Act 1, U4, Equipo 1, Instalaciones Electricas Ind. 04-04-2022

Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos
Ingeniería Eléctrica
Nombre del Alumno:
Mendoza
Tapia
Jimenez
Jimenez
Maldonado
Entar
Apellido Paterno
Jiménez
Gapi
Perez
Camacho
Javier
Vázquez
Apellido Materno
José Ismael
Miguel Gerardo
Alan Adair
Emmanuel
Carlos Mario
Cesar Augusto
Nombre(s)
Actividad 1: Generalidades y clasificación de las fallas
eléctricas.
04/04/2022
Nombre de la Asignatura:
Instalaciones Eléctricas Industriales.
Nombre del Docente:
Ramírez
Apellido Paterno
Periodo:
Marzo-Abril-22
Torres
Apellido Materno
Daniel Alejandro
Nombre(s)
1
Contenido
Introducción ................................................................................................................................. 3
Objetivo ....................................................................................................................................... 3
Fundamento Teórico .................................................................................................................... 3
4.1 Generalidades y clasificación de las fallas eléctricas. ........................................................... 4
Tipos de falla ........................................................................................................................... 4
Falta de suministro de energía eléctrica por parte de la compañía suministradora ................. 4
Figura 1 ................................................................................................................................ 5
Falla por sobrecarga................................................................................................................. 6
Figura 2 ................................................................................................................................ 7
Falla de cortocircuito entre fase y neutro. ............................................................................... 8
Figura 3 ................................................................................................................................ 8
4.2 Método óhmico por unidad. Teoría general, fuentes y perfil de corrientes de falla,
reactancias de estado transitorio, relación X/R y diagramas de reactancias. ................................. 10
Diagrama de impedancias y reactancias. ............................................................................... 13
Figura 4: Diagrama de Impedancias .................................................................................. 14
Figura 5: Diagrama de Reactancias ................................................................................... 14
Conclusiones personales ............................................................................................................ 15
Bibliografía: ........................................................................................................................... 16
2
Introducción
La electricidad es una de las fuentes de energía más utilizadas en nuestra sociedad la gran
ventaja de la electricidad es que puede transportarse a una gran distancia elevando la tensión y
disminuyendo la intensidad de corriente para evitar pérdidas por el efecto joule y suministrar la a
la atención de los equipos receptores el suministro se controla mediante elementos de corte que
puede inclinar el riesgo eléctrico en una instalación por interrupción de la corriente eléctrica
también se puede eliminar el riesgo eléctrico hilando las partes conductora los riesgos eléctricos
están asociados con los efectos de la electricidad y en su mayor parte están relacionados con el
empleo de las instalaciones eléctricas.
Objetivo
Conocer acerca de las generalidades y clasificación de las fallas eléctricas.
Fundamento Teórico
Una subestación es un conjunto de equipos dispositivos y circuitos que tienen la función de
modificar los parámetros de la potencia eléctrica permitiendo el control del flujo de energía
brindando seguridad para el sistema eléctrico para los mismos equipos y para el personal de
operación y mantenimiento en todo instalación industrial o comercial es indispensable el uso de
la energía la continuidad de servicio y calidad de la energía consumida por los diferentes equipos
así como la requerida para la iluminación es por esto que las subestaciones eléctricas son
necesarias para lograr una mayor productividad
3
4.1 Generalidades y clasificación de las fallas eléctricas.
Una falla es cualquier evento que interfiere con el flujo normal de corriente, colocando al
sistema en un punto de operación fuera de lo normal.
Tipos de falla
 Falla de suministro de energía eléctrica
 Por sobrecarga
 Por cortocircuito de fase a neutro
 Por cortocircuito de fase a tierra
Falta de suministro de energía eléctrica por parte de la compañía suministradora
Para poder detectar la falta de suministro de energía eléctrica por parte de la compañía
suministradora y no confundirlo con la falla de un fusible, simplemente se verifica la tensión en
la acometida (conexión del suministrador en la parte superior del interruptor de seguridad) y
posteriormente en la salida hacia la carga: si en la primera lectura marca 0V es un indicativo de
que la falla es por parte del suministrador, pero si indica la existencia de tensión, la falla se
encuentra en el fusible. Cuando se tome la lectura en la parte inferior en cualquiera de los dos
casos antes mencionados y la lectura es de 0V, lo primero que tendríamos que realizar es verificar
el estado de los listones de cada uno de los fusibles o si son de los no renovables verificar su
continuidad, una vez realizada esta revisión y habiendo cambiado el listón defectuoso, se procede
a instalarlos nuevamente y verificar la existencia de tensión. Para esta revisión se recomienda
tomar un punto de referencia como la tierra física para tener una mejor lectura.
4
 PRIMER PASO.- revisar la tensión (voltaje) en el medio de desconexión principal o sea en
la llegada de los cables que vienen de afuera al tablero. El Multímetro se deberá
seleccionar en la indicación de volts en corriente alterna (C.A.). Poner la palanca del
medio de desconexión en apagado (off)
 SEGUNDO PASO. - quite la tapadera del medio de desconexión
 TERCER PASO.- colocar las puntas de prueba del multímetro en las terminales en las que
se encuentran los cables que vienen de afuera al medio de desconexión como se muestra
en la figura.
 CUARTO PASO.- tomar la lectura del multímetro, si la lectura en el multímetro indica 0
volts no hay suministro de energía eléctrica por lo que deberá de reportarse al
suministrador la falta de energía eléctrica.
Figura 1
5
Falla por sobrecarga.
Cuando la falla es por sobrecarga debemos recordar que el dispositivo para proteger contra
esta falla es el interruptor termomagnético y que éste actúa de acuerdo a su curva de tiempocorriente, así, una sobrecarga es el tiempo de respuesta de mayor duración, ya que la sobrecarga
es la elevación de temperatura, por esta razón es necesario conocer las curvas de respuesta de los
interruptores termomagnéticos. Si sólo tenemos como protección el fusible, tenemos un problema
mayor, ya que en un sobrecalentamiento provocado por una sobrecarga es difícil que el fusible
actúe, ya que su función es proteger al circuito contra un cortocircuito y sólo podemos detectar la
falla cuando los cables y el fusible están demasiado calientes, ya que el fusible se fundirá y abrirá
el circuito y si queremos detectar esta falla es necesario contar con un analizador de temperatura.
Este tipo de falla se produce por aparatos eléctricos de carga mayor a la que aguanta el breaker
correspondiente se producira una sobrecorriente mayor a la corriente de este haciendo que el
breaker se abra o bote. Si se tiene como protección contra sobrecorrientes un fusible este se
calentara y el liston interno del fusible se abrirá.
(si se utiliza fusible)
 Primer paso.- el multimetro se deberá de seleccionar en el selector en donde indique volts
de c.a. en el rango adecuado. Accione la palanca en posición de desconectado
 Segundo paso .- abrir el interruptor
 Tercer paso.- accionar la palanca en posición de cerrado (on)
 Cuarto paso.- colocar las puntas del multimetro una en el neutro y la otra en la parte
inferior del fusible
 Quinto paso.- tomar la lectura del multímetro, si la lectura es 0 entonces no hay tensión en
la parte inferior del fusible
6
 Sexto paso.- colocar las puntas del multimetro una en el neutro y otra en la parte superior
del fusible. Si la lectura es 127 volts entonces el suministro de energía eléctrica es el
adecuado
 Séptimo paso.-accionar la palanca en posición abierto (off)
Retirar el fusible dañado y reemplazarlo por uno nuevo, instalar nuevamente el fusible en su
lugar. Retirar los aparatos eléctricos causantes de la sobrecarga.
(Si se utiliza un dispositivo de protección contra sobrecorriente)
 Primer paso .- en el tablero localice el breaker y revise la posición de este
 Segundo paso .- retire aparatos que fueron la causa de la sobrecarga y restablezca el
breaker (on)
Figura 2
7
Falla de cortocircuito entre fase y neutro.
Esta falla no es tan fácil de encontrar ya que el cortocircuito simplemente funde el fusible. El
problema es que el cortocircuito puede estar localizado en cualquier parte de la instalación, como
por ejemplo en una chalupa, una caja de conexiones, entre los cables, dentro de la canalización o
en el mismo aparato eléctrico. Para poder localizar la falla, primero desconectemos el interruptor
de seguridad e instalemos un candado para que no lo puedan accionar accidentalmente, enseguida
se destapan todas las chalupas, cajas, etc. se desconectan los neutros, se les quita el aislamiento a
los cables de fase sin desconectar, primero cuando se van destapando cada una de las
canalizaciones, podemos tener la suerte de encontrarlo en cualquiera de ellos, si no se localizan se
procede a lo siguiente: Con el amperímetro colocado en la posición de continuidad se rastrea
punto por punto, esto es: que una de las puntas del amperímetro (+) se queda conectado en el
cable de línea ya que estos no se han desconectado y la otra punta (-) es la que realizará el
muestreo en el neutro en cada conexión, en cada registro, si la lectura nos marca infinito o
simplemente las siglas OL se interpreta como circuito abierto (¡OK!), pero si la lectura nos da
Cero o suena un timbre, es el indicativo de que en esta parte de la instalación se localiza el
cortocircuito y, por último, se cambian los cables y se revisa nuevamente la instalación antes de
volver a conectar.
Figura 3
8
Sus polos no cierran, dejando momentáneamente la fase abierta, este fallo es denominado
serie. La trayectoria a tierra puede o no contener una impedancia, a este ´último caso se le
denomina fallo sólido y en el cual el valor de la impedancia de fallo se le asigna un valor igual a
cero, generalmente es así debido a la dificultad para obtener dicho valor. Además al considerar la
impedancia de fallo cero se da un margen de seguridad en la obtención 194 de la corriente de
falla. La impedancia de falla es determinada por las empresas a través de ensayos experimentales.
 Falla serie: Uno o dos conductores abiertos ocasionan fallas asimétricas serie que puede
presentarse debido a la ruptura de una o dos de las fases, inadecuada operación de
interruptores, fusibles u otros mecanismos que no pueden abrir las tres fases
simultáneamente.
 Simétrica: La corriente que fluye antes de que la falla ocurra en el punto P es IL, el voltaje
en el punto de falla es Vf y el voltaje en terminales del generador es Vt. El circuito
equivalente de estado estable del generador sincrónico es su voltaje sin carga o de vacío
Eg en serie con su reactancia sincrónica Xdg. Si ocurre una falla trifásica en el punto P , se
observa que un corto circuito de P al neutro en el circuito equivalente no satisface las
condiciones para calcular la corriente subtransitoria porque la reactancia del generador
debe ser Xdg si se está calculando la corriente subtransitoria I” , o Xdg si se quiere
calcular la corriente transitoria I
9
4.2 Método óhmico por unidad. Teoría general, fuentes y perfil de
corrientes de falla, reactancias de estado transitorio, relación X/R y
diagramas de reactancias.
El valor en por unidad de una magnitud cualquiera, se define como el cociente
entre el valor real de esa magnitud y un valor de la misma magnitud adoptado
como base.
Este método aplicado a circuitos eléctricos, requiere la elección de dos
magnitudes eléctricas que se tomaran como base, quedando el resto de las
magnitudes definidas automáticamente de acuerdo a la ley de Ohm y formulas
derivadas.
Normalmente en un circuito se seleccionan como base la potencia aparente (en
KVA) y la tensión (en KV), resultando la corriente (en A) y la impedancia (en Ω)
como magnitudes base derivadas de aquellas.
Las fuentes de cortocircuito son los generadores instalados en la planta o red, los
motores de inducción colocados en las instalaciones industriales y los motores
síncronos y condensadores.
Las corrientes de cortocircuito que se originan por diversas causas en los sistemas
eléctricos son alimentadas por elementos activos, en este caso los generadores, y
10
se limita por elementos pasivos del sistema; impedancia de conductores, motores
y hasta los mismos generadores conectados en el propio sistema.
Las principales fuentes alimentadoras de cortocircuito son los generadores. En un
generador, las corrientes son limitadas por su reactancia: subtransitoria (X’’d),
transitoria (X’d) y síncrona (Xd).
 Reactancia subtransitoria. Es la reactancia aparente del estator en el instante
en el que se produce el cortocircuito y determina la corriente que circula en el
devanado del estator durante los primeros ciclos mientras dure el cortocircuito.
 Reactancia transitoria. Se trata de la reactancia inicial aparente del devanado
del estator si se desprecian los efectos de todos los arrollamientos
amortiguadores y solo se consideran los efectos dl arrollamiento del campo
inductor. Esta reactancia determina la intensidad que circula durante el
intervalo posterior al que se indicó anteriormente y en el que la reactancia
subtransitoria constituye el factor decisivo. Hace sentir sus efectos durante 1.5
segundos a más según la construcción de la máquina.
 Reactancia síncrona. Es la reactancia que determina la intensidad que circula
cuando se ha llegado a un estado estacionario. Solo hace sentir sus efectos
después de transcurrir algunos segundos desde el instante que se ha
11
producido el cortocircuito y, por tanto carece de valor en los cálculos de
cortocircuito relacionado con la operación de interruptores, fusibles y
contactores.
Es la relación de la reactancia a la resistencia del circuito considerando. La disminución (o
decremento) de la componente de CC depende de la relación X/R. X corresponde a la
reactancia y R a la resistencia de todos los componentes de circuito entre la fuente y la
falla. Si R = 0, la relación es infinita y la componente de CC nunca disminuye. Si X = 0, la
relación es cero, la componente de CC disminuye instantáneamente. En el caso de
relaciones intermedias, la componente de CC disminuye con el transcurso del tiempo a
cero, dependiendo la duración de este lapso de la relación especifica X/R. A mayor
reactancia con respecto a la resistencia, más tiempo tardará un disminuir la componente
de CC.
Se deben conocer los datos exactos de la velocidad de variación de las reactancias
aparentes de los generadores y los datos del decremento de las componentes de CC.
12
Diagrama de impedancias y reactancias.
Al representar una condición anormal el diagrama unifilar debe transformarse en un diagrama
de impedancias de forma tal que muestre las impedancias de todos los elementos del sistema para
poder emprender el estado analítico que definitivamente establecen las condiciones de operación.
El diagrama de impedancias permite el cálculo de variables eléctricas, tensión, corriente y
potencia en unidades reales (A,V y VA) respectivamente, a partir del planteamiento de simple
ecuaciones circuitales. Algunas simplificaciones pueden ser llevadas a cabo dentro del diagrama
de impedancias de manera de reducir cálculos. Se contempla lo siguiente:
· Se desprecia la parte resistiva de la impedancia de los generadores y transformadores, debido
a que ella es muy pequeña comparada con la reactancia.
· Se desprecian todas las cargas estáticas que no sean contribuyente, se debe tomar en cuenta
si la carga está compuesta por un motor ya que su contribución puede ser importante.
· Para las líneas de transmisión en un análisis manual se pueden despreciar las resistencias de
la línea y las conductancias asociadas.
· En el caso de los transformadores con TAP´S (cambiadores de tomas) es el que posee un
gran número de derivaciones, no se toma en cuenta la posición del mismo debido a que la
impedancia cambia. Las condiciones anteriores o simplificaciones son denominadas diagrama de
reactancias.
13
Figura 4: Diagrama de Impedancias
Figura 5: Diagrama de Reactancias
14
Conclusiones personales
Tapia Gapi Miguel Gerardo: Las fallas eléctricas pueden ser causadas por varios factores y
por eso es necesario conocer cuales puedes ser las causas de dichas fallas.
Mendoza Jimenez Ismael: La confiabilidad, la eficiencia y la transparencia de su
funcionamiento, logrados gracias al trabajo continuo a lo largo de los años, hacen que el usuario
final no preste tanta importancia a estos equipos.
Jimenez Perez Alan Adair: Desde el estudio de los principios y teorías, las mejoras y el
lograr convertirlo en un producto comercial, todo tiene gran valor en la historia del transformador
eléctrico.
Jimenez Camacho Emmanuel: La capacidad de transformar un nivel de voltaje a otro fue la
razón principal del crecimiento y expansión de los sistemas de transmisión y distribución de
corriente alterna (AC) de 3 fases.
Maldonado Javier Carlos Mario: Los sistemas AC operan a una frecuencia lo
suficientemente alta para que la percepción humana no note la variación de la amplitud de la
corriente, percibido como el «parpadeo de lámparas» y lo suficiente baja para que los
motores eléctricos se puedan diseñar de una manera económica y se manejen de forma segura.
Entar Vazquez Cesar Augusto: Las frecuencias usadas hoy en día son los conocidos 50 Hz
principalmente usados en Europa y los 60 Hz principalmente usados en América, siendo este otro
tema muy importante que uno debe conocer.
15
Bibliografía:
Sin autor, Sin año, Análisis de corto circuito, Academia Edu, Recuperado de:
https://www.academia.edu/33365241
Sin autor, Sin año, Tipos de fallas en sistemas eléctricos, PDF, Recuperado de:
https://docplayer.es/13101313-Tipos-de-fallas-en-sistemas-electricos.html
16