Fundamentos de Ingeniería Eléctrica: Distribución, Protección y Fiabilidad en Plantas de Energía

Planta Eléctrica y Conceptos de Fiabilidad

Planta Eléctrica

Conjunto de todos los equipos instalados a bordo capaces de generar energía eléctrica (E.E.) y los sistemas asociados encargados del control, supervisión y distribución de dicha energía (principal y de emergencia).

Fiabilidad y Continuidad del Suministro

La fiabilidad y continuidad se garantizan mediante:

• Plantas divididas.
• Distribución radial.
• Interconexión entre cuadros.
• Alimentación normal, auxiliar o de emergencia.
• Red de averías o accidentes.
• Generadores operando en paralelo.

Circuito de Distribución (Radial o Centros de Carga)

Sistema que transmite la energía eléctrica de los generadores a los equipos y cargas. Debe proporcionar protección selectiva a los equipos y prever la alimentación en función de las necesidades de cada equipo.

Componentes de Conexión y Distribución

Caja de Juntas

Caja alimentada desde el cuadro de primer o segundo nivel que alimenta a otros cuadros de segundo nivel o cajas de distribución, e incluye fusibles de protección.

Caja de Distribución

Caja con fusibles alimentada desde cuadros o cajas que alimenta cargas individuales.

Caja de Derivación

Similar a la caja de distribución, pero sin elementos de protección.

Caja de Empalme

Caja que permite el empalme de cables sin derivación. El número de entradas es igual al número de salidas. No incluye protección.

Conmutador

Dispositivo que permite alimentar un circuito alternativamente desde dos o más fuentes (Media Tensión - MT o Alta Tensión - AT).

Sistemas de Identificación y Factores de Sobrecarga

Identificación de Elementos Eléctricos

Los sistemas de identificación se basan en:

• Número de ubicación.
• Número de orden y letra del grupo.
• Símbolo de procedencia, servicios y destino.
• Motor primario o auxiliar accionado.

Factores para Medir la Sobrecarga

1. Número de veces que se supera la intensidad nominal.
2. Tiempo que dura la sobrecarga.

Dispositivos de Control y Protección

Dispositivos de Control

• Pulsador
• Interruptor giratorio
• Interruptor principal
• Selector
• Conmutador
• Interruptor de límite
• Interruptor de flotador
• Presostato
• Termostato

Dispositivos de Protección

• Fusibles
• Interruptor Automático (Magnetotérmico)
• Interruptor Diferencial
• Selectividad de las Protecciones

Tipos de Protección y Funcionamiento

Funcionamiento del Interruptor Automático

Interruptor Automático

Abre el circuito bajo condiciones de cortocircuitos y sobrecargas.

Relé Magnético (Protección contra Cortocircuitos)

Protege de cortocircuitos. Al crecer la intensidad, la bobina crea un campo magnético que provoca la apertura del interruptor.

Relé Térmico (Protección contra Sobrecargas)

Protege de sobrecargas. La elevación de corriente calienta la lámina bimetálica por Efecto Joule, la cual se deforma y actúa sobre el interruptor.

Interruptor Diferencial

Protege a personas y equipos contra derivaciones a tierra.

Selectividad de las Protecciones

Coordinación de los dispositivos de corte automático para que un defecto en cualquier punto de la red sea eliminado únicamente por el interruptor colocado inmediatamente aguas arriba del defecto.

Tipos de Selectividad

• Selectividad Cronométrica: Aplicada para una misma sobreintensidad, basada en el tiempo de respuesta.
• Selectividad Amperimétrica: Aplicada en casos de cortocircuito, basada en el nivel de corriente.

Condiciones Generales de los Fusibles

Los fusibles deben cumplir las siguientes condiciones:

• Deben estar colocados sobre materiales aislantes.
• Deben estar construidos de forma que no proyecten metal al fundirse.
• Deben permitir su recambio bajo tensión sin peligro.
• Deben llevar marcadas las intensidades y tensiones nominales.

Tipos de Reguladores de Alternador

• Reguladores de componentes discretos.
• Reguladores de tecnología híbrida.