Dirección General de Educación Superior Tecnológica

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Dirección General de Educación Superior Tecnológica

1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura:

Clave de la asignatura: Créditos (Ht-Hp-créditos): Carrera:

Diseño de subestaciones y sistemas de cogeneración

CEF-1402 3 - 2 - 5

Ingeniería en Energías Renovables

2. Presentación

Caracterización de la asignatura

Esta asignatura tiene como objeto adquirir las competencias genéricas y especificas para poder dimensionar y diseñar una sub estación eléctrica, así como los requerimientos mínimos para logar tener un sistema de cogeneración eléctrica.

Esta asignatura aporta al profesionista las competencias necesarias para que pueda realizar los enlaces de los sistemas de alta, media y baja tensión al sistemas principal de suministro eléctrico, permitiendo el uso de la energía en formas más fácil, permite al profesionista tener una manejo claro de lo que involucra el uso de la energía eléctrica en los sistemas domésticos e industriales La asignatura aporta al perfil del profesionista las habilidades de manejo de la energía eléctrica, así como los sistemas de seguridad que una instalación de transferencia debe de contar para que pueda ser segura entre el proveedor principal de la energía, el consumidor final y que consideraciones se debe tener para conseguir una calidad y eficiencia energética en los sistemas de energía. Además de aportar al perfil las habilidades para solucionar la problemática que se genera en las instalaciones al paso del tiempo y en los nuevos sistemas donde la calidad de la energía se ve afectada por la carga de origen activa.

Esta materia está ligada con la materia de circuitos eléctricos I, II y máquinas eléctricas, que darán el soporte para las materias de especialidad de Diseño eléctrico e instalaciones industriales, líneas de transmisión, Flujo de potencia y Calidad de energía.

Intención didáctica

Los contenidos de esta asignatura deben ser abordados desde punto del diseñador de una subestación y no como el usuario de la misma.

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características de una subestación y componentes de ella.

En el tema 1 el profesor debe de tener como base que el alumno tendrá el conocimiento básico de lo que una subestación cuenta para operar, así como las competencias necesarias para poder determinar si una subestación cuenta con los mínimos de diseño para que esta opere con seguridad para sí misma y para el personal de mantenimiento que va a trabajar en ella.

En el tema 2 el profesor debe enseñar cual es la diferencia entre un transformador de potencia, de voltaje y de corriente sus aplicaciones, así como el uso de capacitores para mejorar el factor de potencia del sistema eléctrico.

También debe de indicar la selección de acuerdo con las características de la propia subestación en lo referente a interruptores generales, pararrayos seccionadores de potencia como los equipos de respaldo y control que una subestación tiene tanto como en sistemas interconectado sistema isla y en cogeneración.

En el tema 3 se verá como conjunto las consideraciones de diseño que se tiene en cuenta para poder diseñar una subestación convencional, aislada en gas y con electrónica de potencia, sus implicaciones y cuales son los requerimientos mínimos para garantizar su buen funcionamiento en condiciones normales y sobre carga.

En el tema 4 se verá lo que es un sistema de tierra, sus características y consideraciones de diseño, así como la metodología y la forma en que se deben hacer las pruebas de un sistema de tierra.

En el tema 5 el alumno verá las características de una planta en cogeneración, así como las características de los sistemas de general más usados actualmente en los procesos industriales para poder ver las implicaciones de estos sistemas se deben de ver desde el punto de cogeneración y en sistemas islas para poder ver las diferencias y consideraciones necesarias para considerar el dimensionamiento del sistema.

Las competencias genéricas que el estudiante deberá de resaltar para todos los temas son:

Investigar, escribir, redactar, estudiar, analizar, comprender artículos científicos y/o técnicos sobre los sistemas eléctricos.

Para poder desarrollar las competencias anteriormente el alumno deberá de hacer búsqueda de artículos científicos como investigación bibliográfica donde pueda encontrar temas relacionados con el área específica del aprendizaje

3. Participantes en el diseño y seguimiento curricular del programa

Lugar y fecha de elaboración o revisión

Participantes Observaciones

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Victoria.

Septiembre 2013

Quiroz

M.C. Ana Gabriela Zúñiga Medina

M.C. Héctor Coronado Reyes

4. Competencias a desarrollar

Competencia general de la asignatura

Desarrollar competencia de diseñar sistemas eléctricos donde involucren subestaciones de potencia de alta, media y baja tensión, así como los requerimientos mínimos necesarios para poder determinar si esta son seguras en instalaciones ya existentes.

Competencias específicas

Desarrollar la habilidad de calcular los sistemas de protección que una subestación debe de tener para que cumpla la NOM vigente, así como los sistemas de tierra que den seguridad a los usuarios de estas, permitiendo la interconexión de los sistemas en forma segura y eficiente.

Sin olvidar el dimensionamiento correcto y selección del transformador más adecuado para la aplicación especifica.

Competencias genéricas

El estudiante desarrollará las competencias genéricas sobre investigación de temas técnico-científicos, así como la habilidad de redactar informes técnicos donde intervenga sistemas eléctricos de interconexión.

Así como las capacidades de evaluar analizar y comprender sistemas eléctricos.

5. Competencias previas de otras asignaturas

Competencias previas

Realizar conexiones eléctricas, conocer materiales de uso eléctrico y magnético, usar adecuadamente los instrumentos de medición eléctrica, interpretar y resolver circuitos eléctricos de primer y segundo orden en corriente directa y/o en estado transitorio corriente alterna y corriente directa, conocer las leyes del electromagnetismo.

6. Temario

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No. _Nombre

1. Generalidades 1.1. Definiciones

1.2. Capacidad 1.3. Tensiones

1.4. Nomenclatura y simbología

1.4.1. Diagrama unifilar de sistemas eléctricos

1.5. Configuraciones

1.6. Planeamiento de instalaciones 1.7. Dimensionado por tensión 1.8. Aislamiento

1.9. Distancias dieléctricas y correcciones 1.10. Corrientes en una subestación 2. Equipo principal 2.1. Introducción

2.2. El transformador de potencia 2.3. El transformador de potencial 2.4.El transformador de corriente 2.5. Banco de condensadores 2.6. Pararrayos

2.7. El interruptor 2.8. El seccionador 2.9. Bancos de baterías

2.10. Equipos y elementos de protección 3. Tipos de Subestaciones 3.1. Subestaciones convencionales

3.2. Subestaciones aisladas en gas.

3.3. Subestaciones con electrónica de potencia.

3.4 Subestaciones con fuentes de generación tipo

3.4.1.Energías renovables 3.4.2.Sistemas en cogeneración 3.4.3.Sistema hibrido en sistemas isla 4. Diseño de la malla de tierra 4.1. Normatividad vigente NOM para

sistemas de tierra.

4.2. Materiales utilizados en la malla de tierra

4.3. Configuraciones

4.4. Métodos utilizados en el diseño de la malla de tierra.

4.5. Cálculo de mallas de tierra

4.6. Pruebas para determinar la resistencia eléctrica del sistema de tierras

4.7. Metodología para mediciones de tierras.

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cogeneración

5.2. Sistemas de generación de gas 5.3. Sistemas de generación de diesel 5.4. Sistemas de generación solar 5.5. Sistemas de generación eólico 5.6. Sistemas de en generación híbridos. 5.7. Problemática de dimensionamiento de

sistemas híbridos.

5.8 Técnicas de dimensionamiento de sistemas isla en con sistemas híbridos

7. Actividades de aprendizaje

Generalidades

Competencia Actividades de aprendizaje Específica (s):

Identificar todos los componentes de una subestación

Realizar los diagramas unifilares de un sistema eléctrico desde la sub estación hasta los tableros de distribución

Genéricas :

Capacidad de aprender y actualizarse permanentemente en sistemas de distribución eléctrica que operen en sistemas isla y o cogeneración.

Habilidades de buscar procesar y analizar la información que provengan de fuentes diversas

Investigar cuales son las capacidades más comunes de los transformadores.

Realizar una base de datos que contengan los componentes, símbolo y características del componente así como su utilización. Realizar una tabla de distancias mínimas que se ocupan en las subestaciones para evitar daños en los equipos como en las personas.

Realizar el diagrama unifilar del ITCV de sus principales cargas.

Equipo principal

Competencia Actividades de aprendizaje Especifica (s):

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Identificar los diferentes tipos de transformadores más usados en las subestaciones así como sus aplicaciones. Investigar el funcionamiento de los elementos principal de protección de una subestación eléctrica así como las condiciones de uso que se tienen para estos

Genéricas :

Hacer tabla comparativa de los características físicas de los diferentes tipos de transformadores como sus aplicaciones.

Realizar una tabla comparativa de los tipos de apartarrayo como sistemas de protección que se tienen para proteger una subestación.

Hacer cálculos para mejora de factor de potencia.

Realizar un estudio de cuales son los componentes que se ven afectados principalmente derivados por factores de potencia deficiente como por armónicas existentes en el sistema

Tipos de subestación

Determinar cuales son los características más importantes de las diferentes sub estaciones.

Determinar cuales son las problemáticas del uso de electrónica de potencia en los sistemas de subestación.

Genéricas :

Capacidad de aprender y actualizarse permanentemente en sistemas de distribución eléctrica que operen en

Realizar diagramas unifilares de las diferentes subestaciones estudiadas

Hacer investigación bibliográfica sobre la problemática de los sistemas de potencia que cuentan con sistemas de electrónica de potencia

Hacer análisis de subestaciones con fuentes renovables como sistema de generación en los siguientes ámbitos Sistemas principal de generación Sistema en cogeneración:

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sistemas isla y o cogeneración.

Sistema híbrido cogeneración e isla

Diseño de mallas de tierra

Determinar las mejores prácticas para hacer mediciones de tierra.

Conocer como se hace el cálculo de un sistema de tierra con una punta dos puntas tres puntas y n puntas de prueba

Poder realizar el cálculo teórico de un sistema de tierra

Genéricas :

Determinar cual es la ecuación que se debe realizar para poder calcular la tierra de un sistema .

Diseñar un sistema de malla de una tierra

Sistemas de cogeneración

Competencia Actividades de aprendizaje Específica (s):

Determinar cual es la fuente de energía más conveniente para el usuario.

Analizar cuales son las características

Hacer tabla comparativa de las ventajas y desventajas de los sistemas de generación y cuando se debe de proponer uno o el otro

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principales en función del tipo de generación que se tiene para poder lograr la cogeneración en un sistema eléctrico Genéricas :

en función de.

Realizar un estudio sobre recuperación económica de los sistemas de cogeneración híbridos la importancia de ellos en los sistemas eléctricos modernos

8. Prácticas (para fortalecer las competencias de los temas y de la asignatura) Hacer mediciones de flujo de corriente en sistemas existentes

Hacer visitas a subestaciones eléctricas para ver los sistemas de tierra existentes

Hacer visitas a subestaciones para poder determinar cuales son los componentes que en ella existen.

9. Proyecto integrador (Para fortalecer las competencias de la asignatura con otras asignaturas)

Hacer la memoria de cálculo, así como los planos constructivos de una subestación eléctrica donde se cuenta con sistemas de cogeneración.

10. Evaluación por competencias (específicas y genéricas de la asignatura)

Realizar cuadros comparativos Examen de conocimientos Realizar proyecto de fin de curso.

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11. Fuentes de información (actualizadas considerando los lineamientos de la APA*)

Bayliss, C., & Hardy, B. (2012). Transmission and Distribution Electrical Engineering. Oxford: Newnes.

Escobar, J. A. (2009). Diseño de subestaciones de media tensión. Santiago de cali: Universidad Autonoma de Occidente Facultad de Ingenieria.

Flin, D. (2010). Cogeneration A user's guide. London: The Institution of Engineering and Technology.

Harper, E. (2005). Elementos de diseño de subestaciones eléctricas. Mexico, D.F.: Limusa Noriega Editores.

Martínez, P., & Moreno, N. (2002). RCE: reglamento sobre centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación. Tébar.

McDonald, J. D. (2012). Electric Power Substations Engineering. Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group.

Pilatowsky, I., Gamboa, S., Romero, R. J., Isaza, C., Rivera, W., & Sebastian, P. (2011).

Cogeneration Fuel Cell-Sorption Air Conditioning Systems. London: Springer.