INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD ZACATENCO INGENIERÍA ELÉCTRICA EQUIPO ELÉCTRICO ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIÓN. INTEGRANTES: De la Garza Herrera Julio César López Cedillo Hector Raul López Campos José Julián Salgado Angel Humberto Vazquez Cielo Jesús Alejandro PROFESOR: JOSE LUIS CANCHOLA FLORES GRUPO: 5EM1 BOLETA: 2021302368 2019302769 2020620160 2021300039 2020300923 Contenido 1.- Mufas conexión de las líneas de suministro a la alimentación de la subestación e identificación. .............................................................. 3 Equipo de medición de compañía suministradora de energía eléctrica............................................................................................................. 3 Transformador de potencial. ............................................................................................................................................................................... 4 Transformadores de corriente............................................................................................................................................................................. 4 Transformadores de potencia. ............................................................................................................................................................................ 5 Banco de capacitores.......................................................................................................................................................................................... 6 Transformador auxiliar y de servicios. ................................................................................................................................................................ 6 Interruptor de potencia. ....................................................................................................................................................................................... 7 Restaurador......................................................................................................................................................................................................... 8 Cuchillas fusibles. ............................................................................................................................................................................................... 8 Cuchillas desconectadoras. ................................................................................................................................................................................ 9 Cuchillas de prueba. ........................................................................................................................................................................................... 9 Cuchillas de paso. ............................................................................................................................................................................................. 10 Apartarrayos. ..................................................................................................................................................................................................... 10 Pararrayos. ........................................................................................................................................................................................................ 11 Tableros de control. .......................................................................................................................................................................................... 11 Relevadores tensión, corriente, fallas tierra, fases, secuencia diferencial. ..................................................................................................... 12 Aisladores.......................................................................................................................................................................................................... 13 Electrobuses...................................................................................................................................................................................................... 14 Cables de energía en potencia. ..................................................................................................................................................................... 14 Cables de control. ............................................................................................................................................................................................. 15 Alumbrado. ........................................................................................................................................................................................................ 15 Estructuras y secciones. ................................................................................................................................................................................... 16 Soportes de equipos. ........................................................................................................................................................................................ 16 Herrajes. ............................................................................................................................................................................................................ 17 Los requisitos específicos a tener en cuenta son: ............................................................................................................................................ 17 Sistema de tierras. ............................................................................................................................................................................................ 17 Intercomunicación. (carrier o fibra óptica) ........................................................................................................................................................ 18 Carrier. .............................................................................................................................................................................................................. 18 Fibra óptica........................................................................................................................................................................................................ 19 Trincheras, conductos, drenajes. ...................................................................................................................................................................... 20 Cercas. .............................................................................................................................................................................................................. 23 Equipo contra incendios. ................................................................................................................................................................................... 24 Fosa de conexiones de alambrado y sistemas auxiliares. Pértigas, herramientas, etc. ................................................................................. 25 Barras. ............................................................................................................................................................................................................... 26 Placa de bornes de medición............................................................................................................................................................................ 26 Regulador electrónico de tensión MK20, MK-30 u otros. ................................................................................................................................. 27 Cambiador de derivaciones motorizado. .......................................................................................................................................................... 28 Relatorío. ........................................................................................................................................................................................................... 28 Cuarto de baterías. ........................................................................................................................................................................................... 28 Cuarto de tableros o estación. .......................................................................................................................................................................... 29 Diagrama eléctrico. ........................................................................................................................................................................................... 30 Lámparas de tablero y diagrama electrico ....................................................................................................................................................... 30 Medidas de seguridad. ...................................................................................................................................................................................... 31 Equipos Eléctricos que son constitutivos en una Subestación Eléctrica. 1.- Mufas conexión de las líneas de suministro a la alimentación de la subestación e identificación. Es el punto de entrada de la línea eléctrica a la casa o instalación. Se trata de un tubo metálico de forma curvada cuyo extremo superior apunta hacia abajo para impedir que, al llover, el agua ingrese a la instalación. Desde la mufa se extiende un cable metálico de alto calibre unido al poste. El cable eléctrico discurre por el cable metálico hasta llegar a la mufa. Una vez asegurado el cable eléctrico, éste se introduce a través de la boca de la mufa, y se pasa por el tubo que está enroscado con la mufa, hasta llegar al medidor de electricidad. Equipo de medición de compañía suministradora de energía eléctrica. Voltímetro. La función del voltímetro en las mediciones eléctricas es la medir el valor de la tensión que hay en la instalación eléctrica. Este valor de medición se realiza en voltios y sus variantes como el megavoltio, el kilovoltio, milivoltio o microvoltio. Amperímetro. Es un instrumento para medir la intensidad de la corriente eléctrica. Se usa dependiendo del tipo de corriente de la instalación, siendo comúnmente utilizado en tipos de corriente continua, no alterna. Su unidad de medida es el amperio y sus variantes como el miliamperio y microamperio. Ohmímetro. Se trata de una fusión entre el amperímetro y el voltímetro, aunque dispone de una batería y una resistencia. Su función es la de reflejar el valor óhmico de una resistencia que desconocemos y así medir la continuidad eléctrica del conductor e identificar posibles averías en los circuitos eléctricos de la instalación. Multímetro. El Multímetro funciona con los parámetros combinados del Ohmímetro, Amperímetro y el Voltímetro. Podemos diferenciar entre un Multímetro digital o analógico. Esta máquina de medición permite elegir distintas funciones según el tipo de corriente que se va a medir. Osciloscopio. Esta máquina de medición eléctrica es un instrumento para medir la intensidad de la corriente a través de representaciones gráficas. Gracias a ello, esta máquina de medición nos permite identificar de forma clara y rápida cualquier incidente en la corriente eléctrica identificando el circuito afectado. Transformador de potencial. El transformador de potencial es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensión. Tiene una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados. El transformador de potencial funciona de acuerdo al mismo principio de otros transformadores. Convierte voltajes de mayor a menor. Tomará los miles de voltios detrás de los sistemas de transmisión de energía y disminuirá el voltaje hacia algo que los medidores puedan manejar. Estos transformadores funcionan para sistemas monofásicos y trifásicos, y están unidos en un punto donde es conveniente medir el voltaje. Transformadores de corriente. Los transformadores de corriente (TC o CT por sus siglas en inglés) son transformadores utilizados para aumentar o disminuir una corriente alterna (AC). Produce una corriente en el devanado secundario proporcional a la corriente del primario. Los transformadores de corriente se pueden montar en las bornas de baja o alta tensión de un transformador de potencia. Es muy común encontrar varios transformadores de corriente juntos. Por ejemplo, los dispositivos de protección y medida pueden usar transformadores de corriente por separado para aislar los circuitos de medida y protección y permitir transformadores de corriente con diferentes características (clase de precisión, capacidad de carga) que requieren dichos dispositivos. Transformadores de potencia. Los transformadores eléctricos de potencia sirven para variar los valores de tensión de un circuito de corriente alterna, manteniendo su potencia. Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética. La especificación más importante de un transformador de potencia es el aislamiento galvánico del transformador principal a secundario, que se suele especificar en kV. Este es un aspecto de seguridad fundamental en la protección de los seres humanos de condiciones de falla de tierra potencialmente letales. Banco de capacitores. Los bancos capacitores son utilizados para mejorar la potencia de una o más cargas, en donde su potencia es constante. Cada banco capacitor se fabrica de acuerdo con el sistema, para aprovecharlo al máximo. Está conformado por dos elementos, por los cuales se conduce energía para alimentar un circuito eléctrico. Existen diferentes tipos de bancos capacitores dependiendo el uso que se les quiera dar. Estos además de ayudar a regular la potencia de la energía, tienen muchas otras ventajas. 1.- Disminuye el desgaste prematuro de los equipos de baja tensión. 2.- Regula y disminuye la tensión. 3.- Disminuye las pérdidas en el sistema generadas por el calentamiento. 4.- Ayudan a la liberación de capacidad en el sistema. 5.- Cuentan con un diseño compacto que facilita la instalación. Transformador auxiliar y de servicios. Los Transformadores de Tensión para Servicios Auxiliares (PVT o SSVT) se utilizan para suministrar energía de baja tensión directamente desde una línea de alta tensión hasta 550kV, además los transformadores para Servicios Auxiliares combinan los beneficios de un transformador de potencial con aplicaciones de un transformador de distribución. Su principal aplicación es el suministro eléctrico para los servicios auxiliares de subestaciones (de conmutación, renovables y convencionales). También permite asegurar el suministro eléctrico en zonas rurales aisladas, torres de comunicación en áreas remotas y en zonas con necesidades temporales de suministro eléctrico. Las principales ventajas de los Transformadores de Tensión para Servicios Auxiliares son: ● Diseño robusto ● Rentabilidad ● Sin coste de mantenimiento ● Suministro eléctrico fiable ● Flexibilidad en el diseño ● Alto rendimiento sísmico Interruptor de potencia. El interruptor de potencia es un dispositivo electromecánico cuya función principal es la de conectar y desconectar circuitos eléctricos bajo condiciones normales o de falla. Adicionalmente se debe considerar que los interruptores deben tener también la capacidad de efectuar recierres, cuando sea una función requerida por el sistema. Se requiere que cualquier interruptor de potencia, sin tomar en cuenta su aplicación particular, efectúe cuatro operaciones fundamentales: ● Cerrado, debe ser un conductor ideal. ● Abierto, debe ser un aislador ideal. ● Cerrado, debe ser capaz de interrumpir la corriente a que fue diseñado, rápidamente y en cualquier instante, sin producir sobre voltajes peligrosos. ● Abierto, debe ser capaz de cerrar rápidamente y en cualquier instante, bajo corrientes de falla, sin soldarse los contactos por las altas temperaturas. Restaurador. Es un equipo de protección y seccionamiento auto-controlado, cuya característica principal es la de interrumpir corrientes de falla utilizando una predeterminada secuencia de operaciones de cierres y apertura de acuerdo con las curvas de tiempocorriente definidas, con la finalidad de llevar a cabo una coordinación adecuada con otros dispositivos ubicados en el mismo circuito. Este incluye un conjunto de elementos de control necesarios para detectar sobrecorrientes y controlar la operación del restaurador. El sistema está conformado por contactos principales, medio aislante, medio de interrupción, aislamiento externo, TC´s o, sensores de voltaje, mecanismo de operación, tanque o base soporte. Cuchillas fusibles. Este tipo de cuchillas abren al presentarse una sobrecorriente. Este tipo de cuchillas tienen internamente un elemento fusible calibrado para que con determinada corriente alcance su punto de fusión e interrumpa el paso de la corriente eléctrica a través de él. Para restablecer es necesario reponer el elemento fusible a la cuchilla y volver a conectar. Las cuchillas fusibles son por lo general de operación unipolar, en caso de fundirse únicamente una fase, únicamente ésta es repuesta y no necesariamente se tienen que abrir las demás fases. Cuchillas desconectadoras. Las cuchillas desconectadoras tripolares, son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación o bien de mantenimiento. La misión de estos aparatos es la de aislar tramos de circuitos de una forma visible. Las cuchillas desconectadoras se pueden clasificar, de la manera más básica, atendiendo al tipo de circuito donde se instalarán: esto es: monofásicos o trifásicos. Esto ha de influir en que tengan uno o tres polos o puntos de contacto. Hay que recordar que en las redes trifásicas, las tres fases deben estar desconectadas para evitar problemas de baja tensión si sólo funcionan dos fases, así que se debe usar cuchillas multipolares que efectúen una desconexión simultánea. Cuchillas de prueba. Son elementos que se usan para desconectar y conectar secciones de la red en caso de necesidad. Esencialmente son interruptores mecánicos que desconectan físicamente una sección de la red eléctrica, aunque ya algún fusible o disyuntor haya efectuado una desconexión previa. La razón de esto es proporcionar a la red un modo adicional de desconexión, que además sea visible, para aumentar el nivel de seguridad en las operaciones de reparación y mantenimiento. Cuchillas de paso. Son interruptores que se utilizan ya sea en el lado de alta o de baja tensión, sirven como protección para el transformador o el equipo asociado ya que pueden seccionarse en caso de emergencia. Sirven para desconectar físicamente un circuito eléctrico. Por lo general se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga hasta ciertos límites. Apartarrayos. Es un dispositivo que se encuentra conectado permanentemente en el sistema, opera cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. Su principio general de operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuya operación está determinada de antemano de acuerdo a la tensión a la que va a operar. Su principal elemento activo son los varistores de óxido metálico cuya característica principal es su no linealidad. Cuando está trabajando a voltaje nominal, la corriente que fluye a través de este es de aproximadamente 1 mA. A medida que el voltaje aumenta, su resistencia disminuye drásticamente, permitiendo que fluya más corriente y que la energía del sobrevoltaje se drene a tierra. Dicho dispositivo nos permite proteger las instalaciones contra sobretensiones de tipo atmosférico. La función del apartarrayos no es eliminar las ondas de sobretensión presentadas durante las descargas atmosféricas, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales para las máquinas del sistema. Pararrayos. Los pararrayos o puntas de descarga son dispositivos de protección. Consisten en una varilla de material conductor con terminación en punta. Estas varillas se conectan a la red de tierras. El método de los pararrayos es que al existir descargas en la atmósfera, proporcionarles un camino de muy baja impedancia a fin de que se garantice que en caso de ocurrir una descarga, ésta se vaya a tierra a través de las puntas y no a través de otros elementos en donde pudieran ocurrir desgracias que lamentar. Un pararrayos es un instrumento cuyo objetivo es ionizar el aire circundante para atraer un rayo. Al incidir el rayo sobre el pararrayos, este dirige la energía hacia el sistema de puesta a tierra (SPT) por medio de las bajadas. Tableros de control. Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico. Estos tableros de electricidad deben cumplir con una serie de normas que garanticen el funcionamiento adecuado y el suministro de energía correcto. Así, con un flujo correcto de distribución de energía se puede asegurar la seguridad de las instalaciones que presenten un tablero industrial. Relevadores tensión, corriente, fallas tierra, fases, secuencia diferencial. El relevador o relé es un dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes Estos funcionan con un electroimán que hace girar la armadura verticalmente al ser alimentada, cambiando el estado de los contactos: contactos NA o NC (normal abierto o normal cerrado). Si la bobina del relé se energiza, el contacto NA se cerrará, mientras que el contacto NC se abrirá. Existen diferentes tipos de Relevadores, y los que más destacan son: ● Relavadores Electromecánicos Convencionales ● Relevadores de Estado Sólido ● Relevadores de Núcleo Móvil ● Relevadores Polarizados ● Relevadores Tipo Reed Aisladores. Son los soportes aislantes usados para fijar las líneas de transmisión o de distribución a postes y torres de transmisión, estos permiten que el cable que conduce la electricidad pase por las torres, pero sin tocarlas. La tensión debe ser soportada por el material aislante como la superficie del mismo y el aire que le rodea. Por ello, algunas de las características de los diferentes tipos de aisladores son: ● Adecuada tensión de contorneamiento; una disposición idónea para que la tensión de contorneamiento tenga valores elevados y no produzca descargas que vayan entre los conductores y el apoyo a través de los propios aisladores. ● Una tensión de perforación adecuada; es el factor en el que la rigidez dieléctrica muestra valores suficientes para que la tensión de perforación sea lo más elevada que se pueda. ● Ausencia de deterioro; a lo largo de la vida útil de la propia línea. ● Resistencia combinada idónea; para soportar pruebas técnicas, mecánicas y eléctricas. ● Resistencia frente a las temperaturas; tanto a la hora de afrontar sus cambios como a la hora de resistir condiciones de intemperie. Existen dos tipos principales de aisladores y dos materiales principales, los cuales son: ● Aisladores de disco; normalmente se emplean para tensiones medias y bajas, y están fabricados en porcelana o vidrio, y se pueden encontrar de forma encadenada. ● Aisladores de barra; están indicados para tensiones elevadas, tienen forma alargada que pueden resistir flexión y compresión a niveles elevados, y suelen ser de porcelana o composiciones mixtas. ● Aisladores de porcelana; una de las cualidades más valiosas para los tipos de aisladores de porcelana es que son muy resistentes a compresión. Es el material más empleado en instalaciones de líneas eléctricas aéreas. ● Aisladores de vidrio; el vidrio es un material de gran dureza. Al mismo tiempo, presenta una gran resistencia mecánica y a los cambios de temperatura. Además, tiene un coste inferior a la porcelana por lo que es muy empleado en las instalaciones de numerosos países e infraestructuras públicas. Electrobuses. Hay muchos diferentes sistemas de bus eléctrico y esquemas disponibles, pero la selección de un esquema particular depende del voltaje del sistema, la posición de la subestación en el sistema de energía eléctrica, la flexibilidad necesaria en el sistema y el costo que se debe gastar. Los criterios principales que deben considerarse durante la selección de un autobús en particular: Esquema de arreglo de barras ● ● ● ● ● Simplicidad del sistema. Fácil mantenimiento de diferentes equipos. Minimizando el corte durante el mantenimiento. Provisiones futuras de ampliación con crecimiento de la demanda. Optimización de la selección del esquema de disposición de la barra de bus para que ofrezca el máximo rendimiento del sistema. Algunos de los arreglos más ocupados son lo siguientes: ● ● ● ● ● Sistema de bus único Sistema de Bus único con seccionalizador de bus Sistema de bus doble Sistema de bus de doble interruptor Sistema de bus principal y de transferencia Cables de energía en potencia. Los cables de potencia son utilizados principalmente de manera flexible, con movimientos intermitentes y en charolas, tuberías enterradas, enterrados directamente, a la intemperie con humedad o presencia de agua. Los cables de potencia también son utilizados para la distribución de energía en redes de baja tensión y media tensión, para botonera y transmisión de potencia a equipo portátil. Los cables de poder son básicamente usados como cables de alimentación de energía por ello tienden a ser de calibres robustos y dependiendo el ambiente de instalación, estos tendrán recubrimientos específicos para soportar el desgaste del uso. Cables de control. Los cables para Control, son cables multiconductores que transportan señales eléctricas, usadas para monitorear o controlar sistemas eléctricos de potencia y sus procesos asociados, como: transformadores de corriente, transformadores de potencial, relés interruptores, equipos de medición, entre otros. Los cables para Instrumentación y Control trabajan en equipo para poder entregar de manera confiable información tomada desde los sensores en proceso y la información procesada por el PLC o equipo analizador de señales. Usualmente en un cable para Instrumentación y Control el conductor es fabricado en cobre o cobre estañado, y poseen una pantalla general que rodea todos los conductores. Para seleccionar de manera correcta el aislante que va a tener el cable de control, se tienen que tener en cuenta los siguientes puntos. ● Constantes de Resistencia de Aislamiento y Resistencia Dieléctrica ● Temperatura de Servicio ● Flexibilidad ● Comportamiento Frente al Fuego ● Resistencia a los Hidrocarburos Alumbrado. Los sistemas de control lumínico son dispositivos que se utilizan para controlar la cantidad y calidad de luz que se distribuye en el espacio y tiempo en diferentes lugares, naves, empresas, etc. Se utilizan para reducir, ampliar y regular la intensidad y calidez de la luz. Tener en cuenta cada estancia a iluminar, es muy importante a la hora de instalar un sistema de control lumínico. Saber qué trabajo se hace es determinante, ya que hay que adaptar la luz a los trabajadores y al trabajo a realizar, para evitar posibles accidentes y para conseguir un ahorro energético. Estructuras y secciones. Pórticos. Estructuras modulares compuestas por perfiles angulares triangulares de acero galvanizado totalmente atornillados. Están compuestos por vigas y columnas, y tienen como misión soportar el tendido eléctrico en la subestación eléctrica. ● Ofrecer una gran variedad de configuraciones posibles, totalmente compatibles entre sí. ● La disponibilidad de geometrías válidas para cualquier rango de tensión eléctrica (30kV400 kV). ● Tener la capacidad de acoplarse a estructuras existentes, para posibles ampliaciones. ● Su sencillo diseño, que permite una rápida ejecución del montaje. ● Fijación al terreno a través de pernos metálicos. Soportes de equipos. Compuestos de igual modo por angulares metálicos atornillados, están diseñados para soportar los diferentes equipos que conforman las subestaciones eléctricas, tanto monopolares como tripolares. ● Versatilidad de geometrías y alturas. ● Sencilla fijación de equipos al soporte, adaptable a los detalles constructivos particulares de cada proveedor. ● Habilitados para la instalación y fácil acceso a todos los accesorios complementarios para maniobra y mantenimiento: cajas de accionamiento, contadores, cajas de registro, etc. ● Su económica fijación al terreno mediante pernos metálicos. Herrajes. Los Herrajes eléctricos consisten en alambres con forma helicoidal que proporcionan la fuerza necesaria para retener el conductor o cable de tierra por su propio apriete. En razón de los materiales eléctricos utilizados y de su proceso de fabricación y acabado, éstos deberán resultar inalterables en el tiempo y clima. La elección adecuada de los materiales para herrajes eléctricos deberán realizarse teniendo en cuenta que no puede permitirse la puesta en contacto de materiales cuya diferencia de potencial puede originar corrosiones de naturaleza electrolítica. Los materiales férreos, salvo el acero inoxidable, deberá protegerse mediante galvanizado en caliente. Los requisitos específicos a tener en cuenta son: • Los herrajes eléctricos deberán soportar grandes cargas de tracción • Los herrajes eléctricos deberán ser de un material compatible con el cable • Los herrajes eléctricos se dispondrán en la parte superior del apoyo En las líneas eléctricas aéreas de alta tensión también se utilizan para la fijación de los aisladores al apoyo y al conductor, los de fijación del cable de tierra al apoyo, los elementos de protección eléctrica de los aisladores y los accesorios del conductor, como separadores, antivibradores, etc. Sistema de tierras. Una instalación de puesta a tierra es la unión eléctrica con la tierra, de una parte, de un circuito eléctrico o de una parte conductora no perteneciente al mismo, definida también como el conjunto formado por electrodos y malla de tierra que conecta a los elementos que deban estar puestos a tierra en una instalación eléctrica, que para este caso será el de una subestación eléctrica de distribución tipo exterior. Una instalación de puesta a tierra es aquella instalación eléctrica que tiene como misión derivar corriente hacia tierra, o bien establecer contacto con ella; las comentes involucradas pueden ser de naturaleza estacionaria, de alta frecuencia o electromagnética en forma de impulsos, corrientes que pueden ser originadas durante el funcionamiento de un sistema técnico hecho por el hombre o causado por un fenómeno natural. Se demuestra por otra parte, que la puesta a tierra más elemental satisface los requisitos para considerarse sistema, por tanto, se establece que una instalación de puesta a tierra es realmente un sistema de puesta a tierra. Por esta razón toda subestación eléctrica deberá disponer de una protección o instalación de tierra, diseñada en forma tal que en ningún punto normalmente accesible del interior o exterior do la misma donde las personas puedan circular o permanecer, exista el riesgo de que puedan estar sometidas a una tensión peligrosa durante cualquier falla de la instalación o red unida a ella. Intercomunicación. (carrier o fibra óptica) Carrier. Este es un sistema de comunicación mediante el cual la propia línea de transmisión se usa como un circuito de comunicación, las señales se aplican a las tres fases a través de redes de circuitos Inductivos-Capacitivos, y divisores de voltaje, operando con rangos de frecuencia que pueden ir de 30 a 300 kHz. Las señales se restringen a la línea por filtros de bloqueo en cada extremo de la línea de transmisión y que se conocen como “trampas de línea” (trampas de onda). El sistema Carrier se compone de los siguientes elementos: a) Unidad emisora-receptora (con una gama de frecuencias comprendida entre los 30 y 250 kHz). b) La unidad sintonizadora, sirve para efectuar la sintonización de la línea a la frecuencia deseada. c) Un condensador de alta tensión de acoplamiento para la introducción de la frecuencia Carrier a la línea. Con el equipo de comunicación Carrier, la energía de radiofrecuencia se acopla a la línea de transmisión de potencia eléctrica por medio de un capacitor como se muestra en la figura: Dónde: ● Capacitor de acoplamiento: es un conjunto de capacitores en serie montados dentro de una porcelana cilíndrica de dimensiones apropiadas al nivel de tensión empleado. ● El reactor en derivación: tiene entre otras, la función de proporcionar una trayectoria de baja impedancia para el flujo de corriente y así minimizar el voltaje del punto de conexión a tierra. ● El sintonizador de línea: consiste esencialmente de una inductancia variable para ajustar el transmisor y el receptor al capacitor de acoplamiento y a la línea de transmisión ● La trampa de onda (trampa de línea): se ajusta para ofrecer una alta impedancia al flujo de corriente, a la frecuencia del sistema y tiene básicamente dos funciones: 1) Reducir las interferencias con canales de comunicación vecinos o equipos Carrier cercanos. 2) Prevenir una falla externa cortocircuitando la señal del Carrier en la línea de transmisión protegida. Fibra óptica. La fibra óptica es una guía de ondas dieléctrica que opera a frecuencias ópticas. La información es transmitida como radiación óptica, así la transmisión está basada en el concepto de reflexión total. Una característica importante es la inmunidad a la interferencia electromagnética y a la intrusión, y no producen interferencias. Tienen un gran ancho de banda y alcance, soporta velocidades de Gigabits/s en decenas de Kms, sin equipos adicionales. Algunas características son: ● Tamaño y peso reducido. ● Necesitan transconductores (dispositivos optoelectrónicos) ● La amplificación y “routing” o distribución es más complicada. Estructura de la fibra óptica. Cada filamento consta de un núcleo central de plástico o cristal (óxido de silicio y germanio) con un alto índice de refracción, rodeado de una capa de un material similar con un índice de refracción ligeramente menor, como se ve en la figura 2.4. Cuando la luz llega a una superficie que limita con un índice de refracción menor, se refleja en gran parte, cuanto mayor sea la diferencia de índices y mayor el ángulo de incidencia se habla entonces de reflexión interna total. En el interior de una fibra óptica, la luz se va reflejando contra las paredes en ángulos muy abiertos, de tal forma que prácticamente avanza por su centro. De este modo, se pueden guiar las señales luminosas, sin pérdidas aun en largas distancias. Las ventajas principales que ofrece la fibra óptica con respecto a otros sistemas de comunicación son los siguientes: ● No tiene interferencia con otros sistemas de comunicación. ● No se afecta por condiciones ambientales (descargas atmosféricas, tormentas eléctricas, etc.). La fibra óptica para líneas de comunicación es normalmente una fibra de vidrio muy delgada que tiene un diámetro de 100 a 200 micrómetros (1𝑥10−6𝑚) y tiene la particularidad de tener una baja atenuación. Trincheras, conductos, drenajes. Trincheras. Las trincheras son canalizaciones construidas a base de muros de concreto armado y cuyo propósito consiste en canalizar y resguardar el cableado de protección, control, comunicaciones y fuerza de una subestación. Cada trinchera debe contar con dos secciones, una para canalizar el cableado de protección, control y comunicaciones (cable de control), y otra para canalizar el cableado de fuerza (cable de fuerza). Para canalizar el cableado de una subestación se deben emplear algunos de los tipos de trinchera que se describen a continuación: a) Trinchera Tipo I: - la sección transversal para el cable de control es de 30 cm de ancho por 30 cm de altura, - la sección transversal para el cable de fuerza es de 30 cm de ancho por 30 cm de altura. b) Trinchera Tipo II: - la sección transversal para el cable de control es de 60 cm de ancho por 40 cm de altura, - la sección transversal para el cable de fuerza es de 30 cm de ancho por 40 cm de altura. c) Trinchera Tipo III: - la sección transversal para el cable de control es de 30 cm de ancho por 40 cm de altura, - la sección transversal para el cable de fuerza es de 30 cm de ancho por 40 cm de altura, - Incluye soportes para que los cables no obstaculicen el flujo de agua a drenar. d) Trinchera Tipo IV: - la sección transversal para el cable de control es de 60 cm de ancho por 50 cm de altura, - la sección transversal para el cable de fuerza es de 30 cm de ancho por 50 cm de altura, - Incluye soportes para que los cables no obstaculicen el flujo de agua a drenar. Para canalizar el cableado en ramales principales, se deben emplear las trincheras tipo II o IV, en tanto que para canalizar el cableado en ramales derivados, se deben emplear las trincheras tipo I y III. La definición de los tipos de trinchera a emplear se debe indicar en las Características Particulares. Con base en el plano de disposición de equipo, el Contratista debe seleccionar las trayectorias más adecuadas de las trincheras considerando que éstas no crucen por áreas destinadas para ampliaciones futuras. El trazo de las trayectorias y trincheras debe ser en tramos rectos, cuidando que no sea en paralelo a las barras de potencia y los cambios de dirección deben ser entre 45 y 60 preferentemente, respetando el radio de curvatura de los conductores. Conductores. Un conductor (o conductor eléctrico) se define como un objeto o tipo de material que permite que el flujo de carga (corriente eléctrica) fluya a través de ellos en una o más direcciones. Los materiales hechos de metal son conductores eléctricos habituales, ya que los metales tienen una alta conductancia y una baja resistencia. Los conductores eléctricos permiten que los electrones fluyan entre los átomos de ese material con velocidad de deriva en la banda de conducción. Los conductores eléctricos pueden ser metales, aleaciones metálicas, electrolitos o algunos no metales como el grafito y un polímero conductor. Estos materiales permiten que la electricidad (es decir, el flujo de carga) pase a través de ellos fácilmente. La propiedad de los conductores de «conducir» la electricidad se llama conductividad. Estos materiales ofrecen menos oposición o «resistencia» al flujo de cargas. Los materiales conductores permiten una fácil transferencia de carga debido al libre movimiento de los electrones a través de ellos. Sea cual sea el conductor eléctrico elegido, las funciones de este elemento son las siguientes: - - Conducir la electricidad desde un punto a otro (es decir, transmitir electrones a través del cobre o el oro, permitiendo que los electrones fluyan a causa de la diferencia de potencial). Crear campos electromagnéticos al apoyarse en bobinas y electroimanes para tal fin. Modificar la tensión al constituir diferentes transformadores. Drenajes. Estos sistemas tienen como fin proteger a las instalaciones frente a lluvias intensas que podrían comprometer la estabilidad del suelo. El diseño se basa en estudios hidrológicos e hidráulicos y considera una red de canaletas que evacúan el agua agotando los distintos frentes de manera de alejar el agua de los equipos principales. El sistema tiene la capacidad de evacuar el agua generada por una lluvia de gran intensidad que se produce durante el periodo de retorno establecido para el proyecto (tormenta de diseño). El sistema de drenaje está compuesto por zanjas de sección trapezoidal tipo, en cuyo fondo se instala el ducto de drenaje tipo “drenaflex” o equivalente, que corresponde a una tubería que permite la infiltración hacia su interior en toda su longitud. Cercas. La cerca perimetral para la subestación eléctrica puede ser de malla ciclónica o malla de seguridad triple nudo. El objetivo principal es delimitar exclusivamente el área total del predio de la subestación eléctrica, evitando la invasión al predio de personas y vehículos ajenos a CFE y no debe utilizarse para delimitar el área eléctrica de una subestación. La subestación eléctrica, ubicada en áreas donde se perciben indicios de vandalismo, se debe instalar una concertina para brindar mayor seguridad con este tipo de cercado. Equipo contra incendios. Un equipo contra incendio es un conjunto de equipos y dispositivos que se utilizan para la prevención, control y combate de incendios. Un sistema de protección contra incendio es una medida tecnológica de seguridad que se instala en cualquier construcción, institución, organización, para alertar sobre cualquier existencia de fuego y actúan para minimizar las pérdidas que este pueda causar. Los principales objetivos de estos sistemas son: ● ● ● ● ● Evitar la expansión de fuego. Minimizar los riegos de vida. Facilitar las labores del personal de Bomberos. Facilitar la mayor evacuación de personal. Minimizar las pérdidas del edificio. Sistemas manuales de extinción de incendios. - Extinguidores: La cantidad, tipo y ubicación de extinguidores portátiles a instalar en cada subestación será de acuerdo a la Norma. - Red de hidrantes: de acuerdo a la normativa vigente se instalará una red de hidrantes para la alimentación de los equipos de los cuerpos de bomberos de forma tal que la distancia máxima de un hidrante a cada riesgo no supere los 25 m. - Bocas de impulsión: Se deberá prever la colocación de bocas de impulsión. - Generadores de espuma: Se dispondrá de equipos portátiles que producen la mezcla de un agente espumógeno con agua por efecto venturi. Dado que la espuma es conductora de electricidad, su aplicación deberá realizarse únicamente sobre instalaciones desenergizadas. - Cuerpo de Bomberos: Se deberá contar con apoyo de personal capacitado. - Reserva de agua: En las subestaciones se recomienda la construcción de un tanque de reserva de agua para uso exclusivo de bomberos. Fosa de conexiones de alambrado y sistemas auxiliares. Pértigas, herramientas, etc. Conjunto de elementos arquitectónicos verticales y estructurales, prefabricados o construidos con materiales propios de la región, cuya finalidad es delimitar el predio de la subestación eléctrica. La función principal es: 1.- Delimitar el predio de la subestación eléctrica. 2.- Resguardar la subestación eléctrica del vandalismo. 3.- Mitigar el impacto auditivo por la emisión de ruidos e impacto visual que se generen por la operación de la subestación eléctrica. 4.- Evitar la entrada de personas y vehículos ajenos a CFE. 5.- Proteger la entrada de la fauna propia de la región. El diseño de una barda para la subestación eléctrica, obedece primordialmente a la topografía y características del terreno, así como de su ubicación. La subestación eléctrica que se ubique en área urbana o suburbana, debe tener una barda con una altura recomendable de 3 m, salvo que las condiciones orográficas del sitio motiven una altura diferente, anteponiendo siempre la seguridad de la subestación. La barda debe ser acorde al entorno arquitectónico de la zona. Con la intención de plantear un diseño estructural adecuado para cada proyecto de bardas es necesario contar previamente con el estudio geotécnico del suelo, que nos permita conocer sus propiedades físicas, químicas y mecánicas, información que, aunada al conocimiento de los niveles freáticos, serán la base sobre la cual se planteará el diseño de su cimentación. El diseño de la cimentación de la barda de las subestaciones eléctricas debe ser resuelto por un especialista en cálculo estructural, a quien necesariamente deberá proporcionársele, adicionalmente a la información detallada en el párrafo anterior, el estudio topográfico, el proyecto de terracerías y el diseño arquitectónico de la barda. El especialista en cálculo estructural será el responsable de aplicar los criterios indicados en la sección “6.6 Cimentaciones” del presente Manual, así como los reglamentos de construcción y las normas técnicas complementarias que apliquen, y que le permitan justificar la solución de cimentación que elija para cada caso y que pudieran ser entre otros: zapatas aisladas, zapatas corridas, pilas o pilotes. Los elementos que rigidizan las bardas, tales como castillos, dalas y cadenas, deberán ser de concreto reforzado, cuyas dimensiones, resistencia y área de acero deberán plantearse en función del análisis que el especialista en cálculo estructural realice. Para la construcción de muros, éstos deben ser de tabicón, bloque de concreto sólido, tabique de barro rojo recocido, o elementos prefabricados de concreto reforzado. Como protección adicional al vandalismo, se debe incluir en la parte superior del muro la instalación de bayonetas con alambre de púas y obstáculos de cuchillas (concertinas de seguridad). En ciudades se recomienda el uso de elementos de seguridad con menor impacto visual, como sistemas modulares prefabricados de acero con puntas punzocortantes de alta calidad. Barras. También conocidas como barras conductoras (bus), se le da el nombre a todo lo referente a la estructura eléctrica a la cual todas las líneas y transformadores están conectados. El diseño de la estructura debe cumplir con mecanismos que soporten fuerzas grandes debido al resultado de los campos producidos por altas corrientes de cortocircuito. Existen dos tipos de enlazado: abierto y cerrado. El bus cerrado es usado cuando la subestación está localizada en algún edificio o lugar abierto donde el espacio es vital y limitado. Para ello se utilizan aisladores para permitir reducir el espacio entre las fases energizadas. Placa de bornes de medición. Son los contactos que se utilizan para derivar la energía producida por una pila hacia dispositivos como baterías, motores u otros aparatos eléctricos. De este modo, los cables alimentan con electricidad a los terminales para permitir su funcionamiento óptimo. Las bornas de derivación son bornas especialmente diseñadas para redes eléctricas y sistemas de cableado de baja tensión que permiten la derivación de la corriente eléctrica hacia otro cable. Los bornes de conexión son componentes y sistemas cuya función principal es garantizar la seguridad y asegurar las conexiones del conductor eléctrico y mecánico. Regulador electrónico de tensión MK20, MK-30 u otros. Este regulador está pensado y diseñado para evitar las saturaciones repentinas de corriente eléctrica cuando existe una falla en el sistema de red eléctrica y ésta se reanuda de un momento a otro, provocando que la carga eléctrica se reanude con intensidad excedida, lo que puede provocar daños muchas veces irreparables los electrodomésticos o dispositivos conectado a las fuentes eléctricas. Para prevenir los daños en máquinas y electrodomésticos es que se diseñó el regulador de voltaje de media tensión. Este dispositivo consiste en un mecanismo eléctrico que cuenta con varias salidas de corriente eléctrica que tiene por finalidad el estabilizar la fuerza con la que son impulsados los electrones a través de los cables eléctricos, es decir, el voltaje. El regulador, como se puede derivar, es el encargado de mantener un nivel contante de energía que protege a los equipos conectados, protección que se mantiene en todo momento. Cambiador de derivaciones motorizado. Los cambiadores de derivacion accionados por motor eléctrico se requieren cuando se tiene una regulación de voltaje con cargas ampliamente fluctuantes, estos cambiadores de derivacion se les conoce como cambiadores bajo carga. Relatorío. Para cualquier subestacion a construir se requiere un relatorio de impacto ambiental donde se debe hacer una investigacion previa para las condiciones donde será construida y las consecuencias ambientales que pueda haber cuando ésta sea puesta en operacion. Tambien las consecuencias a largo plazo que pueda causar, el impacto de su mantenimiento y demás. Cuarto de baterías. En las subestaciones se pueden instalar baterías del tipo ácido ó alcalino. Antiguamente se instalaban en la mayoría de los casos las de primer tipo por ser las más baratas y tenían una larga vida útil, la cual es ligeramente inferior a las alcalinas. Una ventaja de las del tipo ácida es su característica constructiva que permite conocer el estado de la carga que almacena la batería en función de la densidad del electrolito, pero tienen otros inconvenientes, como el mantenimiento, se necesita disponer de locales mas amplios y que reúnan ciertas condiciones. En la actualidad se emplean los acumuladores alcalinos (níquel-cadmio), pero todavía es posible encontrar los primeros. Las baterías se instalan en un cuarto cerrado, que forma parte del edificio principal de la subestación, y lo más cerca posible de lo tableros para reducir al máximo la longitud de los cables y por lo tanto la posibilidad de la aparición de sobretensiones, por acoplamiento capacitivo o inductivo. Cuarto de tableros o estación. Estas salas eléctricas tipo container, son cuartos de tableros eléctricos fabricados modularmente a la medida de su proyecto e instalada en la zona geográfica donde este se desarrolle. Una solución que ofrece confiabilidad y flexibilidad para alojar equipamiento eléctrico que permite acondicionar y proveer energía. Estos cuartos eléctricos son construidos bajo normas y estándares internacionales, lo cual garantiza su funcionabilidad y confiabilidad para el suministro de energía en sitio, así como, reducción de tiempos de entrega. Diagrama eléctrico. El diagrama unifilar es el plano eléctrico más común que identifica y suministra información sobre las dimensiones de los componentes principales del sistema de alambrado eléctrico y muestra cómo la potencia es distribuida desde la fuente, habitualmente la acometida, hasta el equipo de utilización. Lámparas de tablero y diagrama electrico Dentro de una subestación eléctrica se debe contar con una iluminación apropiada en todos en los espacios de trabajo, áreas de tránsito y alrededor del equipo eléctrico primario derivado de las actividades y tareas de supervisión y mantenimiento que se realizan. Las salidas para la iluminación deben de estar dispuestas de manera que las personas que cambien las lámparas o hagan reparaciones en el sistema de alumbrado, no corran peligro por las partes vivas u otros equipos. Los puntos de control deben estar situados de modo que no sea probable que las personas entren en contacto con ninguna parte viva o móvil del equipo mientras encienden el alumbrado. Medidas de seguridad. - Al realizar una instalación eléctrica deben tenerse en cuenta los dos peligros principales: descarga eléctrica e incendio o explosión. Afortunadamente en los últimos años han aparecido nuevos materiales y dispositivos que han perfeccionado los sistemas de seguridad. - Los lugares donde existan equipos de alta tensión no deben usarse como pasaje habitual del personal. - Al instalar los equipos eléctricos debe dejarse lugar suficiente alrededor de los mismos como para permitir no sólo el trabajo adecuado sino también el acceso a todas las partes del equipo para su reparación, regulación o limpieza. - Es preferible que los conductores se ubique dentro de canales, caños, etc. para impedir su deterioro. - Los equipos e instalaciones eléctricas deben construirse e instalarse evitando los contactos con fuentes de tensión y previendo la producción de incendio. Al seleccionar los materiales que se emplearán hay que tener en cuenta las tensiones a que estarán sometidos
