IEC 947: Sistemas de Accionamiento y Protección Eléctrica

NORMALIZACION IEC 947 - 1 ….. 7
SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO
NORMAS INTERNACIONALES IEC 947
Msc. ING. HUBER MURILLO M
INTRODUCCION
En el presente trabajo se pretende dar a conocer el contenido
de la Norma Internacional IEC 947. Esta norma presenta una
terminología clara y cabal sobre todos y cada uno de los
equipos y elementos que conforman los SISTEMAS DE
ACCIONAMIENTO. Además se definen los conceptos de :
Seleccionar en forma adecuada el equipo eléctrico.
Protección de los equipos que gobiernan las cargas.
Realizar la coordinación y el ajuste de la protección.
Los aparatos de protección tienen la función de interrumpir el
flujo de energía eléctrica ( sacando fuera de servicio al
equipo y desconectándolo de la línea de alimentación ),
cuando se presentan irregularidades en su funcionamiento,
particularmente por sobrecargas y/o variaciones de tensión,
corriente y frecuencia nominales del sistema.
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NORMAS INTERNACIONALES
La IEC 947 ( INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL COMISSION )
tiene el objetivo de armonizar en todas las
formas posibles el conjunto de reglas y de
disposiciones aplicables al sector de baja
tensión, uniformizando de tal manera las
prescripciociones y las pruebas aptas a
garantizar toda la gama de materiales
corresponpondientes.
La IEC 947 es dividida en varios artículos
como sigue:.
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NORMAS INTERNACIONALES
• 947 - 1
Reglas generales.
• 947 - 2
Interruptores automáticos.
• 947 - 3
.
Interruptores, seccionadores Interruptor seccionador y fusibles.
• 947 - 4
Contactores y arrancadores.
• 947 - 5
.
Equipos y elementos para circuitos de mando.
( Sensores de proximidad, temperatura, etc )
• 947 - 6
Equipos de conexión a funciones múltiples.
( Arrancador integral o transferencia automática )
• 947 - 7
Materiales accesorios
( Bloques de unión para conductores de cobre )
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
SECCIONAMIENTO.- A fin de trabajar en forma segura en
instalaciones, máquinas y su equipamiento eléctrico, debe
ser posible aislar eléctrica y físicamente todos los circuitos
de potencia y de control de la linea de distribución, el seccionamiento se realiza sin carga. Esta función que según la
IEC 947 - 2 tiene que ser incluida en :
. Interruptores magnéticos para motores.
. Interruptores termomagnéticos para motores.
INTERRUPCION.- Permite la conexión y desconexión de un
circuito con carga, así como la parada de emergencia.
Función incluida en:
. Interruptores magnéticos para motores.
. Interruptores termomagnéticos para motores.
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO.- Cualquier
instalación de motores puede estar sujeta a fallas
eléctricas y mecánicas. Con el fin de evitar que éstas
fallas causen daños al motor y a su equipamiento es
necesario prever protecciones contra corto circuitos y
sobrecargas.
El objetivo de la protección contra corto circuitos es
detectar y cortar, lo mas pronto posibles, corrientes
anómalas mayores de 2 a 10 veces la corriente nominal
del motor.
Función incluida en:
. Interuptores magnéticos para motores.
. Interruptores termomagnéticos para motores.
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
PROTECCION CONTRA SOBRECARGAS.La protección contra sobrecargas permite detectar incrementos de corriente entre 1 a 1.5 veces la corriente
nominal del motor desconectar el arrancador antes que el
sobrecalentamiento del motor y conductores cause daño
al material aislante, que podría derivar en una condición
de corto circuito.
Es tambien posible añadir otras protecciones, como la
protección contra fallas de aislamiento, pérdida de fase ,
desbalance de tensiones y corrientes, etc.
Los dispositivos específicos son :
. Relé térmico contra sobrecarga.
. Interruptores termomagnéticos para motores.
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
Interruptores termomagnéticos.- Han sido diseñados
especialmente para despejar en forma rápida las fallas de
sobrecorriente y cortocircuito. El tiempo del despeje
dependerá de la regulación a la cual ha sido sometido
(ver curvas del interruptor termomagnético). La selección
está definida por la norma IEC 947, NEMA AB-1-UL-489.
Para hacer su selección tener en cuenta:
- Corriente y tiempo de arranque del motor.
- Tensión nominal.
- Altitud de diseño.
- Corriente de cortocircuito.
- Temperatura de trabajo.
- Demás instrucciones del fabricante.
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
Contactores.- Aparatos de maniobra (automático), con
poder de corte y por lo tanto puede abrir o cerrar
circuitos con carga o en vacío. También se le define
como un interruptor accionado o gobernado a distancia.
Las ventajas de usar contactores son :
- Maniobra en altas corrientes.
- Ahorro de tiempo en la maniobra.
- Posibilidad de controlar un motor desde varios
puntos.
- Seguridad del personal.
- Automatización en el proceso.
- Arranque y parado de motores según su diseño.
- Maniobras de cualquier carga.
Su trabajo esta sujeto a la norma IEC 947.
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
CONMUTACION.- Permite el mando a distancia y el control
automático de apertura y cierre del circuito de potencia.
Estos dispositivos electromecánicos son los contactores.
Temporizadores.- Son aparatos que cierran o abren
determinados contactos ( contactos temporizados ), y al cabo
de un tiempo debidamente establecido, abren o cierran el
circuito de mando.
Según la técnica de construcción y funcionamiento los
temporizadores pueden ser :
- Con mecanismo de relojería.
Electrónicos y
Neumáticos.
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
Fusibles .- Estos elementos son diseñados para proteger al
motor contra las fallas de cortocircuito, son instalados en
serie con las fases del circuito.
Está construido de un elemento conductor de pequeña
sección transversal ( alta resistividad para proporcionar el
retardo ), que soporta el paso de una corriente predeterminada, tal como la corriente de arranque.
Para su selección solicitar información del fabricante.
Son pésimos para el control de sobre corrientes.
Pulsadores .- Cierran o abren ciertos circuitos mientras
actúe sobre ellos una fuerza exterior, recuperando su
posición de reposo (inicial) al cesar dicha fuerza, por acción
de un muelle o resorte. Son de dos tipos :
Para encendido ( contactos NA ),
Para apagado ( contactos NC ).
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DESCRIPCION GENERAL DE LAS FUNCIONES
Señalización .- Son todos los dispositivos cuya función es
llamar la atención sobre el correcto o incorrecto
funcionamiento de las máquinas aumentando así la seguridad
del personal y facilitando el control y mantenimiento de los
equipos. Entre los más conocidos tenemos :
Acústicos.- Son señales perceptibles por el oido, tales como
: Timbre, zumbadores, sirenas, etc.
Opticas.- Son señales perceptibles por la vista, se dan de
dos formas:
. Visuales.- Se emplean ciertos símbolos indicativos de la
operación que indica la realización de alguna acción
correspondiente al diagrama de flujo de producción.
. Luminosos.- Unicamente se emplean lámparas o leds de
colores diferentes.
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PROTECCION INTEGRAL
Cuando se tiene una máquina con una muy alta criticidad es
conveniente protegerlo contra todo posible daño, para ello se
tendrán que gobernar los parámetros siguientes:
Corriente, Tensión, Frecuencia,Temperatura, etc.
Los censores de los circuitos de los parámetros de la máquina
deben ser instalados en las tres fases, además deben tener un
circuito de gobierno común ( consola ), que me permita
controlar la totalidad de las características de la máquina.
El diseño deberá considerar que cuando actúen los elementos
de protección, no deberán ser reseteados automáticamente,
es recomendable detectar cual ha sido la causa o motivo por
el cual ha actuado.
Los relés de sobrecarga deben ser seleccionados de modo
que permitan el arranque y parada, así mismo nos indique el
tipo de falla en su panel frontal.
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TIPOS DE RELES MAS UTILIZADOS.
Según la importancia de los equipos a ser protegidos los
relés mas utilizados en la industria son :
- Sobre corriente.
- Sobre y sub tensión.
- Sobre y sub frecuencia.
- Potencia inversa.
- Térmico ( sondas térmicas, termocuplas, etc. ).
- Pérdida de fase.
- Secuencia cero.
- Diferencial.
- De distancia.
- Relé integral en baja tensión.
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HM
PROTECCION INTEGRAL ( CLASIFICACION
TIPO
21
27
40
46
49
50G
59
60
61
81
86
51MN
51TN
59GN
62B
87
87N
DE LOS RELES
DESCRIPCION DE LAS FUNCIONES
Relé de distancia - Para zonas de fallas en fase.
Protección de subtensión.
Protección de pérdidas en el campo.
Protección de secuencia negativa. ( corrientes desvalanceadas ).
Protección térmica del estator.
Protección por sobrecorriente.
Protección de sobretensión.
Relé de tensiones balanceadas ( Detección de fusibles rotos del trafo de potencia )
Protección por sobrecorriente de fase dividida.
Relé de frecuencia ( Protección contra sobre y sub frecuencia ).
Relé auxiliar de cierre externo del reseteado manual.
Relé de tiempo de sobrecorriente a tierra.
Protección de fallas a tierra - Respaldo.
Relé de sobretensión - Protección de fallas a tierra.
Tiempo de falla del interruptor.
Relé diferencial en las fases del estator.
Protección diferencial de fallas estator - tierra. SIGUE
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)
DEFINICIONES BASICAS EN PROTECCION
PERTURBACIONES .- Son alteraciones de los principales
parámetros de los sistemas eléctricos de corriente continua ó
alterna. Los parámetros eléctricos principales son : Tensión,
corriente y frecuencia siendo sus unidades Voltios, Amperios
y frecuencia respectivamente.
SOBRECORRIENTES.- Alteración de la corriente nominal
por ensima de los valores establecidos estos pueden ser :
 Alta intensidad.- Estan conformados por las corrientes de
cortocircuitos asimétricos y simétricos. Se dan entre 2In <
Inominal < 10 In . El tiempo de duración 50 - 250 mseg.
Baja intensidad.- Cuando se sobrepasa la corriente
nominal emtre 1In < Inominal < 1.5 In . Conformados por
las corrientes de sobre carga.
El tiempo de duración es de hasta muchos segundos y/o uno
o varios minutos según sea el caso.
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DEFINICIONES BASICAS EN PROTECCION
TENSIONES ANORMALES.- Se denominan así cuando los
niveles de la tensión están fuera de los valores normalizados.
En los sistemas industriales se dan dos casos:
Sobre tensiones.- Deterioran los aislamientos de los
equipos y sistema eléctrico y pueden producir fuertes
descargas a tierra. Pueden ser de origen:
Externo.- Descargas atmosféricas (Corta duración).
Interno.- Maniobras y frecuencia industrial.
Sub tensiones.- Aparecen debido a perturbaciones
ocurridas dentro del sistema eléctrico. Su origen se debe a:
Sobrecarga en la línea del sistema eléctrico.
La central de generación entrega una baja tensión.
En el arranque de los motores de inducción.
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DEFINICIONES BASICAS EN PROTECCION
FRECUENCIAS ANORMALES.- Cuando la frecuencia de
operación se halla fuera del margen establecido se dan :
Sub frecuencia ( inferior a la frecuencia nominal ), se
debe a un desbalance KWgeneración < KWcarga.
Sobre frecuencia ( superios a la frecuencia nominal ), se
debe a un desbalance KWgeneración > KWcarga.
INVERSION DE POTENCIA.- El flujo de potencia activa
debe estar predeterminado en un solo sentido. El canbio de
sentido del flujo implica una situación anormal por lo que se
debe utilizar un relé de potencia inversa.
OTRAS.- Para aplicaciones particulares es posible detectar
condiciones anormales de : Impedancias, temperaturas,
presiones, vibraciones, comparaciones de corrientes y
tensiones de entrada y salida, corrientes de secuencia a cero
entre otros.
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MISION DE LOS EQUIPOS DE PROTECCION
- Proteger físicamente al personal técnico.
- Prevenir ó atenuar los daños al conjunto de equipos.
- Minimizar el tiempo de indisponibilidad de los equipos
y las interrupciones a los sistema servidos.
- Minimizar el efecto de las perturbaciones sobre el resto
de la red.
- Aísla rápidamente los elementos fallados evitando la
pérdida de la estabilidad del sistema eléctrico.
- Utilización de equipos adecuados para que el sistema
trabaje bien y por ende tengamos una energía de alta
calidad.
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS
EQUIPOS DE PROTECCION
FIABILIDAD.- Es la seguridad de funcionamiento cuando
se necesita y su acccionamiento innecesario. Se le conoce
también con el nombre de confiabilidad. Atentan contra la
fiabilidad:
- Diseños incorrectos.
- Malos ajustes.
- Instalación inadecuada.
- Deterioro de los equipos debido a:
. Fallas ó envejecimiento del relé.
. Mantenimiento inadecuado ó no existente.
Una medida para incrementar la confiabilidad del equipo es
duplicar la protección ( incluyendo transductores de medida
y servicios auxiliares ).
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS EQUIPOS DE …..
RAPIDEZ.- Los cortocircuitos producen grandes corrientes
las que ocasionan la formación de arcos eléctricos muy
grandes y por ende destructivos que pueden dañar los
equipos y ocasionar incendios.
La permanencia prolongada de los cortocircuitos puede
afectar la estabilidad del sistema eléctrico. En consecuencia el
tiempo de actuación del equipo debe ser el mas corto posible.
El tiempo de actuación de la protección esta compuesto por:
- Tiempo de actuación del equipo.
- Tiempo de los interruptores.
- Tiempo de la temporización.
Se presentan los siguientes relés y/o equipos:
- Equipos estáticos ( tiempo de accionamiento < 17 mseg.).
- Equipos electromecánicos ( tiempo > 2 a 3 ciclos ).
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS EQUIPOS DE …..
SELECTIVIDAD.- El diseño y coordinación de la protección
debe ser tal que aún en condiciones mas desfavorables y
extremas, solamente se aísle la parte del sistema ó equipo
afectado quedando operativo el resto del sistema.
Es necesario que en la ocurrencia de fallas actúen los
interruptores mas cercanos al equipo protegido para lo cual
se utilizan varios tipos de protección a saber:
- Unitarios y/o restringidos.
- Escalonados ( relés de impedancia ó sobrecorriente ).
SENSIBILIDAD.- Se refiere a la mas pequeña variación de la
magnitud controlada que el sistema puede detectar.
Esta magnitud debe ser plenamente conocida por el
Ingeniero especialista en protección con el objeto de controlar
la correcta operación de los relés.
En caso de tratarse de relés, se refiere a los voltios amperios
que operar a dicho equipo.
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS EQUIPOS DE …..
ESTABILIDAD.- Es la habilidad de los equipos de no
actuar ante condiciones normales de carga y ante fallas
externas a su zona de influencia. Así mismo deben ser
estables ante oscilaciones de tensión, corriente y
frecuencia, etc.
SIMPLICIDAD.- Debe ser de fácil manejo teniendo pocos
elementos que puedan fallar, aumentando así la fiabilidad.
Tener en cuenta que no necesariamente el sistema mas
simple es el mas económico.
OTROS.- Se refieren a otras características tales como:
- Bajo consumo.
- Facilidad de mantenimiento.
- Economía global del sistema.
- Criticidad del sistema.
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HM
ESQUEMAS DE BLOQUES DE UN RELE DIGITAL
TRANSFORMADORES PRINCIPALES DE MEDIDA
TRANSFORMADORES DE ENTRADAS
FILTROS ANALOGICOS
TOMA DE MUESTRAS
CONVERSOR A / D
PROCESADO DE LA INFORMACION
INTERFASE DE SALIDA
EQUIPOS PERIFERICOS ( INTERRUPTORES , ETC )
TABLA COMPARATIVA DE LOS SENSORES PROTECTORES TERMICOS
PROTECCION EN FUNCION
DE LA CORRIENTE
CLASES DE RECALENTAMIENTO
SOLO FUSIBLE
PROTECTOR
TTERMICO
1.- Sobrecarga con corriente de 1.2 Inominal.
2.- Regimenes de carga S1 a S8 - EB 120.
3.- Frenajes, reversión de marchas y funcionamiento con
arranques frecuentes
4.- Funcionamiento con mas de 15 arranques frecuentes.
5.- Rotor bloqueado
6.- Falta de fase
7.- Variación de tensión excesiva
8.- Variacion de frecuencia de la red
9.- Temperatura de ambiente excesiva
10.- Calentamiento externo probocado por rodamientos,
fajas poleas , etc.
11.- Obstruccion de la ventilacion
Totalmente protegido
Semiprotegido
Sin proteccion
PROTECCION
CON SONDAS
TERMICAS EN
EL MOTOR
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FIN DE LA EXPOSICION
Preguntas? / Muchas Gracias
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