Subestaciones Electricas. - Instituto Tecnológico de Tlalnepantla

1. DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura
Carrera
Clave de la asignatura
Especialidad
Subestaciones Eléctricas
Ingeniería Eléctrica
GOC-1303
Generación y Operación de Sistemas
Eléctricos
(Créditos) SATCA 2 – 2 – 4
2. PRESENTACIÓN
Caracterización de la asignatura.
La asignatura aporta al perfil del Ingeniero Eléctrico la capacidad de planear, seleccionar,
instalar y mantener subestaciones eléctricas para aplicaciones residenciales, comerciales,
de servicio público e industriales; aplicando las Normas Oficiales Mexicanas, de acuerdo
al marco legal aplicable a las subestaciones eléctricas, generando los conocimientos para
seleccionar y especificar los equipos y materiales correspondientes.
La asignatura permite al alumno desarrollar habilidades para la toma de decisiones en la
planificación de la instalación de una subestación eléctrica, en la selección adecuada de
los componentes, para que desde el punto de vista técnico, económico y normativo
cumplan con los requerimientos de cada aplicación en particular.
La aplicación de las normas al diseño y construcción de los equipos que conforman una
subestación eléctrica se ha ubicado en el área de especialidad, dada la importancia que
tiene la operación y el mantenimiento de la misma.
Intención Didáctica
En la unidad uno se presenta las normas de instalación de una subestación eléctrica, la
simbología aplicada a los diagramas eléctricos y las normas de seguridad que se deben
cumplir para prevenir accidentes.
En la segunda unidad se describe los equipos primarios de una subestación eléctrica, los
elementos constitutivos de un transformador de potencia, su clasificación y los
elementos de protección.
En la tercera unidad se analiza los elementos de protección y control de una subestación
eléctrica.
En la cuarta unidad se evalúa los puntos importantes para contar con una adecuada
coordinación de protección, selección de aislamientos y el cálculo del corto circuito.
En la unidad cinco se propone como actividad integradora la elaboración del proyecto de
selección y representación de una subestación eléctrica de uso específico, con el análisis
económico de la misma. Donde el alumno indique las normas de referencia utilizadas
para la integración del proyecto.
3. COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias específicas:
Elaborar proyectos de instalación,
operación y mantenimiento de
subestaciones eléctricas de potencia, de
acuerdo a la normatividad vigente.
Competencias genéricas:
Competencias instrumentales:

Capacidad de planificar y organizar

Capacidad de análisis y síntesis

Pensamiento crítico

Habilidad para buscar y analizar
información proveniente de fuentes
diversas

Expresión oral y escrita

Solución de problemas

Toma de decisiones
Competencias interpersonales

Capacidad crítica y autocrítica

Capacidad para comunicarse con
profesionales de otras áreas

Trabajo en equipo

Habilidades interpersonales
Competencias sistémicas

Capacidad de aplicar los
conocimientos en la práctica

Capacidad de adaptarse a nuevas
situaciones

Habilidad de investigación

Habilidad para trabajar en forma
autónoma

Capacidad de aprender

Capacidad de generar nuevas ideas
(creatividad)

Capacidad para diseñar y gestionar
proyectos

Búsqueda del logro
4. HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o revisión:
INSTITUTO TECNOLÓGICO
DE TLALNEPANTLA
Enero del 9 al 13 de 2012.
INSTITUTO TECNOLÓGICO
DE TLALNEPANTLA
Agosto del 5 al 9 del 2013.
Participantes
Ing. Lauro Perales Aguilera
Ing. Rafael López Rodríguez
Evento
Elaboración de Programas
de la Especialidad por
Competencias
Academia de Ingeniería
Eléctrica Electrónica
Revisión del programa por
competencias
profesionales
5. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO
Aplicar normas nacionales e internacionales; interpretar planos eléctricos y diagramas
de equipos eléctricos; seleccionar, instalar y operar en conjunto los equipos de una
subestación eléctrica de potencia.
6. COMPETENCIAS PREVIAS






Comprende y aplica los conceptos básicos de las leyes y principios fundamentales
del electromagnetismo.
Conoce y aplica las diversas simbologías, dispositivos y componentes eléctricos que
permitan su interpretación.
Realiza diagramas eléctricos basados en dibujo asistido por computadora.
Utiliza apropiadamente los instrumentos de medición y prueba para la
comprobación de la operación de las subestaciones eléctricas, por medio de la
medición e interpretación de variables eléctricas.
Aplica los aspectos legales de las Normas Oficiales Mexicanas, para la aplicación
dentro del desarrollo de proyectos de la adquisición, instalación, puesta en
servicio, operación y mantenimiento de una subestación eléctrica.
Aplica los parámetros de los campos eléctricos y magnéticos para determinar su
comportamiento en el análisis de subestaciones eléctricas de potencia y las líneas
de transmisión.
7. TEMARIO
Unidad
1
2
3
4
5
Temas
Subtemas
1.1 Normas vigentes para Instalaciones
Eléctricas.
La normatividad nacional e 1.2 Interpretación de los sufijos de los
internacional aplicada a las
diagramas de las Subestaciones Eléctricas.
Subestaciones Eléctricas.
1.3 Diagramas de fuerza y control.
1.4 Normas de seguridad para el manejo de una
Subestación Eléctrica.
2.1 Elementos constitutivos de un
Transformador Eléctrico de Potencia.
Equipos primarios de una
2.2 Clasificación de los transformadores de
Subestación Eléctrica de Alta
Potencia.
Potencia.
2.3 Elementos de protección de un
Transformador de Potencia.
3.1 Interruptores.
3.2 Seccionadores.
3.3 Cuchillas fusibles y de prueba.
3.4 Sistema de tierras.
3.5 Apartarrayos.
3.6 Relevadores de protección.
3.7 Tableros de control y medición.
Equipos de protección de una
3.8 Hilos de guarda.
Subestación Eléctrica de
3.9 Conexión del banco de capacitores para
Potencia.
corregir el factor de potencia.
3.10 Banco de baterías.
3.11 Planta de emergencia.
3.12 Pruebas eléctricas a una Subestación
Eléctrica.
3.13 Prueba a equipo de control y medición de
una Subestación Eléctrica.
4.1 Diagramas unifilares y trifilares.
4.2 Arreglo de conexiones de subestaciones.
4.2 1 Conexión Monofásico.
Coordinación de aislamiento
4.2.2 Conexión Polifásico.
y cálculo del corto circuito en
4.3 Arreglo de diagrama de conexiones de los
una Subestación Eléctrica de
circuitos para garantizar la continuidad del
Potencia.
servicio.
4.3 Coordinación de protección.
4.4 Cálculo del corto circuito.
Proyecto de la selección de
componentes de una
5.1 Elaborar la propuesta de la selección de
componentes de la subestación eléctrica de
Subestación Eléctrica de
Potencia y análisis
económico.
acuerdo a la carga y demanda proporcionada.
5.2 Normas aplicables al proyecto.
5.2 Análisis económico.
5.3 Análisis de tarifas de suministro.
8. SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
El profesor debe ser conocedor de la disciplina de las subestaciones eléctricas, la cual
está bajo su responsabilidad, conocer su origen y desarrollo histórico para considerar
este conocimiento al abordar los temas. Desarrollar la capacidad para coordinar y
trabajar en equipo; orientar el trabajo del estudiante y potenciar en él la autonomía, el
trabajo cooperativo y la toma de decisiones. Mostrar flexibilidad en el seguimiento del
proceso formativo y propiciar la interacción entre los estudiantes. Tomar en cuenta el
conocimiento de los estudiantes como punto de partida para la construcción de nuevos
conocimientos.





Propiciar actividades de metacognición. Ante la ejecución de una actividad,
señalar o identificar el tipo de proceso intelectual que se realizó: una
identificación de patrones, un análisis, una síntesis, la creación de un
heurístico, etc. Al principio lo hará el profesor, luego será el alumno quien lo
identifique. Ejemplos: reconocer el orden de un sistema físico dada la función de
transferencia del mismo: reconocimiento de patrones; elaboración de un
principio a partir de una serie de observaciones producto de un experimento:
síntesis.
Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en
distintas fuentes. Ejemplo: buscar y contrastar comportamientos como aquellos
de segundo orden, identificando puntos de coincidencia y diferencia entre ellos
en cada situación concreta.
Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio
argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre
los estudiantes. Ejemplo: al socializar los resultados de las investigaciones
hechas a partir de software de simulación (Matlab) y las experiencias prácticas
solicitadas como trabajo extra clase.
Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional.
Ejemplo: el calculo de la capacidad a solicitar para el transformador del proyecto
realizada en la unidad 5.
Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la lectura, la
escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades prácticas a través
de guías escritas, redactar reportes e informes de las actividades de






experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas durante las
observaciones.
Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos al llevar a cabo
actividades prácticas para contribuir a la formación de competencias para el
trabajo experimental como: identificación, manejo y control de variables y datos
relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.
Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción, y
análisis-síntesis, que encaminen hacia la investigación.
Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los
conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la
asignatura.
Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de
la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución.
Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así
como la práctica de un desarrollo sustentable.
Propiciar el uso de TIC’s, en el desarrollo de la asignatura.
9. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
La elaboración debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño
en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en:







Elaboración de tablas y/o bases de datos de los equipos para apoyo y consulta
Elaboración de trabajos extraclase de recopilación de información de
subestaciones eléctricas elegidas para la aplicación del proyecto, con exposición de
resultados.
Elaboración de proyecto de la selección de una subestación eléctrica para un uso
específico.
Elaboración de un prototipo virtual para la visualización de los componentes de
una subestación eléctrica.
Evaluación en base al conocimiento y aplicación de las normas nacionales e
internacionales.
Presentación y exposición de trabajos de investigación y recopilación de
información documental.
Formar un portafolio de evidencias de las investigaciones realizadas como apoyo
del contenido del curso, para considerar como parte de la evaluación final.
10. UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1: Normalización vigente para Subestación Eléctrica de Potencia
Competencias específicas a desarrollar
 Identificar las normas nacionales e
internacionales para la selección,
instalación y puesta en servicio de
una subestación eléctrica.
 Aplicar adecuadamente los sufijos
en los diagramas eléctricos de
fuerza y control de las
subestaciones eléctricas.
 Identificar las normas de seguridad
aplicadas en la instalación,
operación y mantenimiento de una
subestación eléctrica.
Actividades de Aprendizaje
 Obtener de la compañía
suministradora de energía eléctrica
la normalización para la selección,
instalación y mantenimiento de una
subestación eléctrica.
 Conocer la NOM-001-SEDE para
analizar como esta estructurada.
 Conocer la NOM-008-SCFI-2002,
Sistema General de Unidades de
Medida para utilizarlas
adecuadamente en los cálculos y
proyectos.
 Conocer la Norma NMX-J-098ANCE-1999, Sistemas Eléctricos de
Potencia – Suministro – Tensiones
Eléctricas Normalizadas, para la
selección de equipos y materiales
de acurdo a los niveles de tensión
disponibles en el país.
 Conocer las normas de CFE para
instalación de las diferentes
subestaciones eléctricas de acuerdo
a su aplicación.
 Conocer los sufijos aplicables en los
diagramas de fuerza y control.
 Ejecutar acciones de aplicación de
las normas de seguridad en el
manejo de una subestación
eléctrica
Unidad 2: Equipos primarios de una SE
Competencias específicas a desarrollar
 Aplicando los conceptos de la
definición de equipo primario de
una subestación, diseñar
preliminarmente la capacidad en
KVA de una subestación para un
Actividades de Aprendizaje
 Investigar y analizar las cargas en un
área residencial.
 Realizar un cuadro de cargas de los
consumos promedio de los equipos,
cargas de iluminación y consumo de

área residencial.
Utilizando la metodología de las
protecciones eléctricas, selecciona
los elementos que lo constituyen

servicios.
Hacer una identificación y selección
de los elementos de protección de
un transformador
Unidad 3: Equipos de protección de una Subestación Eléctrica
Competencias específicas a desarrollar
 Aplicar la metodología y
normalización en la selección de los
equipos de protección para una
subestación eléctrica.
Actividades de Aprendizaje
 Hacer una identificación de las fallas
frecuentes en una subestación
eléctrica.
 Investigar las causas más frecuentes
que originan las fallas en una
subestación eléctrica.
 Realizar un cuadro detallado de los
elementos de protección que
operan en las diferentes fallas
eléctricas
Unidad 4: Coordinación de aislamiento y cálculo del corto circuito en una SE
Competencias específicas a desarrollar
 Utilizar la metodología analítica o el
software correspondiente, para
calcular los valores de los equipos
necesarios para la coordinación de
aislamientos.
 Utilizar la metodología analítica o el
software correspondiente, para
calcular las corrientes de falla de
una subestación eléctrica para
seleccionar los dispositivos de
protección por sobre corriente y de
corto circuito
Actividades de Aprendizaje
 Elaborar el diagrama de
impedancias equivalente para la
representación del circuito.
 Exponer los criterios de la potencia
base y los de voltaje base para los
cálculos.
 Con los resultados del corto
circuito, seleccionar los
componentes para la coordinación
de aislamientos.

Unidad 5: Proyecto para la selección de componentes de una subestación eléctrica
específica y el análisis económico.
Competencias específicas a desarrollar
 Clasificar los componentes
Actividades de Aprendizaje
 Obtener información técnica y

primarios y secundario o de control
y medición de una subestación
eléctrica.
Elaborar el análisis económico con
el tiempo de amortización de la
inversión.


económica de las diferentes
opciones comerciales de los
elementos constitutivos de una
subestación eléctrica.
Análisis del costo-beneficio de la
selección de los componentes
Análisis del tiempo de amortización
de la inversión
11. FUENTES DE INFORMACIÓN
1. Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas
2. Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de
Medida.
3. Norma Mexicana NMX.J-098-ANCE-1999, Sistemas Eléctricos de Potencia –
Suministro – Tensiones Eléctricas Normalizadas
4. NEC, National Electric Code Handbook
5. Página web: cfe.gob.mx, Comisión Federal de Electricidad.
6. Grainger, J.J- Stevenson W. D., Análisis de Sistemas de Potencia, McGraw Hill, 2007
7. Lazar, Irwin, Diseño de Instalaciones Eléctricas Para Plantas Industriales, Ed.
Limusa, 1994
8. Enriquez Harper, Gilberto, Fundamentos de Instalaciones Eléctricas de Mediana y
Alta Tensión, Ed. Limusa, 2010
12. PRÁCTICAS PROPUESTAS












Efectuar visitas a subestaciones eléctricas de potencia del entorno.
Pruebas de polaridad y relación de transformación.
Prueba de la rigidez dieléctrica del aceite.
Pruebas de resistencia de aislamiento.
Prueba del sistema de tierras.
Pruebas de pérdidas en el hierro y en el conductor.
Determinación de valores nominales de un transformador.
Prueba de relación de transformación por TTR.
Prueba en vacío y corto circuito.
Prueba de banco de capacitores.
Prueba de reguladores.
Prueba de interruptores.