Tecnología eléctrica

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Tecnología eléctrica

José María Yusta Loyo Rodolfo Dufo López José Luis Bernal Agustín

2011, 413 pp., 17 x 23, Rústica ISBN 978-84-15274-11-7 23 euros

Este libro presenta los conceptos y métodos de cálculo relacionados con las instalaciones eléctricas e incluye problemas resueltos en cada uno de los capítulos. Índice: Introducción. Cables eléctricos. Protección contra sobreintensidades. Protección contra contactos eléctricos. Centros de transformación. Compensación de la reactiva. Contratación del suministro eléctrico. Fuentes de luz. Motores eléctricos. Lógica de control. Trabajos en instalaciones eléctricas. Generación de energía eléctrica. Transporte de energía eléctrica.

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ... 7

1.1. La electricidad ... 7

1.2. El sistema eléctrico ... 9

1.3. Instalaciones receptoras industriales ... 11

1.4. Esquemas unifilares ... 13

2. CABLES ELÉCTRICOS ... 15

2.1. Conceptos generales ... 15

2.2. Características constructivas de los cables eléctricos ... 17

2.3. Designación de los cables eléctricos ... 19

2.3.1. Cables eléctricos de tensión asignada hasta 450/750 V ... 19

2.3.2. Cables eléctricos de tensión asignada 0,6/1 kV ... 22

2.4. Cálculo de intensidades ... 25

2.5. Cálculo de caída de tensión (extraído de la Guía REBT anexo 2) ... 28

2.5.1. Introducción ... 28

2.5.2. Expresiones para el cálculo de la caída de tensión ... 29

2.5.3. Caídas de tensión máximas admisibles. ... 34

2.6. Aplicaciones de los cables ... 35

2.7. Intensidades máximas admisibles de los cables ... 36

2.7.1. Redes aéreas en BT (ITC-BT-06) ... 36

2.7.1.1. Cables formados por conductores aislados con polietileno reticulado (XLPE), en haz, a espiral visible ... 36

2.7.1.2. Conductores desnudos de cobre y aluminio ... 40

2.7.2. Intensidades máximas admisibles en redes subterráneas en BT (ITC-BT-07) ... 40

2.7.2.1. Instalación enterrada ... 41

2.7.2.2. Instalación al aire (en galerías, zanjas registrables, atarjeas o canales revisables)... 44

2.7.3. Instalaciones interiores (ITC-BT-19) ... 49

3. PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES ... 53

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408 J. M. Yusta, R. Dufo, J. L. Bernal

3.2. Fenómenos transitorios ... 55

3.3. Método de cálculo de las corrientes de cortocircuito ... 56

3.3.1. Impedancia de la red eléctrica ... 57

3.3.2. Impedancia de los transformadores ... 57

3.3.3. Impedancia de cables eléctricos ... 59

3.3.4. Impedancia de cortocircuito de máquinas rotativas ... 60

3.3.5. Dispositivos de maniobra y protección ... 60

3.3.6. Conversión de impedancias ... 61

3.3.7. Cálculo de las corrientes de cortocircuito trifásico simétrico ... 61

3.4. Simplificaciones en el cálculo de cortocircuitos ... 67

3.4.1. Cálculo de cortocircuito en el cuadro general de baja tensión ... 67

3.4.2. Cálculo de cortocircuito con transformadores en paralelo ... 71

3.4.3. Cálculo de cortocircuito en edificios (REBT) ... 72

3.5. Dispositivos de protección contra sobreintensidades ... 73

3.5.1. Interruptor automático ... 74

3.5.2. Coordinación entre interruptores automáticos ... 79

3.5.2.1. Selectividad ... 79

3.5.2.2. Clases de selectividad ... 80

3.5.2.3. Filiación ... 82

3.5.3. Fusible ... 83

3.6. Selección de protecciones contra sobreintensidades ... 85

3.6.1. Protección contra las corrientes de sobrecarga ... 85

3.6.2. Protección contra las corrientes de cortocircuito ... 86

4. PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS ELÉCTRICOS ... 93

4.1. Descargas eléctricas ... 93

4.2. Concepto, elementos y funcionamiento de la puesta a tierra ... 97

4.2.1. Elementos de la puesta a tierra ... 98

4.2.2. Funcionamiento de la puesta a tierra ... 105

4.3. Esquemas de puesta a tierra ... 107

4.3.1. Sistemas de distribución en BT ... 107

4.3.1.1. Sistema de distribución TT ... 108

4.3.1.2. Sistema de distribución TN ... 109

4.3.1.3. Sistema de distribución IT ... 111

4.3.2. Puesta a tierra del neutro en AT y MT ... 112

4.3.3. Puestas a tierra en instalaciones industriales ... 113

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4.4.1. Medidas de protección contra contactos directos e indirectos ... 115

4.4.2. Dispositivos diferenciales ... 116

4.4.3. Protección por corte automático de la alimentación ... 120

4.5. Protección frente a sobretensiones en instalaciones de baja tensión .. 126

4.5.1. Sobretensiones permanentes ... 126

4.5.2. Sobretensiones transitorias. ... 127

4.5.2.1. Descargadores de sobretensiones ... 129

4.5.2.2. Protección frente a sobretensiones transitorias ... 131

5. CENTROS DE TRANSFORMACIÓN ... 135

5.1. Definición ... 135

5.2. Clasificación ... 136

5.3. Componentes básicos de un CT... 138

5.3.1. El transformador de distribución (o de potencia) ... 138

5.3.2. Los transformadores de medida ... 140

5.3.3. Aparamenta de Media Tensión ... 141

5.3.4. Equipos de baja tensión. ... 145

5.4. Aspectos constructivos ... 146

5.4.1. CT de interior ... 146

5.4.2. CT de intemperie. ... 149

5.5. Puesta a tierra ... 149

5.6. Configuraciones de centros de transformación... 152

5.6.1. CT de interior tipo compañía ... 154

5.6.2. CT de interior tipo abonado ... 158

5.6.3. CT intemperie. ... 159

5.7. Cálculos eléctricos en centros de transformación ... 164

5.7.1. Cálculo de la potencia del transformador ... 164

5.7.2. Intensidades nominales. ... 165

5.7.3. Intensidades de cortocircuito ... 166

5.8. Cálculo de las puestas a tierra en los centros de transformación ... 167

5.8.1. Tensiones máximas aplicables a una persona ... 167

5.8.2. Objetivo del diseño de la instalación de puesta a tierra ... 170

5.8.3. Diseño de la instalación de la puesta a tierra (método UNESA) .. 170

5.8.4. Ejemplos de cálculos de puesta a tierra en Centros de Transformación ... 179

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6.1. Conceptos generales ... 185

6.1.1. Energía reactiva y factor de potencia ... 185

6.1.2. Compensación de la energía reactiva de una instalación ... 186

6.1.3. Baterías de condensadores ... 190

6.2. Efectos de la compensación ... 190

6.3. Tipos de compensación ... 194

6.3.1. Compensación individual ... 194

6.3.2. Compensación por grupos ... 194

6.3.3. Compensación central, con sistema automático de regulación ... 195

6.4. Estudio de la compensación de reactiva ... 200

6.4.1. A partir de las facturas eléctricas de la empresa distribuidora ... 200

6.4.2. A partir de mediciones ... 202

7. CONTRATACIÓN DEL SUMINISTRO ELÉCTRICO ... 205

7.1. El mercado eléctrico español ... 205

7.2. Mercado mayorista de electricidad ... 206

7.2.1. Los mercados de energía ... 207

7.2.2. Los procesos de operación técnica ... 208

7.2.3. Procedimiento de casación ... 209

7.2.4. Otras formas de compra de electricidad en el mercado mayorista 212 7.2.5. Evolución de los precios del mercado eléctrico mayorista ... 214

7.3. Mercado minorista de electricidad. ... 215

7.3.1. Opciones de los consumidores. ... 215

7.3.2. Tarifas eléctricas de último recurso ... 219

7.3.2.1. Contratación del suministro de último recurso ... 219

7.3.2.2. Componentes de la facturación de las tarifas de último recurso .. 224

7.3.3. Contratación del suministro eléctrico en el mercado liberalizado 226 7.3.3.1. Tarifas de acceso ... 227

7.3.3.2. Estructura de la facturación de las tarifas de acceso ... 234

7.3.4. Ofertas de suministro eléctrico en el mercado liberalizado ... 240

7.4. Contadores de energía y maxímetros ... 247

7.4.1. Contadores de energía activa y reactiva ... 247

7.4.2. Maxímetros ... 251

7.4.3. Contadores electrónicos ... 252

7.5. Reglamento de puntos de medida (RD 1110/2007) ... 253

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8.1. Conceptos de luminotecnia ... 255 8.1.1. Flujo luminoso () ... 255 8.1.2. Iluminancia (E) ... 255 8.1.3. Brillo o Luminancia (L) ... 255 8.1.4. Plano de trabajo ... 256 8.1.5. Factor de reflexión ... 256 8.2. Fuentes de luz ... 256

8.2.1. Características de las lámparas ... 258

8.3. Tipos de lámparas ... 259

8.3.1. Tipos de lámparas ... 259

8.3.2. Análisis comparativo ... 265

8.4. Nueva tecnología de iluminación LED ... 267

9. MOTORES ELÉCTRICOS ... 269

9.1. Tipos de cargas ... 269

9.2. Características de los motores ... 271

9.2.1. Tensión de alimentación ... 271

9.2.2. Condiciones ambientales de instalación ... 272

9.2.3. Potencia nominal del motor ... 272

9.2.4. Arranque ... 277

9.2.5. Tipo de servicio ... 278

9.2.6. Velocidad ... 278

9.2.7. Conexión del motor ... 279

9.2.8. Tipos y precios ... 280

9.3. Protección y control de motores ... 280

9.3.1. Conceptos generales ... 280

9.3.2. Asociación de fusible y relé térmico ... 282

9.3.3. Interruptor automático ... 284

9.3.4. Otros elementos de protección ... 285

9.3.5. Envolvente y grado de protección ... 285

9.3.6. Control de motores. Variador de velocidad ... 287

10. LÓGICA DE CONTROL ... 289

10.1. Lógica cableada ... 290

10.2. Autómatas programables ... 301

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11. TRABAJOS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS ... 307

11.1. Trabajos sin tensión en AT y BT ... 310

11.2. Trabajos en tensión en BT ... 310

11.3. Métodos de trabajo ... 311

11.3.1. Condiciones de trabajo ... 311

11.3.2. Equipos de medida portátiles ... 312

11.4. Herramientas de trabajo ... 313

12. GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA ... 315

12.1. Introducción ... 315

12.2. Demanda de energía eléctrica ... 316

12.3. Tipos de centrales eléctricas ... 319

12.3.1. Centrales y minicentrales hidráulicas ... 321

12.3.2. Centrales térmicas convencionales ... 326

12.3.3. Centrales nucleares ... 328 12.3.4. Centrales eólicas ... 329 12.3.5. Centrales solares ... 331 12.3.6. Centrales mareomotrices ... 334 12.3.7. Centrales undimotrices ... 335 12.3.8. Centrales geotérmicas ... 335 12.3.9. Centrales de cogeneración ... 335 12.3.9.1. Turbinas de gas ... 336 12.3.9.2. Turbinas de vapor ... 336 12.3.9.3. Motores alternativos ... 337 12.3.9.4. Ciclo combinado ... 338 12.3.9.5. Ciclo Cheng ... 338 12.3.9.6. Pilas de combustible ... 339 12.3.9.7. Centrales de biomasa ... 339

12.4. Potencia de una central hidroeléctrica ... 340

12.5. Regulación de velocidad de las turbinas hidráulicas ... 342

13. TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA ... 345

13.1. Introducción ... 345

13.2. Elementos de una línea de alta tensión ... 347

13.2.1. Conductores eléctricos aislados para líneas subterráneas ... 347

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13.2.1.2. Campo eléctrico ... 350

13.2.1.3. Corrientes y tensiones inducidas en las pantallas ... 352

13.2.1.4. Pérdidas en el dieléctrico ... 352

13.2.1.5. Intensidades máximas admisibles ... 353

13.2.2. Conductores eléctricos de líneas aéreas ... 353

13.2.3. Aisladores en líneas aéreas ... 355

13.2.4. Herrajes en líneas aéreas ... 358

13.2.5. Apoyos de líneas aéreas ... 360

13.2.6. Cables de tierra en líneas aéreas ... 365

13.3. Cálculo de líneas de transporte de alta tensión ... 367

13.3.1. Cálculo eléctrico ... 367

13.3.1.1. Modelo de línea corta ... 368

13.3.1.2. Modelo de línea media... 371

13.3.1.3. Modelo de línea larga ... 374

13.3.2. Efecto corona ... 376

13.3.3. Coordinacion de aislamiento ... 379

13.3.4. Cálculo mecánico... 379

Anexo 1. Intensidades admisibles en líneas subterráneas con cables aislados (extraído del Reglamento de Líneas de Alta Tensión, RD 223/2008, ITC-LAT-06) ... 385

Anexo 2. Intensidades admisibles en líneas aéreas con conductores desnudos (extraído del Reglamento de Líneas de Alta Tensión, RD 223/2008, ITC-LAT-07) ... 399