Proteccion De Sistemas Eléctricos

Introducción

Las instalaciones eléctricas industriales, por su tamaño y complejidad, son en ocasiones tan importantes como los sistemas eléctricos de potencia, el uso de las técnicas de análisis usadas en éstos, pueden ser aplicables también en las instalaciones del tipo industrial.

El análisis de los sistemas, es un conjunto de técnicas que se basan en las leyes fundamentales de la electricidad aplicables principalmente a circuitos trifásicos de corriente alterna. Estas técnicas facilitan el cálculo del comportamiento de los sistemas bajo condiciones específicas, para auxiliar en el diseño de nuevos sistemas, para rediseñar los sistemas existentes, o bien, para hacer ajustes y modificaciones a partes de las instalaciones.

Los estudios principales de análisis en instalaciones industriales incluyen:

• Estudios y cálculos de cortocircuito.

• Selección de dispositivos de protección.

• Coordinación de dispositivos de protección.

• Otros aspectos como: arranque de motores, estudios de caída de voltaje y corrección de factores de potencia.

El principal objetivo de este tipo de estudios es proporcionar a los técnicos una fuente de información simple y relativamente económica para instalaciones industriales y comerciales, de manera que se satisfagan los aspectos de:

• Seguridad.

• Confiabilidad de servicio.

• Calidad en el suministro de la energía.

• Diseño de instalaciones fáciles de operar y mantener.

• Facilidad en la ampliación cuando sea necesario.

• Costos iniciales y de operación mínimos.

Las condiciones de operación anormales contra las que se deben proteger los sistemas eléctricos son el cortocircuito y las sobrecargas.

El cortocircuito puede tener su origen en distintas formas, por ejemplo, falla: de aislamiento, fallas mecánicas en el equipo, fallas en el equipo por sobrecargas excesivas y repetitivas, etcétera.

Las sobrecargas se pueden presentar también por causas muy simples, como pueden ser instalaciones inapropiadas, operación incorrecta del equipo, por ejemplo, arranques frecuentes de motores, ventilación deficiente, período largos de arranque de motores.

En el diseño de sistemas eléctricos, se han desarrollado varias técnicas para minimizar los efectos de las anormalidades que ocurren en el mismo, de tal forma que se diseña el sistema para que sea capaz de:

a) Aislar rápidamente la porción afectada del sistema, de manera que se minimice el efecto y se mantenga el servicio tan normal como sea posible.

b) Reducir el valor de la corriente de cortocircuito, para reducir los daños potenciales al equipo o partes de la instalación.

c) Proveer al sistema, siempre que sea posible, de medio de recierre automático, para minimizar la duración de fallas de tipo transitorio.

De acuerdo con lo anterior, la función de un sistema de protección se puede definir como: "La detección y pronto aislamiento de la porción afectada del sistema, ya sea que ocurra en cortocircuito, o bien, en otra condición anormal que pueda producir daño a la parte afectada o a la carga que alimenta".

La coordinación, es la selección o ajuste, o ambas cosas, de los dispositivos de protección, para aislar la parte afectada del sistema cuando ocurre alguna anormalidad. Este aspecto se debe considerar en cualquier sistema eléctrico bien diseñado.

La protección de sistemas eléctricos es uno de los aspectos esenciales que deben ser considerados en el diseño y operación de las instalaciones eléctricas industriales.

Para aislar un cortocircuito o una sobrecarga, se requiere de la aplicación de equipo de protección que pueda cumplir con ambas funciones, para desconectar la parte afectada del sistema.

En algunos casos, el elemento sensor y el dispositivo de interrupción son elementos completamente separados e interconectados sólo por los cables de control; en otros, los sensores y los dispositivos de interrupción se encuentran en un mismo dispositivo. Un fusible cumple con ambas funciones, es un elemento sensor y de interrupción, se conecta en serie con el circuito y responde a los efectos térmicos producidos por la circulación de corriente a través del mismo.

Los interruptores son sólo dispositivos de interrupción que se deben usar necesariamente con elementos sensores (relevadores).

DISPOSITIVOS Y REQUERIMIENTOS PARA LA PROTECCION DE SISTEMAS

Los sistemas eléctricos están diseñados para suministrar en forma continua la energía eléctrica a los equipos o dispositivos que deben ser alimentados. por lo que la confiabilidad del servicio es un aspecto que resulta muy importante. Por ejemplo. la alimentación a las computadoras con bancos de memoria o a los servicios médicos y áreas experimentales, requieren de un servicio ininterrumpido para obtener los resultados esperados, existen otras áreas con cargas similares que son completamente dependientes del servicio proporcionado. El gran riesgo a estos servicios está en que el flujo de corriente tenga un valor mayor que el esperado, de la corriente que debe circular por el mismo. Estas corrientes se conocen por lo general como "sobrecorrientes". se originan por distintas causas. pero para fines prácticos se clasifican como: sobrecargas y cortocircuitos.

SOBRECARGAS. Las sobrecargas se definen como corrientes que son mayores que

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