domingo, 20 de octubre de 2019

La trasmisión y distribución eléctrica


La trasmisión y distribución eléctrica son las etapas del sistema eléctrico que permiten que la energía eléctrica se trasporte desde la planta generadora hasta el usuario consumidor.


La trasmisión y distribución eléctrica

En México, la transmisión y distribución eléctrica está a cargo de la Comisión Federal de Electricidad  (CFE).

Etapas del sistema  de energía eléctrico


 La “Generación. Es la producción de energía eléctrica a partir de fuentes primarias de energía, se realiza en la planta generador el equipo principal es el generador eléctrico.
La Transmisión. Es la conducción de energía eléctrica desde las planta generadora  hasta los puntos de recepción  de  la etapa de distribución.”
La “Distribución. Es la conducción de energía eléctrica desde los puntos de entrega de la trasmisión hasta los puntos de suministro a los usuarios.


Diagrama unifilar del sistema de energía eléctrico

Para trasladar la energía eléctrica grandes distancias se hace a muy altos voltajes, y se pueden realizar en varias subetapas por ejemplo trasmisión primaria y  trasmisión secundaria.

 Los valores de tensión utilizados en líneas de transmisión y distribución son del orden de kilovoltios (kV).


Clases de Voltajes   (ANSI C84.1-2016)

Descripción
Low Voltage
Bajo voltaje:1000 voltios o menos
Medium  Voltage
Media tensión: mayor a 1000 voltios y menor a 100 kV
High Voltage
Alto Voltaje: mayor QUE 100 Kv e igual o menor que 230 kV
Extra High Voltage
Tensión extra alta: mayor que 230 Kv pero menor que 1000 kV
Ultra High Voltage
Tensión ultra alta: igual o superior a 1000 kV

La razón principal de tener altas tensiones es por eficiencia en el sistema (tener menos perdidas de energía).

Poste metálico de alta tensión

 En el traslado de la energía (potencia x tiempo) a grandes distancias la fórmula de la potencia toma relevancia.
La potencia es igual a voltaje por corriente (P =VI),   a mayor voltaje menor corriente, y como el paso de la corriente determina el calibre del conductor.
A corrientes menores, calibres de conductores más delgados.
En segundo lugar las perdidas por trasporte por caídas de tensión por resistencia  del conductor tienen relación  con la formula  V =I²R a menor corriente menor valor por  caídas de tensión.
Habrán notado que la fórmula que empleo es monofásica la razón es solo para simplificar la potencia trifásica es S= 3 VLL x ILL.

Subestación eléctrica

Los encargados de subir o bajar tensiones son los transformadores, el transformador es el corazón de la subestación, que junto con sus componentes  (protección, medición y herrajes) forman las instalaciones llamadas también estaciones elevadoras o reductoras según el caso.

Distribución eléctrica con transformador tipo poste

En la subestación tipo poste de la distribución secundaria se bajan los valores de tensión, al valor de consumo de nuestros equipos.
En México los valores de tensión de usuario tienen sus orígenes en los  EEUU, alrededor de 110 Voltios es valor que iluminaban mejor las bombillas  (focos) antes de 1900. El valor nominal de corriente alterna actual es  120 V. Nuestra cercanía y relación comercial nos facilita compartir parámetros.

Los valores nominales tienen origen en los trabajos del genio Nikola Tesla al igual que las etapas de transformación y la frecuencia de  60 ciclos/segundo.


Centro Mexicano Francés del Conalep, en Gómez Palacio, Durango.










jueves, 17 de octubre de 2019

Sistema Eléctrico Nacional

El Sistema Eléctrico Nacional “SEN” es una  enorme red eléctrica que integra a todos las redes de los sistemas eléctricos  en la República Mexicana.

Sistema Eléctrico Nacional

Un sistema eléctrico contiene un conjunto de elementos y normas que permiten transferir  desde la planta generadora hasta los contactos de sus  usuarios la energía eléctrica.

Sistema eléctrico

En sistema eléctrico forma  una gran  red en la que se coordinan las etapas de generación, trasmisión,  distribución y consumo de energía.

Etapas simplificadas del sistema eléctrico

El SEN es una enorme red eléctrica formada por múltiples redes (sistemas eléctricos)  operadas en México por la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

La CFE fue creación del Presidente Mexicano General Lázaro Cárdenas del Rio, por ley el 14 de agosto de 1937. Con la finalidad organizar la generación, trasmisión, distribución sin propósito de lucro y obtener un costo mínimo, el mayor rendimiento posible en beneficio del interés general. 
La página electrónica (web) de la CFE  https://www.cfe.mx/Pages/Index.aspx
Distribución urbana en Gómez Palacio Durango

Gracias al trabajo del personal de la CFE, Se pueden superar múltiples obstáculos para que en   nuestros hogares, se suministren tensiones nominales (de trabajo) de 127 ± 10 % voltios, de corriente alterna con 60 ciclos/segundo para ser utilizados por nuestros aparatos domésticos.


El Sistema Eléctrico Nacional para operar divide al país en 9 regiones.
Regiones operativas del Sistema Eléctrico Nacional

El Centro Nacional de Control de Energía (CENACE), controla la operación del sistema eléctrico nacional SEN.
El CENACE monitorea en tiempo real la generación, la demanda y el consumo de energía eléctrica que se registran en el SEN https://www.gob.mx/cenace/es/#5546

Supervisión  en tiempo real  del Sistema Eléctrico Nacional


Aquí podemos ver hoy 17 de octubre del 2019  la demanda mínima del día de hoy a las 5 am. Y la posible demanda máxima a las 9 pm.
Centro Mexicano Francés del Conalep, de Gómez Palacio, Durango

Trabajar con alta tensión es un área altamente especializada, agradezco las asesorías de mi amigo el ingeniero Horacio Gutiérrez  Sánchez, de SENSA (Servicios Eléctricos del Nazas S.A.) de Torreón Coahuila. e instructor del Centro Mexicano Francés del Conalep.



lunes, 9 de septiembre de 2019

Interruptor horario


Un interruptor horario es un dispositivo utilizado en  la programación de actividades de encendido y apagado de cargas eléctricas,  para que trabajen por día, por semana, por mes o por año.
Interruptor horario
Algunas de las actividades que requieren un tiempo grande de programación son. Alumbrado, riego, anuncios espectaculares, calefacción y timbres de salida de personal.

Los  interruptores horarios, se dividen en analógicos y digitales.


Interruptor horario electromecánico

El interruptor horario analógico utiliza un motor eléctrico, que  mueve engranajes haciendo la función de un reloj.

Su programación suele abarcar 24 horas es decir un día  “diario” ,  en algunos  equipos se puede incluye 7 días (una semana). Con un tiempo mínimo de maniobra de 15 minutos y precisión de ± 5 minutos.


Utiliza un disco con divisiones de 24 horas En el disco se desplazan mecanismos para seleccionar encendido y apagado.

Interruptor horario electrónico

El interruptor horario electrónico  se puede programar diario/semanal, de manera clásica, por teclas.

Pero se han incorporado los avances de la electrónica, como el diálogo con pantalla, palanca de programación (joystick),  y tecnología inalámbrica de corto alcance “NFC”.


La NFC (Near Field Communication) permite conectar dos dispositivos con señales de lectura y escritura, por lo que se puede programar un interruptor horario electrónico, con una aplicación con  un dispositivo móvil (teléfono celular).


También se  puede programar sin conectar a red (fuera de línea), para ello utiliza una pila eléctrica,  que permite conservar los parámetros hasta por tres años.

Interruptor horario electrónico astronómico con dos canales

Con la finalidad de un ajuste automático por temporada de estaciones del año, los interruptores horarios astronómicos tienen programados horario de verano y horario astronómico.

La función “astro” contiene coordenadas geográficas (latitudes y longitudes) de las principales ciudades.


Algunos interruptores horarios se pueden programar con computadora “PC” y trasferir archivo por llave específica.

Así como el poder ordenar  dos actividades a un mismo tiempo, ya que cuentan con  dos  canales (A y B) con salidas independientes.


Interruptor horario con 2 actividades independientes

Los cantactos de los interruptores horarios  pueden trabajar hasta con 16 amperios, por lo que sí es necesario alimentar cargas mayores. Es requiere el empleo de uno o varios contactores,  un ejemplo cuando se alimentan varias luminarias.

En sistemas de riego se debe asociar a arrancadores para motor eléctrico.


Interruptor horario con salida conectada a contactor

Los interruptores horarios son muy utilizados  y apreciados en actividades de la Domótica,  en el que control automático llamado "inteligente"  permite realizar funciones  sin la supervisión permanente.



Centro Mexicano Francés del CONALEP, en Gómez Palacio, Durango.








lunes, 2 de septiembre de 2019

Tablas de tiempo de los temporizadores multifuncionales


Las tablas de tiempo de los temporizadores multifuncionales, son representaciones gráficas, que describen  su operación.  

Tablas de tiempo de los temporizadores multifuncionales

Son muy utilizados para interpretar diagramas de lavadoras de ropa automáticas, y en el estudio de circuitos lógicos digitales de control.
Ayudan a  identificar en cada etapa  las entadas  y salidas activas.

Circuito eléctrico y su tabla de  funcionamiento

Los temporizadores de estado sólido “electrónicos” utilizan circuitos integrados o microprocesador.

Por lo que los símbolos de relevadores electromagnéticos se usan solo para relacionar la función.


Símbolos europeos de temporizadores

  El inicio de conteo de tiempo en los temporizadores modulares, se realiza  principalmente de 2 tipos, cuando se alimenta el temporizador o por una señal de disparo de apertura o de cierre.

Funciones temporizadas sin señal de disparo

Las funciones On delay (retardo a la conexión), interval (intervalo) y symmetrical flasher (pulso simétrico), no requiere señal de disparo.

Programación de la función pulso simétrico con software LOGO Siemens

El siguiente vídeo muestra la simulación de pulso simétrico.

Simulación del pulso simétrico con software LOGO Siemens

Dado que un contador electrónico no puede contar desconectado, en la función temporizador a  la desconexión  se requiere de una señal extra llamada de disparo (trigger). 

Funciones de temporizador modular con señal de control

Además de multifunciones los temporizadores modulares, tienen amplio rango de alimentación 12……..240 VAC y CD.


Los tiempos de ajuste del van de 0.1 segundo a 20 horas.

 Cuentan con un  contacto normalmente abierto y otro normalmente cerrado, que pueden interrumpir hasta 16 Amperios.

Su ancho es de tan solo 17.5 mm. 

Centro Mexicano Francés del CONALEP en Gómez Palacio, Durango








sábado, 31 de agosto de 2019

Temporizador modular con retraso a la desconexión


Un temporizador modular con retraso a  la desconexión, es un relé de estado sólido que para realizar su función utiliza circuitos integrados o un microprocesador.
Temporizador modular con retraso a  la desconexión

Los avances en la electrónica permitieron crear equipo con multifunciones, multi-tensiones y de tamaño reducido.

Que   han ido sustituyendo a los relevadores de retardo de tiempo tipo neumático, que son grandes y costosos.

Relevador y temporizador con retraso a  la desconexión tipo neumático

Los bloques temporizadores neumáticos no requerían mantener un voltaje de entrada durante el periodo de desconexión.

Ya que los contactos temporizados cambian por el desplazamiento de aire entre cámaras.

Diagrama eléctrico con relevador y temporizador con retraso a  la desconexión tipo neumático

Los relevadores electrónicos “ Timer off delay ” (TOF) requieren de una alimentación continua.

Diagrama eléctrico con relevador y temporizador con retraso a  la desconexión tipo electrónico

Aplicada la alimentación el relé modular está listo para recibir al disparador (señal trigger), cuando se aplica el gatillo el relevador se activa.

Al retirarse el gatillo inicia el retraso de tiempo “t”, al final del tiempo “t “ (retardo), la salida se desactiva.

Aplicación nuevamente del disparador  durante el conteo de retraso.

La aplicación del disparador durante el conteo de retraso “t” restablecerá el tiempo y la salida permanecerá activa.

La secuencia de paro de motores tiene aplicaciones industriales, como el evitar que se acumulen materiales en bandas transportadoras.


Secuencia de paro de motores

Nuestro circuito requiere de un paro de seguridad de emergencia que obligue a detener ambos motores en caso de peligro.

Un botón pulsador tipo cabeza de hongo con seguro anti retorno, puede ser utilizado para interrumpir toda alimentación en el control. 

Diagrama de secuencia de paro de motores con paro de emergencia

EL retraso a la desconexión es solo una de varias posibilidades de utilizar un  relevador modular multifunción.

Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio, Durango.








miércoles, 28 de agosto de 2019

Circuito de control de arrancador estrella delta con controlador programable


Un circuito de control de arrancador estrella delta con controlador programable, si se  realizar  con esquema de contactos es muy similar a como se realiza un esquema lineal en una hoja de papel.

Circuito de control de arrancador estrella delta con controlador programable

La simplicidad  del circuito de potencia de  un motor de 6 terminales para ejemplificar el funcionamiento, en el que para conectarse en estrella en un primer tiempo, se requiere que trabajen KM1 y KM2. 

Y en un segundo tiempo desconectar KM2 y que trabajen KM1 y KM3 para realizar la conexión delta. 
Circuito de potencia conexión de motor en estrella delta

Los motores de 6 terminales tipo europeos se diseñan para trabajar a 2 tensiones.

La conexión delta para bajo voltaje y  conexión estrella  para alto voltaje.

Nos enfrentamos al diseño de un control  en dos tiempos, que permita el cambio de conexión (estrella- triángulo), sin que ambas conexiones estén a un mismo tiempo.
 Conexión de entradas y salidas a PLC y circuito de control tradicional para  arranque  de motor en estrella delta
Los 2 tiempos los da el uso de un temporizador.
Y el enclavamiento  se tiene  de 2 tipos, eléctrico  y mecánico.

.- El enclavamiento eléctrico se realiza en el control, con contactos auxiliares normalmente cerrados en serie  y opuestos entre las bobinas KM2 y KM3.

.- El enclavamiento mecánico  representado en el diagrama de control con un triángulo con punta hacia abajo entre las bobinas KM2 y KM3, lo realiza un dispositivo físico instalado entre los contactores KM2 y KM3.

El enclavamiento mecánico es un  mecanismo que impide que 2 bobinas cierren sus contactos al mismo tiempo). 

Diagrama de contactos con controlador programable
El software LOGO de Siemens,  permite realizar diagramas con esquema de contactos, poner nombre y colocar comentarios sobre los símbolos.

Quitando el fusible de control los diagramas son idénticos, los contactos auxiliares en el PLC se realizan de manera electrónica.


Variables de entrada con controlador programable
Las variables de entrada se representan con contactos del tipo relevador, con la letra “I”. Las salidas con paréntesis ( ), con la letra Q.

La verificar el funcionamiento, simulando en computadora.


Simulación de arrancador estrella delta

Los controladores lógicos programables “PLC”, como vimos pueden incluir arrancadores a voltaje reducido (como el arrancador estrella delta), junto al diseño de circuitos automatizados.

Enlace para aprender más.

Centro Mexicano Francés del Conalep en Gómez Palacio, Durango