Ed. McGraw/Hill (1993).
• J. García, Instalaciones Eléctrica en Media y Baja Tensión, Ed. Paraninfo (2002).
• A. L. Orille i S. Bogarra, Problemas de Líneas Eléctricas, Ed. CPDA-ETSEIB (2003).
Bibliografia complementària
n
Mòdul 1
• M. Cortés, Máquinas Síncronas y Motores C.A. de Colector, Ed. E.T.A. (1977).
n
Mòdul 2
• Syed A. Nasar, Sistemas Eléctricos de Potencia, Ed. McGraw/Hill (1991).
n
Mòdul 3
• P. Muntané, Protecciones en las Instalaciones Eléctricas, Ed. Marcombo (1993).
n
Mòdul 4
• I. Lazar, Análisis y Diseño de Sistemas Eléctricos para Plantas Industriales, Ed. Limusa (1993).
n
Mòdul 5
• Aplicaciones de la Electricidad en la Industria, ADAE (1988).
Avaluació
L’avaluació de l’assignatura serà la suma ponderada de quatre notes seguint l’equació següent:
Nf = 0,25 · N1p + 0,5 ·Nef + 0,1 · Nep + 0,15 · Nlab
Nf : Nota final
N1p : Nota 1er parcial
Nef : Nota examen final
Nep : Nota exercicis pràctics
Nlab : Nota laboratori