Unidad 1 "Análisis de proyectos de inmersión"

Proyecto de inmersión

Un proyecto industrial es el conjunto de antecedentes, cálculos, estudios, apreciaciones y evaluaciones que permiten decidir racionalmente sobre la conveniencia o inconveniencia de llevar a cabo un plan de acción para resolver diversos problemas de la ingeniería industrial que permitan la ejecución de una cosa de importancia.

La palabra proyecto involucran normalmente 2 aspectos:

Realización de la obra destinada a la producción de bienes y servicios.

Ejecución de los estudios que posibiliten la realización de dicha obra.

Para lograr estos objetivos se ejemplifican y analizan diversas técnicas con las que se cubren los aspectos básicos a tener en cuenta para la evaluación del proyecto:

Ingeniería del producto

Ingeniería del proceso

Ingeniería básica

Ingeniería de detalle

Radicación de la planta industrial

Ingeniería del producto

Es aquella que define:

El producto a producir, los procesos productivos y los niveles de producción

La tecnología para lograr la producción fijada. Maquinas y equipos necesarios

Lugar de implantación de la planta

Los insumos (tipos, presentaciones y cantidades requeridas)

Los servicios requeridos (tipos, calidades y cantidades requeridas)

Considerar las instalaciones de protección ambiental

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Ingeniería de proceso

Es aquella que:

Desarrolla, evalúa y diseña los procesos productivos

Genera toda la información indispensable para la ingeniería básica

Define el “know how”, o sea como se hace, es la información obtenida de la investigación y desarrollo

Define los requerimientos de materias primas e insumos que tenga el proceso

Tiene en cuenta las condiciones del medio que afectan los procesos

Alcance de la ingeniería de proceso

Está constituido por todas las etapas productivas, desde la materia prima hasta la obtención del producto final, de acuerdo a la tecnología adoptada, la disponibilidad de insumos y a las condiciones de contorno según la localización.

Los documentos que se deben incluir en la ingeniería de proceso comprenden:

Memoria descriptiva con los fundamentos teóricos prácticos del proceso adoptado

Diagrama de bloques de las transformaciones involucradas

Diagrama de proceso preliminar

Información sobre experiencias a nivel laboratorio o pruebas piloto

Ingeniería básica

Es aquella que se realiza a partir de la ingeniería de proceso para dar la información necesaria para evaluar la inmersión y para desarrollar la ingeniería de detalle.

Alcance de la ingeniería básica:

Incluye toda la información necesaria para desarrollar la ingeniería de detalle.

El alcance de la ingeniería básica debe ser definido a priori entre el proveedor y el comprador

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Se especificaran las especificaciones de productos terminados, la capacidad de producción, flexibilidad de operación, factores de servicio, consumo de materia primas y servicios.

Los documentos que se deben incluir en la ingeniería básica comprenden:

Diagrama de flujo de proceso (PFD) o Flow sheet indicando, por ejemplo: presión, temperatura, cantidades, pesos específicos, etc.

Designación e identificación de equipos, incluyendo los de reserva.

Lazos de instrumentación principales que definan la filosofía de control.

Servicios auxiliares (indicando solamente donde entran y salen).

Líneas de proceso y auxiliares

Se indicaran las condiciones de operación y flujo de su sentido

Balance de materia y energía.

Descripción detallada del proceso

Diagrama de cañerías e instrumentos

Es la principal fuente de información para los grupos de diseño de cañerías eléctricas, estructuras, mecánica, instrumentos, procesos.

La información debe ser normalizada para evitar confusiones en los distintos especialistas.

- Plano de distribución en planta (Lay out): Muestra los equipos en la distribución de las distintas áreas del predio donde se ubicara el área de producción.

- Plano en planta y elevación de la nave industrial (Plot Plan): Ubicación, norte, accidentes geográficos, caminos de acceso. Límites de la propiedad y posición del cierre perimetral. Accesos principales, estacionamientos internos y externos, portones y puertas. Calles o caminos o veredas internas principales y secundarias. Sentido de circulación de camiones. Dimensiones generales del perímetro de la planta e islas interiores. Recorrido de sendas de cañerías. Todos los edificios.

Ingeniería de detalle

Es aquella que se realiza a partir de ingeniería básica para dar la información que se requiere para adquirir lo necesario y llevar a cabo las instalaciones correspondientes hasta la puesta en marcha, dejando operativo el proyecto.

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Alcance de la ingeniería de detalle

- Incluye toda la información necesaria para materializar la planta industrial.- Debe ser tal que permita adquirir eficientemente los componentes de la instalación

optimizando la inversión. - Los documentos que se deben incluir en la ingeniería de detalle comprenden:

1. Memoria de calculo

2. Planillas de computo de materiales

3. Especificaciones técnicas de materiales y componentes

4. Aplicaciones de normas técnicas donde corresponda

5. Planos constructivos y de montaje

6. Manuales de operación y mantenimiento

Radicación de la planta industrial

- Categorizar la planta.- Definir la ubicación de la planta.- Habilitación.

Proyecto de instalación eléctrica industrial

Como parte de la ingeniería de detalle se encuentra la elaboración del proyecto de instalación eléctrica. Este debe estar precedido por el conocimiento de datos relacionados con las condiciones de suministros y de las características de la industria en general.

Normalmente el proyectista recibe un conjunto de planos de la industria, conteniendo como mínimo lo siguiente:

A. Planos de ubicación : tienen la finalidad de situar la obra dentro del contexto urbano.

B. Planos arquitectónicos del área : contienen toda el área de construcción e indican con detalle todos los ambientes de producción, oficinas, depósitos, etc.

C. Planos con la disposición física de las maquinas (Lay out ) : indican una proyección aproximada de las maquinas debidamente ubicadas con la indicación de los motores con sus respectivos tableros de control.

D. Planos de detalle : contienen todas las particularidades del proyecto de

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arquitectura que se vaya a construir como ser:

1. Vistas y cortes de la nave industrial.

2. Detalles sobre la existencia de puentes grúas en los recintos de producción.

3. Detalle de las columnas y vigas de hormigón y otras particularidades de construcción.

4. Detalle de montaje de maquinas de grandes dimensiones.

Durante la fase de proyecto es también importante conocer los planes de expansión de la empresa, los detalles del aumento de carga y si es posible conocer el área donde se instalara.

Cualquier proyecto eléctrico de una instalación industrial debe considerar los siguientes aspectos:

A. Flexibilidad : es la capacidad que tiene la instalación de admitir cambios en la ubicación de maquinas y equipos, sin comprometer seriamente las instalaciones existentes.

B. Accesibilidad : es la facilidad de acceso a todas las maquinas y equipos de maniobra.

C. Confiabilidad : representa el desempeño del sistema con relación a las interrupciones también asegura la protección e integridad de los equipos y de las personas que los operan.

Datos para la elaboración del proyecto:

Además de los planos anteriormente mencionados, se deben conocer los siguientes datos:

- Condiciones de suministro de energía eléctrica - La distribuidora de energía deberá proveer al interesado la siguiente información:

a) Capacidad de corto circuito actual y futura

b) Variación de tensión

c) Impedancia reducida en el punto de suministro

d) Características de las cargas

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Esta información se puede obtener del responsable técnico del proyecto industrial, o por medio del manual de especificaciones de los equipos. Los datos principales son:

A. Motores: potencia, tensión, corriente, frecuencia, número de polos y fases, conexiones posibles y régimen de funcionamiento.

B. Transformadores: potencia y factor de severidad.

C. Otras cargas: existen otras cargas singulares como maquinas accionadas por sistemas computarizados en los cuales la variación de tensión debe ser mínima por lo que requiere alimentadores exclusivos

Concepción del proyecto:

Como metodología para la concepción del proyecto, se pueden seguir los siguientes pasos:

- División de la carga en bloques

En base a la carga que contienen la disposición física de las maquinas se debe dividir la carga en bloques. Cada bloque debe corresponder a un tablero de distribución con alimentación y protección individual.

Para determinar los bloques se deben considerar los sectores individuales de producción como también la cantidad de carga, tomando en cuenta la caída de tensión que se da para cada bloque.

(A) División de la carga en bloques

Cuando un determinado sector ocupa un área de grandes dimensiones, puede ser dividido en dos bloques de carga, dependiendo de la caída de tensión al que estarían sometidos cuando estos están alejados del centro de comando.

Cuando un determinado sector de producción está instalado en un área físicamente aislado de otros sectores, se debe tomar como un bloque de carga individual.

Se debe considerar que se pueden agrupar sectores de producción en un solo bloque de carga, siempre y cuando la caída de tensión en los terminales de la misma sea la adecuada.

(B) Ubicación de los tableros de distribución

Su ubicación debe satisfacer las siguientes condiciones:

En el centro de carga. Cerca de los alimentadores principales. Alejado de lugares de tránsito de personas.

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En ambientes bien iluminados. En locales de fácil acceso. En lugares no sujetos a gases corrosivos, inundaciones, etc. En ambientes con temperatura adecuada.

A los tableros que comandan los motores se los denominan Centro de Control de Motores (CCM). Si los tableros contienen componentes para el comando exclusivo de la iluminación se los denomina Tableros de Distribución de Iluminación (TDI).

(C) Ubicación del tablero de distribución general.

Se ubica de preferencia en la subestación o en un área contigua a ésta.

(D) Ubicación de la subestación

El lugar donde se instalará la subestación se selecciona basándose en el plano arquitectónico y tomando en cuenta las exigencias del área de construcción, como también se puede decidir tomando en cuenta la seguridad de la industria, principalmente cuando el producto de fabricación es un producto de alto riesgo.

Se puede elegir también el lugar técnicamente adecuado, de tal manera que no esté muy alejado de la carga, para no utilizar alimentadores largos y de sección elevada.

Determinación del centro de carga

El proceso para determinar el centro de carga se define por el cálculo del baricentro de los puntos considerados como cargas y que corresponden a la potencia demandada de cada unidad de producción y sus respectivas distancias al origen de un sistema de ejes de referencia conforme a las siguientes ecuaciones:

X = (X1.P1+X2.P2+X3.P3+…+XN.PN)/(P1+P2+P3+…+PN)

Y = (Y1.P1+Y2.P2+Y3.P3+…+YN.PN)/( P1+P2+P3+…+PN)

Ejemplo de aplicación:

Considerar las potencias y las distancias que se dan en la figura y hallar el centro de carga.

Imagen.

X=15,44.

Y=14,13.

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Evaluación de impacto ambiental

1-Introducción

(A) Consideraciones ambientales

Se puede definir, de manera preliminar al medio ambiente como el entorno vital, o sea el conjunto de elementos físicos, biológicos, económicos, sociales, culturales y estéticos que interactúan entre sí, con el individuo y con la comunidad en la que vive determinando su forma, carácter, comportamiento y supervivencia.

Además, el hombre extrae del medio ambiente las materias primas y energía que requiere para su desarrollo sobre el planeta, haciendo uso de recursos de carácter renovable y no renovable, razón por la cual se impone la necesidad de un uso cuidadoso que evite el empleo anárquico de estos elementos.

No obstante estas premisas de uso, las acciones humanas han generado y generan múltiples afectaciones a un gran número de ecosistemas, modificando de manera ostensible la evolución natural de los mismos.

Son innumerables las cifras y estudios que demuestran las tendencias al desequilibrio y que indican que de no revertirse las mismas, el planeta en general iniciará el nuevo milenio en condiciones ambientales aún peores que las hoy imperantes.

Esta situación de privilegio en cuanto a la disponibilidad de recursos, contrasta en el mismo horizonte temporal, con el más fuerte desequilibrio entre países pobres y ricos, y entre pobres y ricos, particularmente en los países en vías de desarrollo.

Surge a partir de esta evolución, un despertar de la conciencia ambiental que se manifiesta, por una parte, a través de una conciencia social y por otra, como consecuencia de la primera, a partir de acciones políticas y económicas consecuentes con la misma.

Como causas desencadenantes de este hecho podrían mencionarse:

Conciencia mundial de la singularidad y fragilidad de la tierra como planeta, desarrollada a partir de la iniciación y difusión de los vuelos espaciales.

Modificación de los conceptos de calidad de vida y desarrollo desde valores basados en lo cuantitativo y monetario hacia valores cualitativos e intangibles.

Incremento permanente de la capacidad de alteración del medio por parte del hombre con generación de impactos de carácter irreversible.

Incremento de cantidad de población afectada por impactos de fácil percepción. Incremento de las denuncias y quejas sobre actividades ambientalmente conflictivas, así

como la difusión de las actividades de conservación y restauración por parte de entidades no oficiales.

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La acción de los organismos de crédito y agentes económicos que imponen la protección del ambiente laboral de los trabajadores, el uso racional de recursos naturales, el fomento de la investigación prospectiva de las consecuencias ambientales de los proyectos de desarrollo y el papel de la política ambiental como generador de empleo.

La convicción de las fuerzas políticas y económicas ante la confirmación de daños ambientales a escala global y de los beneficios económicos del planteo de actividades de desarrollo con una racionalidad ambiental técnicamente demostrada.

(B) La necesidad de la realización de estudios de impacto ambiental.

A partir de la década de los años 70’, con el objeto de predecir los impactos ambientales de las actividades antrópicas (en especial las acciones de desarrollo) y brindar una oportunidad de mitigar los efectos negativos y maximizar los positivos, se crean los procedimientos de evaluación de impactos ambientales.

Según la FAO la evaluación de impactos ambientales es el proceso formal para predecir los impactos ambientales de cualquier actividad de desarrollo humano y planificar las medidas adecuadas para eliminar o reducir sus efectos negativos y aumentar los positivos.

Los procesos de EIA (Evaluación de Impacto Ambiental) tienen tres funciones principales:

La predicción de los conflictos ambientales. El encuentro de vías de solución a los mismos. La maximización de los efectos positivos.

La EIA se constituye en una herramienta de gerenciamiento para planificadores y tomadores de decisión y debe necesariamente, ser aceptada e integrada complementariamente con otros estudios tales como los económicos y la ingeniería.

2-La gestión ambiental

Los conflictos ambientales quedan definidos por tres elementos: causa, efecto y actores implicados. Ante estos problemas se puede actuar de dos formas:

(A) De manera preventiva.(B) De manera curativa, único tipo de procedimiento que podrá adoptarse ante actuaciones

ya realizadas.

La tendencia actual más generalizada es actuar de acuerdo con “A”, asumiendo un cierto grado de conformismo con la situación ambiental presente y centrándose en las acciones futuras. El criterio de actuación “B” está siendo utilizado por los poderes públicos y actores económicos

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alentando acciones de restauración o mejoramiento de procesos, impulsados mediante la vía de ayudas económicas blandas o subvenciones.

Las políticas preventivas pueden adoptar formas directas o indirectas.

Directas:

Normativa estricta y específica en materia de calidad ambiental, imponiendo los pasos a seguir en el desarrollo de proyectos y planes (directivas del BIRF, BID, CE, etc.).

Planificación como proceso racional para la toma de decisión, integrando adecuados estudios del entorno territorial y sus recursos (ordenación territorial y planificación integral).

Evaluación de impacto ambiental como proceso para predecir, interpretar, prevenir y comunicar, de manera preventiva los efectos de un proyecto sobre el medio ambiente.

Indirectas:

Investigación básica, educación ambiental, sensibilización social, desarrollo de tecnologías limpias, etc. Estas políticas operan a más largo plazo no constituyéndose en herramientas de acción ambiental inmediata o coyuntural.

3-Definiciones conceptuales

Medio ambiente:

Existen distintas aproximaciones al concepto, dependientes del enfoque que se pretenda dar a un término tan amplio.

General:

Es el entorno vital el conjunto de elementos físicos, biológicos, económicos, sociales, culturales y estéticos que interactúan entre sí con el individuo y con la comunidad en la que vive, determinando su forma, carácter, comportamiento y supervivencia.

Administrativo-Operativo:

Para la Comunidad Económica (CE), por ejemplo, es el sistema constituido por:

El hombre, la fauna y la vegetación. El suelo, el agua, el aire, el clima y el paisaje. Las interacciones entre estos factores. Los bienes materiales y el patrimonio cultural.

Económico-Productivo:

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Puede entenderse como la fuente de los recursos naturales, el soporte de la actividad productiva y el receptor de los desechos y residuos no deseados.

Para la realización de estudios y ordenamiento temático de la información al sistema medio ambiente se lo subdivide habitualmente en subsistemas:

Sistema de medio ambiente

Subsistema medio natural Subsistema socio-económico y cultural

Subsistema medio natural

Físico. Clima. Geología. Geomorfología. Suelos. Aguas: superficiales y subterráneas. Riesgos naturales. Biótico. Vegetación. Fauna. Perceptual. Paisaje: ecológico. Visual o perceptivo.

Subsistema socio-económico y cultural

Recursos culturales:

Arqueológicos. Paleontológicos. Etnológicos. Históricos. Artísticos. Naturales singulares. Científicos. Educativos.

Recursos socio-económicos

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Uso del suelo. Trabajo. Infraestructura. Libertad individual. Participación social. Salud. Recreación. Costumbres. Privacidad. Comercio y finanzas.

Desarrollo sustentable:

Es aquel que permite satisfacer nuestras necesidades actuales sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer las suyas.

Actualmente se impone el concepto del desarrollo sostenible. El principal desafío para su implementación es diseñar, proponer e implementar estrategias que promuevan una gestión ambiental capaz de aplicar el concepto de sostenibilidad en la práctica, para lo cual, deberá articularse un equilibrio dinámicamente estable entre la presentación de los recursos naturales (sustentabilidad ecológica), la promoción de las economías locales (crecimiento económico), y la mejora de las condiciones de vida y distribución de los beneficios económicos en la población (equidad social).

Quienes tienen responsabilidades en la gestión ambiental, deben tomar decisiones orientando inversiones y fomentando el desarrollo y crecimiento local, tratando de armonizar estas tres premisas, sin omitir ni privilegiar ninguna de ellas.

El concepto implica, básicamente, un mejoramiento a largo plazo de la calidad de vida humana y supone el manejo (y la transformación) de los ecosistemas con el objeto de aprovechar la oferta de los mismos con criterio de maximizarla y minimizar los conflictos que su explotación produce. Por lo tanto no supone como único objetivo la conservación de la naturaleza en su estado natural, sino la aplicación de modelos que minimicen la destrucción de la base ecológica de producción y habitabilidad.

Proyecto:

Documento técnico que define la localización y características para la realización de planes o programas, obras, instalaciones y toda otra intervención en el medio ambiente, incluidas las explotaciones de recursos renovables y no renovables y las que ordenen o modifiquen el territorio.

Entorno:

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Ambiente que interacciona con el proyecto en términos de entradas (recursos, mano de obra, espacio) y salidas (productos, empleo, residuos), constituyéndose en provisor de recursos, generador de condicionantes y receptor de efectos.

Ordenamiento territorial:

Regulación y promoción de la localización de los asentamientos humanos, de las actividades económicas y sociales de la población así como el desarrollo físico espacial con el fin de lograr una armonía entre el mayor bienestar de la población, la optimización del aprovechamiento y uso de los recursos naturales, y la protección y valorización del ambiente, como instrumentos del desarrollo sustentable.

Capacidad de carga:

Aptitud del territorio para recibir en él un determinado proyecto o actuación.

La determinación de la capacidad de recepción dependerá de dos factores esenciales:

(A) El grado de rigor conservacionista que se adopte.(B) Las demandas sociales para ese lugar y tiempo.

Estos elementos determinarán la posición de umbrales mínimos de aptitud y umbrales máximos de impacto.

Impacto ambiental:

Es la alteración que la ejecución de un proyecto introduce en el medio expresadas por la diferencia entre la evolución de uno o más parámetros de calidad ambiental sin y con proyecto. Puede resultar positivo o negativo.

Los proyectos o actuaciones pueden generar entonces alteraciones que involucran procesos consecutivos:

(A) Modificación de las características del medio receptor.(B) Modificación de sus valores o méritos de conservación.(C) Repercusión de estas modificaciones sobre la salud y el bienestar humano.

Los impactos podrán tipificarse en función de ciertos atributos (signo, naturaleza, localización, tamaño, reversibilidad, permanencia, etcétera). En este contexto resulta interesante identificar cuáles son las principales acciones generadoras de los mismos:

Sobre explotación de recursos naturales

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Este fenómeno se produce, para el caso de los recursos renovables, cuando se extrae del medio o de un ecosistema bienes o servicios en cantidad superior a la tasa de renovación del mismo. Existen numerosos ejemplos tales como:

Sobre pastoreos por exceso de carga o uso de técnicas inadecuadas de limpiezas de matorral (quemas).

Explotación de acuíferos subterráneos por encima de la tasa de recarga. Explotación de recursos acuíferos superficiales sin respetar caudales ecológicos. Extracción de maderas de los bosques sin planificación de producción sostenida. Pesca y casa de especies protegidas, o con artes prohibidas o en épocas inadecuadas. Cultivos esquilmantes que no acompañan la capacidad de uso agrícola del suelo.

Entre los recursos no renovables podrían mencionarse toda actividad extractiva indiscriminada o realizada sin la adecuada valoración de sus efectos secundarios (pérdida de cobertura vegetal, destrucción del paisaje, alteración de acuíferos, modificación del régimen hidráulico y sedimentológico de los ríos, vertidos incontrolados, emisión de partículas, ruido o contaminantes atmosféricos).

Sub explotación de recursos naturales o ecosistemas:

En aquellos ambientes en los cuales la presencia de la actividad humana reconoce una permanencia prolongada sin la declaración de los mismos, el envejecimiento o vaciamiento de población podría generar desequilibrios tanto sobre factores de medios físicos como culturales, estéticos, sociales y económicos. Algunos ejemplos de lo expuesto serían:

Degradación de zonas bajo riego por su abandono. Abandono de agricultura en espacios periurbanos, la que es reemplazada por actividades

que la ciudad expulsa y no cuenta con la infraestructura adecuada. Crecimiento excesivo de algunas especies por falta de caza o desaparición de sus

depredadores naturales. Pérdida o deterioro del patrimonio histórico y/o cultural. Cambio del uso del suelo

Este proceso puede darse por ocupación directa del espacio por urbanización, reforestación, puesta bajo riego radicación industrial o de infraestructuras, o toda actividad consumidora de espacio, o bien por inducción de actividades debidas a, por ejemplo:

I. Atracción de actividades (en general servicios) en el entorno de un proyecto en ejecución.

II. Presión sobre el entorno natural por exceso de afluencia (desarrollos turísticos en zonas frágiles).

III. Revalorización del suelo en áreas de influencia en un proyecto o por mejora de las infraestructuras de servicios.

IV. Emisión de contaminantes:

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A medida que el hombre ha ido incrementando el grado de complejidad de sus procesos tecnológicos, ha ido aumentando el grado de incapacidad de asimilación de los productos de desecho por parte del entorno, o aumentando los volúmenes de producción hasta superar esta capacidad. Cualquier sub producto, energía o elemento asume el carácter de contaminante al superarse la capacidad de asimilación del medio receptor. Se pueden tipificar los siguientes:

Productos reciclables o biológicamente asimilables, en los cuales el efecto contaminante resulta función exclusivamente del volumen que se aporta al medio.

Productos intrínsecamente tóxicos, cualitativamente contaminantes , a los que se considera críticos toda vez que superan la capacidad de detección de los instrumentos de medición o los estándares permitidos.

Contaminación visual por introducción de elementos foraños a la cuenca visual y discordantes con el paisaje original.

Introducción de flora y fauna exótica intencionada y accidental.

Estudio de impacto ambiental:

Es un documento técnico, a presentar, generalmente por el promotor del proyecto. Éste debe identificar, describir y valorar, los efectos notables que la realización del proyecto producirá sobre el ambiente.

Admite varias interpretaciones interdependientes entre sí.

Aproximación conceptual:

La EIA es un proceso de análisis más o menos largo y complejo para formar un juicio previo, lo más objetivo posible, sobre los efectos ambientales de una acción humana (proyecto o actuación) y sobre la posibilidad de evitarlos o reducirlos a niveles aceptables.

Aproximación administrativa: La EIA es un procedimiento administrativo conducente a la aceptación, modificación o rechazo de un proyecto en función de su incidencia en el medio ambiente y de la valoración y de esa incidencia haga la sociedad afectada a través de sus organismos administrativos. Resulta un instrumento social de control de proyectos, que incorpora en su procedimiento la participación pública.

Aproximación técnica: La EIA es una labor técnica para identificar (relaciones causa-efecto), predecir (interpretar), valorar (cuantificar), prevenir (corregir en forma preventiva) el impacto

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ambiental de un proyecto en caso de que se ejecute. Su objetivo es contribuir a la toma de decisión por parte del órgano competente administrativo o financiero.

Evaluación de impacto ambiental:

Es una herramienta técnico-administrativa mediante la cual la autoridad competente por los responsables de la supervisión de un proyecto somete a análisis un estudio de impacto ambiental, ejecutado con miras a determinar la calidad y ajuste de los resultados obtenidos.

Declaración de impacto:

Es el pronunciamiento de la autoridad competente en el que de acuerdo con la legislación y en base al estudio y evaluación del impacto ambiental, se expide respecto a los efectos ambientales previsibles, la conveniencia o no de realizar la actividad proyectada y en caso afirmativo, las condiciones que deben establecerse en orden a la adecuada protección del medio ambiente.

4-Contexto de los estudios de impacto ambiental

4.1-Marco social

Todo proyecto o programa así como sus impactos ambientales se desarrollan estrictamente dentro de un marco social singular.

Las estructuras institucionales, las prácticas culturales y la normativa legal que constituye la trama básica de la estructura social, varía habitualmente de país a país, y en muchos casos dentro del mismo país, de una región a otra. Es por ello que resulta fundamental lograr un cabal conocimiento de la estructura social que existe en el área bajo estudio para poder interpretar los posibles impactos de un proyecto y su interpretación en el EIA.

La participación de grupos locales directamente vinculados con los proyectos bajo análisis, es esencial para el éxito del proceso de EIA. La consulta con otros grupos de interés y ONGs pueden integrar importantes puntos de vista a ser tenidos en cuenta. Este análisis e interpretación resulta fundamental para la identificación de problemas sociales y culturales, así como la propuesta de soluciones a los mismos, incluso antes del inicio de la implementación del proyecto.

Temas tales como la expropiación y adquisición de tierras, el resarcimiento económico (que puede constituirse en una fuente alternativa de ingresos) y la relocalización de pobladores deben ser identificados y comprendidos con todo cuidado para la ejecución del EIA, en razón de que los mismos suelen resultar social y políticamente muy sensibles y legalmente muy complejos.

Resulta particularmente importante prestar atención en el desarrollo de EIA a las necesidades de los grupos más pobres y su relación con el proyecto bajo análisis.

4.2-Marco institucional

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Del mismo modo que el estudio del medio ambiente involucra un gran número de disciplinas, su gestión involucra un gran número de organismos oficiales e instituciones. Es usual que la recolección de datos de base deba realizarse en un gran número de organismos oficiales, ministerios y organismos paraestatales, incluso en muchos de los cuales podría resultar a priori poco relevantes pero que pueden disponer de importante información en lo referente a tenencia de las tierras, salud, demografía, demología, etc.

Los conflictos institucionales más comunes suelen producirse entre los organismos que promueven el proyecto y aquellos encargados de proteger el entorno receptor, así como los generados entre autoridades nacionales y locales.

4.3-Marco legal

En numerosos países en desarrollo existen leyes ambientales desde hace un gran número de años, tales como los que regulan aspectos particulares como contaminación del agua, protección del patrimonio cultural o garantías de caudales mínimos en cuentas. Más recientemente se ha desarrollado la tendencia de promulgar legislaciones con un encuadre ambiental más amplio.

También en diversas jurisdicciones (provincias, municipios, etc.) se han aprobado leyes y reglamentos (de diferente nivel, desde sectorial hasta nacional) que establecen las formas y los requerimientos en que los EIA deben ser ejecutados, así como qué tipo de actividades se ven sujetas a estos estudios y la responsabilidad de las autoridades que deben aprobarlos. En otros casos, el requerimiento de EIA resulta discrecional, correspondiendo por lo general a las mismas autoridades que exigen el EIA, su aprobación. Esta situación discrecional solo queda garantizada por la discusión pública de los resultados del proceso de EIA.

Cuando existen fuentes de financiamiento externas para el desarrollo de un proyecto, resulta habitual que el mismo, incluidos los aspectos ambientales, satisfagan la legislación que le compete al organismo de crédito.

En todo caso la función de la legislación ambiental puede variar notablemente. No siempre resulta sencillo definir con precisión cuando un EIA es necesario y no siempre las normas vigentes se adaptan con precisión a las de ellas, resultando por lo tanto fundamental la participación local en la preparación del EIA con el objeto de tener presente los principales derechos de uso y detectar posibles puntos oscuros en los esquemas de desarrollo.

4.4-Marco referente a la policía

En términos generales, dentro de los países en vías de desarrollo resulta una mala práctica común que se multipliquen los organismos con el poder de policía para la actuación en aspectos ambientales, apoyados en normativas sectoriales que muchas veces pueden resultar contradictorias entre sí, contribuyendo al final al deterioro ambiental. En estos términos, uno de los objetivos a lograr con el EIA es precisamente echar luz sobre estos posibles conflictos generados por políticas incoherentes o por falta de políticas.

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Capítulos 5 al 10 ver fotocopia.

Unidad 2: Fuerza motriz

Sistemas de alimentación

(A) Sistema primario de suministro

La alimentación de una industria en la mayoría de los casos, es responsabilidad de la empresa distribuidora de energía eléctrica. Por lo que, el sistema de alimentación siempre queda limitado a la capacidad de las líneas de suministro existentes en el área del proyecto. Cuando una industria es de cierta capacidad y la producción exige elevada continuidad de servicio, es necesario realizar inversiones adicionales buscando recursos alternativos de suministro, tales como la construcción de un nuevo alimentador o la adquisición de generadores de emergencia.

Las industrias de una forma general son alimentadas por uno de los siguientes tipos de sistemas:

I. Línea de distribución abierta

Son las que reciben corriente por un solo extremo.

Una red abierta se llama radial cuando está constituida por líneas de derivación abiertas, con las cargas en los extremos o repartidas a lo largo de la línea.

La estructura radial está constituida con un centro de alimentación del que parten las líneas principales con sus derivaciones.

Este esquema se denomina sistema radial simple. Sus ventajas son: sencillez de diseño, economía de la instalación y clara distribución de corriente que permite la rápida localización de fallas.

Las principales desventajas son: limitada capacidad de ampliación de suministro de potencia y poca calidad del servicio, porque una falla en la línea afecta a muchos usuarios ya que no cuenta con recursos de maniobra en caso de pérdida del circuito de distribución.

El esquema siguiente representa un sistema radial con recursos de maniobra que permite que el flujo de energía pueda variar con las condiciones de carga del sistema.

Este sistema presenta mayor confiabilidad ya que ante una eventual pérdida de uno de los circuitos de distribución, no afecta al suministro de energía a la industria excepto por el tiempo de maniobra de los seccionadores.

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Presenta costos más elevados por el uso de equipos de mayor costo y por el dimensionamiento de los circuitos de distribución ya que deben poseer la capacidad individual suficiente para alimentar todas las cargas por sí solos.

II. Líneas de distribución cerradas

Reciben la corriente por dos o más puntos y su configuración puede ser en anillo o en malla.

Red en anillo:

Es una línea cerrada que tiene una o dos alimentaciones. Se utiliza en media tensión para alimentar altos consumos de energía y mantener a la vez la continuidad en el servicio. En el anillo se colocan elementos de maniobra que permiten aislar una parte del circuito para que cualquier falla afecte a menos usuarios que en una red radial.

Para redes de baja tensión se utilizan las redes en anillo en distribución local que presenta una pequeña caída de tensión y seguridad en el suministro. La red radial de baja tensión puede conectarse en anillo por medio de un aparato de maniobra que normalmente está abierto.

Las redes de distribución urbana en media tensión suelen ser construidas en anillo alimentando a centros de transformación con entrada y salida de línea, llamados centros de transformación de paso.

Los aparatos de maniobra permiten que cada centro de transformación pueda alimentarse de uno u otro lado del anillo, de manera que en caso de una falla, ésta pueda ser desconectada.

Las principales ventajas de la construcción en anillo son: baja caída de tensión con variaciones bruscas de carga y mayor seguridad en el suministro que en la red radial.

Red en malla:

Está constituida por redes cerradas unidas eléctricamente.

Puede construirse como tal o resultar de la unión eléctrica entre sí de redes radiales.

La alimentación puede ser de uno o varios puntos.

Las ventajas son: pequeña caída de tensión sin grandes variaciones con el cambio de consumo y se puede hacer frente a aumentos de demanda de potencia sin grandes cambios en la red.

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Se utiliza para el suministro de energía a zonas de gran demanda de carga con buena estabilidad de tensión y gran seguridad en el suministro.

(B) Sistema primario de distribución interna

Cuando la industria posee dos o más subestaciones, que están alimentadas desde la distribuidora se puede proceder a la alimentación de los sistemas utilizando:

Sistema radial simple (7) Sistema radial con recursos de maniobras

Los puntos de consumo sectorial poseen alternativas de suministro a través de los circuitos de alimentación. Se observa que cada barra de las subestaciones está provista de seccionadores automáticos o manuales, pudiendo estar con la posición normalmente abierto o normalmente cerrado de acuerdo a una mejor distribución de la carga en los dos alimentadores.

(C) Sistema secundario de distribución

Este sistema se puede dividir en:

Circuitos terminales de motores:

Consisten en alimentadores monofásicos o trifásicos que conducen corriente a una tensión dada desde un dispositivo de mando y protección, hasta un punto de utilización.

Los circuitos terminales deben responder a algunas reglas básicas que son:

Deben contener un dispositivo de seccionamiento en su origen para fines de mantenimiento, el que desconectará tanto al motor como a su dispositivo de comando. Se pueden emplear: seccionadores, interruptores, disyuntores, fusibles, contactores.

Contener un dispositivo de protección contra cortocircuitos en su origen. Contener un dispositivo de comando capaz de impedir un arranque automático del motor. Contener dispositivos de accionamiento del motor, para reducir la caída de tensión en el

arranque a un valor igual o inferior al 10% o de conformidad con las exigencias de la carga. Preferentemente, cada motor deberá ser alimentado por un circuito terminal individual. Cuando un circuito terminal alimente más de un motor u otras cargas, los motores

tendrán una protección contra sobrecarga individual. En este caso la protección contra el cortocircuito debe ser hecha por un dispositivo único ubicado al inicio del circuito terminal.

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Circuitos de distribución

Son los circuitos que se derivan del tablero principal de fuerza y alimenta uno o más centros de mando (CCM y TDI).

Los circuitos de distribución deben ser protegidos en el punto de origen por medio de disyuntores o fusibles de capacidad adecuada a las cargas y a las corrientes de cortocircuito.

Los circuitos deben poseer un dispositivo de seccionamiento para proporcionar condiciones satisfactorias de maniobra.

Recomendaciones generales para circuitos terminales y de distribución

Los circuitos terminales y de distribución se proyectarán siguiendo las recomendaciones prácticas que se detallan a continuación:

La menor sección transversal de un conductor para circuitos terminales de motores será de cuatro milímetros cuadrados.

Se deberá prever, en lo posible, una capacidad de reserva de los circuitos de distribución en caso de aumento de cargas futuras.

Se deberán dimensionar circuitos de distribución distintos para iluminación y fuerza. Se deberá prever como reserva en los tableros generales de fuerza y centros de control de

motores circuitos de distribución y terminales, respectivamente, para una probable expansión de carga, en una cantidad racional acorde a las características del proyecto. En este caso, no existirán conductores conectados sino que existirá suficiente cantidad de canalizaciones como reserva.

Las cargas se deberán distribuir lo más uniformemente posible entre las fases

Ejemplo de esquemas de distribución

La planta elemental de la figura tiene cuatro cargas: C1, C2, C3 y C4 que se alimentan en baja tensión (BT). Plantear una alternativa de posible esquema de distribución, determinando la configuración del centro de transformación de media tensión a baja tensión.

Se deberá tener en cuenta que la carga C3 es esencial, ya que su salida de servicio durante más de 15 minutos implica la pérdida total de material en proceso.

A los fines del análisis se considerará un factor de potencia de diseño igual a 0,7 para las cargas y 0,85 para iluminación, con un factor de simultaneidad igual a 1. Además, se tendrá en cuenta que la planta, eventualmente, puede trabajar en tres turnos.

Nota: las potencias nominales normalizadas en kVA de los transformadores de distribución son: 25-63-100-125-160-200-250-315-500-630-800-1000.

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P(kW) Esc. Max F/S

Tablero Cos (Phi)

S(kVA) S esc Xm

Ym

C1 80 No N/a No 0,7 114,3 0 7 7C2 120 No N/a No 0,7 171,4 0 14 7C3 100 Sí 15 No 0,7 142,9 142,9 9 24C4 90 No N/a No 0,7 128,6 0 32 19I 13,5 Sí 15 No 0,85 15,9 15,9 20 12,5

Max F/S= Máximo tiempo fuera de servicio.

En esta configuración se han elegido dos transformadores gemelos de 315 kVA de potencia, los que alimentan cada uno una parte de la potencia esencial. Se dispusieron las cargas de esta manera evaluando que ante una eventual salida de servicio de uno de los dos transformadores, el restante pueda alimentar la totalidad de la potencia esencial.

Sistemas trifásicos

Varios sistemas monofásicos conectados de manera definida forman los llamados sistemas polifásicos, donde cada una de sus partes constitutivas se denomina fase.

Un sistema polifásico está constituido por n tensiones senoidales de la misma frecuencia conectados a n cargas a través de n pares de conductores, dando lugar a n corrientes que circulan por los mismos.

La palabra fase se emplea para señalar una parte del sistema polifásico. Según sea el número de fases del sistema, los circuitos pueden ser bifásicos, trifásicos, tetrafásicos, heafásicos , etcétera.

El más difundido es el sistema trifásico que presenta marcadas ventajas respecto de los sistemas monofásicos.

Un circuito monofásico suministra o consume una potencia pulsatoria. En un receptor resistivo puro el valor instantáneo de la potencia se hace cero dos veces en cada período. En el caso de analizar receptores inductivos o capacitivos, la potencia se anula cuatro veces en cada período, tomando valores positivos y negativos.

En los sistemas polifásicos la potencia instantánea no se anula en ningún momento. Si las cargas son balanceadas la potencia total se mantiene constante, no es pulsatoria.

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Carga 573 158,7 15,5 14,1Reserva 57,3

Total 630,3

El rendimiento de un motor o generador, aumenta con el número de fases. La máquina trifásica posee un rendimiento casi del 50% más que una monofásica.

Los sistemas polifásicos tienen notables ventajas comparativas sobre los monofásicos: par uniforme, menor sección de conductores, capacidad de crear campos magnéticos giratorios, mejor rendimiento, etcétera.

Entre los sistemas polifásicos, el único empleado es el trifásico, que por su buen rendimiento y facilidad de fabricación de las máquinas eléctricas, resulta el más adecuado y económico para su uso.

Se denomina fase a cada circuito constituido por un generador, un par de conductores y la carga asociada a ellos.

Si tres bobinados idénticos se colocan simétricamente alrededor de la periferia del estator de un generador elemental como se muestra en la figura, se generarán tres fuerzas electromotrices (fem) de igual módulo y con una diferencia de fase de 120° entre dos fuerzas electromotrices de fases consecutivas.

Los terminales “u”, “v” y “w” son los llamados bornes de entrada de los bobinados, mientras que los terminales “x”, “y” y “z” son los denominados bornes de salida.

Las figuras siguientes muestran en los dominios tiempo y frecuencia el caso particular de tres fuerzas electromotrices del mismo módulo e igualmente desfasadas entre sí. La figura de la

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derecha muestra los fasores armónicos representativos de estas fuerzas electromotrices. La suma vectorial de los tres fasores es nula.

Todo sistema de tensiones o corrientes polifásico, cuya resultante es nula, se denomina equilibrado.

Desde el punto de vista de la resultante, los sistemas de tensiones o corrientes polifásicos se dividen en:

Sistema de tensiones o corrientes

- A- B

Los sistemas de tensiones o corrientes pueden tener todos los fasores del mismo módulo, en cuyo caso se denominan regulares.

Si todos los fasores están igualmente desfasados entre sí (2∏/n), se denominan propios. Si cumple simultáneamente ambas condiciones son sistemas perfectos o simétricos.

Sistemas de tensiones o corrientes:

- Simétricos:

Regulares (igual módulo).

Propios (igual fase).

- Asimétricos

Irregulares (distinto módulo).

Impropios (distinta fase).

Un sistema de cargas es balanceado cuando las impedancias de carga de cada fase son idénticas.

Sistema de cargas

- Balanceados (cargas iguales).- Desbalanceados (cargas distintas).

Al tratar con tensiones o corrientes alternadas en circuitos trifásicos se debe establecer un orden de fases o secuencia de fases.

La secuencia de fases es el orden en que los fasores representativos de tensiones o corrientes, del sistema polifásico pasa por el origen de fases.

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Analizando las ondas senoidales representativas de las distintas fuerzas electromotrices se observa que el valor máximo instantáneo de la fuerza electromotriz de la fase R, es seguido por el valor máximo de la fase S y a su vez, por el valor máximo de la fase T, por lo que se dice que la secuencia de fases de este sistema es RST.

Por el contrario, si el valor máximo de la fuerza electromotriz de la fase R es seguido por el valor máximo de la fuerza electromotriz de la fase T y luego por el valor máximo de la fase S, la secuencia de fases de este sistema es RTS.

Se tomará como normal la secuencia de fases RST.

El sentido de rotación de los fasores armónicos en función del tiempo es el contrario al sentido de rotación de las agujas del reloj (sinistrorsum). Este sentido de giro se ha definido como normal internacionalmente, por la Comisión Electrotécnica Internacional en el año 1911.

El orden de fases depende del sentido de rotación del generador, de la construcción y del conexionado de los bobinados y de la denominación de los terminales.

Solo hay tres sistemas trifásicos simétricos posibles. Cuando los fasores del sistema trifásico se suceden correlativamente en el orden RST, el sistema es de secuencia directa o simétrico de secuencia positiva.

Si se suceden correlativamente en el orden RTS, el sistema es de secuencia inversa o simétrico de secuencia negativa.

Si todos los fasores pasan por el origen al mismo tiempo (tres fasores de igual módulo y ángulo de fase relativo nulo) el sistema es de secuencia homopolar o simétrico de secuencia cero.

Sistema en estrella:

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La conexión estrella consiste en conectar juntos en un mismo punto común llamado neutro todos los bornes de salida de los bobinados de las tres fases del generador. Al punto “o” se lo conoce como centro de estrella del generador.

El conductor que eventualmente puede unir el punto neutro del generador con un punto homólogo de la carga, llamado centro de estrella de la carga “o’” se denomina conductor neutro.

Los conductores que unen los bornes de entrada de los bobinados estatóricos del generador (u, v, w) con la carga se denomina conductores de línea. En general, los terminales del generador son cuatro (red tetrafilar), la red trifásica constará, entonces, de tres conductores llamados polos vivos y el cuarto denominado polo neutro.

En algunas redes no se utiliza el conductor neutro y la red posee solo tres conductores (red trifilar). El neutro transporta la suma vectorial de las tres corrientes de retorno de las líneas y si el sistema es simétrico y las cargas balanceadas, la suma vectorial de las tres corrientes de retorno será nula, por lo que en este caso particular puede prescindirse del conductor neutro.

El desequilibrio de las redes trifásicas nunca es muy grande, por lo que la corriente de retorno que conduce el neutro suele ser menor que cualquiera de las corrientes de línea, lo que permite adoptar para el neutro una sección menor que la sección de los conductores de línea.

A las tensiones existentes entre uno cualquiera de los vivos y el conductor neutro se las llama tensiones de fase o tensiones simples y a las que existen entre los conductores vivos se las llama tensiones de línea o tensiones compuestas.

Se tomarán como fasor de referencia al fasor representativo de la tensión de fase de la fase R, que se indicará con URO.

Con omega se indica el sentido de rotación de los fasores armónicos. También en el diagrama se observa el orden de sucesión de fases o secuencia, que no tiene ninguna relación con el sentido de giro de los fasores armónicos.

En la figura se puede ver que el orden de sucesión de fases es horario y por ello se dice que el sistema posee secuencia positiva, es decir RST.

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|Ūro| = |Ūso| = |Ūto| = |Ūf|

Ūro = U0° = U (cos 0° + jsen 0°) = U.ej0°

Ūso = U240° = U (cos 240° + jsen 240°) = U.ej240° (1)

Ūto = U120° = U (cos 120° + jsen 120°) = U.ej120°

En el circuito de conexión estrella se observa que las corrientes Ir, Is e It son corrientes de fase, ya que circulan por cada fase de la carga y a la vez son corrientes de línea, ya que llegan a la carga por la línea de transmisión, por lo tanto:

Ī l = Ī f (3)

Este tipo de conexión posee la importante ventaja de poder disponer de dos valores de tensiones distintas: la tensión de fase, tomada entre un vivo cualquiera del sistema y el neutro y la tensión de línea tomada entre dos vivos cualesquiera del sistema trifásico.

La conexión estrella puede hacerse usando neutro o no. Si no se usa neutro, la red trifásica será trifilar y las tensiones se indican: 3x380V.

Si se usa neutro la red será tetrafilar y las tensiones se indicarán: 3x380V/220V.

Conexión en triángulo

Este tipo de conexión forma un circuito cerrado y las líneas de distribución se toman desde los vértices del triángulo. Este requisito se cumple cuando se conecta el final de la bobina de una fase con el principio de la bobina de la fase siguiente.

La conexión triángulo proporciona tres conductores de línea (no posee neutro), por lo que las únicas tensiones existentes son las tensiones de línea o tensiones compuestas. La conexión triángulo presenta el inconveniente de carecer de neutro, por lo que no existe un punto natural de conexión a tierra que asegure la protección del sistema.

En el esquema de conexión en triángulo, las tensiones de fase coinciden con las de línea, en cambio, las corrientes de línea difieren de las corrientes de fase del sistema.

Aplicando al nodo R de la carga la primera ley de Kirchhoff se obtiene:

Īr + Ītr – Īrs = 0 (4) Īr = Īrs – Ītr (5)

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Īr = Īrs – Ītr

Īs = Īst – Īrs (6)

Īt = Ītr - Īst

Si se supone poseer un sistema perfecto de tensiones de secuencia directa que alimenta una carga balanceada medianamente inductiva, las corrientes atrasarán respecto a las correspondientes tensiones, dando lugar a un sistema perfecto de corrientes, como se ilustra en las figuras siguientes:

De diagrama fasorial de la figura se aprecia que a viendo adoptado un sistema simétrico de tensiones de fase, se obtiene un sistema de tensiones de línea, también simétrico, de modulo raíz de tres mayor que el modulo de las tensiones de fase y desfasadas unas de las otras 120° en el tiempo.

Al mismo tiempo, puede observarse que la estrella de fasores de tensiones de línea adelanta 30° a la estrella de fasores de tensiones de fase. Los motores trifásicos y otras cargas trifásicas, en general, constituyen cargas balanceadas. La asimetría sobre las redes trifásicas las crean los receptores monofásicos.

Sin embargo, para un gran número de receptores monofásicos, la asimetría de la caja sobre el sistema, originada por las distintas potencias individuales de las cargas y la falta de simultaneidad en la conexión de las mismas, es pequeña. Por ello, las líneas de media y alta tensión destinadas al suministro de la energía a empresas industriales o una zona residencial determinada, son trefilares, independientemente del tipo de conexión de los receptores ya sea en estrella o triangulo.

Sistemas trifásicos desequilibrados

En la figura siguiente, un generador en estrella alimenta una carga conectada en estrella cuyas impedancias de carga de cada fase son de distinto valor y el conductor neutro posee una impedancia Zn.

Se supone que las impedancias de los conductores de línea y las fases del generador son nulas.

Si estas impedancias no fuesen nulas al receptor, agregándolas a las impedancias de este ultimo por las reglas de adición de magnitudes complejas.

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El generador produce una alterna terna simétrica de comprensión. Como las impedancias de carga son distintas, la suma de las corrientes de fase no será nula, por lo que circulara una corriente de desequilibrio In por el conductor neutro.

Como el neutro posee una impedancia Zn habrá una diferencia de potencial Uo´o entre el centro de estrella o del generador y el centro de la estrella o´ de la carga.

En el diagrama fasorial siguiente se aprecian las caídas de tensión sobre cada una de las impedancias de carga

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Urd=Uro−Uoo ´=Zr∗Ir

14 Uso ´=Uso−Uoo´=Zs∗Is

Uto ´=Uto−Uoo ´=Zt∗¿

−Uoo ´=Zn∗¿

(Uro−Uo´ o )∗Ye=Ir

15 (Uso−Uo ´ o )∗Ys=Is

(Uto−Uo´ o )∗Yt=¿

−Uo ´ o∗Yn=¿

Uro∗Yr+Uso∗Ys+Uto∗Yt−Uo´ o (Yr+Ys+Yt+Yn )=0

16 Uoo´=Ur∗Yr+Uso∗Ys+Uto∗Yt

Yr+Ys+Yt+Yn

Cuando el conductor posee una cierta impedancia Zn aparece entre el centro de estrella de la carga y el centro de estrella del generador una diferencia de potencial Uo´ o llamada tensión de corrimiento del neutro.

Debido a la tensión de corrimiento de neutro, las tensiones en las fases del receptor resultan desiguales a pesar de la simetría de las tensiones de fase del generador. De la ecuación 16 se deduce que la tensión de corrimiento del neutro será nula para los siguientes 2 casos:

I. Para cargas balanceadas las expresiones complejas de las admitancias de cada fase son iguales, es decir Yr=Ys=Yt=Y . En este caso la admitancia de fase Y puede sacarse como factor común en el numerador de la ecuación 16, quedando dentro del paréntesis la suma vectorial de los 3 fasores representativos de las tensiones de fase del generador, que es evidentemente nula.

II. En el sistema trifásico tetrafilar cuando la impedancia del conductor neutro es nula. En este caso Yn se hace infinita y por lo tanto se anula la tensión de corrimiento del neutro. En esta última circunstancia, el conductor neutro cumple funciones de compensación.Mediante la presencia de este los potenciales de los centros de estrella de la carga y del generador se igualan, evitándose la desigualdad de las tensiones de fase sobre el circuito de carga.

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Cuando la carga es desbalanceada la ruptura del conductor neutro hace que su impedancia se torne infinita por lo que Yn es 0, lo que provoca una variación considerable en las tensiones y corrientes de fase, que en la mayoría de los casos resulta intolerable por esta razón, sobre el conductor neutro en los sistemas trifásicos jamás se instalan fusibles

Potencia trifásica en sistemas simétricos con cargas balanceadas

Conexión estrella

Para cargas balanceadas la potencia absorbida por una fase será: 20 Pf=Uf∗If∗cos φf

Por ser un sistema de tensiones simétrico que alimenta cargas balanceadas, las otras 2 fases absorberán la misma potencia, por lo tanto: 21 P ⅄=3∗Uf∗If∗cos φf

Uf=Ul

√3If=Il

P ⅄=3 22

Conexión triangulo

La potencia demandada por una fase será la expresada matemáticamente por la ecuación 20,

además, en la conexión triangulo se cumple que If=Il

√3yUf=Ul

P∆=3∗Uf∗If∗cosφf=Ul∗Il√3

∗cos φf

P∆=√3Ul∗Il∗cos φf 23

Aunque las ecuaciones 22 y 23 tienen la misma expresión matemática, no significa que el valor de la potencia trifásica de la conexión en estrella, sea igual al valor de la potencia trifásica de la corrinete conexión triangulo, ya que el valor de la corriente de línea de la conexión en estrella no es igual al valor de la corriente de línea de la conexión en triangulo.

Motores trifásicos

Arranque directo de motores trifásicos

El arranque del motor puede ser en vacio a media carga o según sea la carga del motor, será la intensidad de corriente absorbida por este en el corto tiempo del arranque(Ia).

La corriente de arranque puede estar comprendida entre 4 y 8 veces la intensidad nominal (4−8∈¿).

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El tiempo de arranque varía en función de la carga acoplada y puede variar entre 2 y 3 segundos.

El arranque directo proporciona buen par de arranque, variable en entre 0,6 y 1,5 veces el par nominal del motor (0,6−1,5Mm). Sin embargo da lugar a una caída de tensión en el circuito de alimentación que en algunos casos puede llegar a ser importante.Esta caída de tensión puede llegar a afectar a otros receptores conectados al mismo circuito.

Arranque directo por medio de interruptor manual

Es el esquema más simple de puesta en marcha de un motor trifásico.

El dimensionamiento del interruptor tiene que estar en correspondencia con las características del motor (tensión e intensidad). Se emplea para motores de pequeñas potencias.

Motores trifásicos 3 fusibles case aM

220/230V 380/400V CalibreKw In(A Kw In(A) (A)

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)1,1 4,4 2,2 5 81,5 6,1 3 6,6 122,2 8,7 4 8,5 123 11,5 5,5 11,5 164 14,5 7,5 15,5 20- - 9 18,5 255,5 20 11 22 257,5 27 15 30 4010 35 18,5 37 4011 39 - - 63

Arranque directo por medio de contactor

El equipo está protegido por seccionador con fusibles y rele térmico. Se trata de un equipo guarda motor con el que el motor está protegido contra:

Corriente de corto circuito Corrientes de sobre intensidad (sobre cargas) Puesta accidental de una fase a masa por medio del conductor de protección PE

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Motores trifásicos Rele térmico

220/230V 380/400V RegulaciónKw In(A

)Kw In(A) (A)

1,1 4,4 2,2 5 4-61,5 6,1 3 6,6 5,5-82,2 8,7 4 8,5 7-103 11,5 5,5 11,5 9-134 14,5 7,5 15,5 12-18- - 9 18,5 17-255,5 20 11 22 17-257,5 27 15 30 23-32

Circuito de arranque de tres alambres

Sistema de tres alambres

Circuito directo de por guarda motor

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16-6-2015

Inversión de giro para motor trifásico con rotor con corto circuito

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qf es un seccionador con fusibles

km1 y km2 son contactores tripolares que forman el inversor de giro

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F2 es el relé térmico

(1) es un enclavamiento mecánico

(2) es un enclavamiento eléctrico

En el esquema de maniobra:

Qf es un contacto normal abierto del seccionador

S1 es el pulsador general de desconexión

S2 es el pulsador para sentido de giro normal

S3 es el pulsador para sentido de giro inverso

95, 96 son contactos cerrados del relé térmico

13,14 son contacto normal abierto de los contactores

21,22 son contacto normal cerrado de los contactores

Coordinación de protecciones

La coordinación de las protecciones es el arte de asociar un dispositivo de protección contra cortocircuitos, con un contactor y un dispositivo de protección contra sobre carga.

Tiene por objetivo interrumpir a tiempo y sin peligro para las personas e instalaciones una corriente de sobre carga (1−10∈¿) o una corriente de corto circuito.

La norma IEC947 define 3 tipos de coordinación, dependiendo del grado de deterioro para los aparatos después de un corto circuito.

Las diferentes coordinaciones se establecen para una tensión nominal y una corriente de corto circuito ICC, fijadas por cada fabricante.

En los tipos de coordinación que se detallan se debe cumplir que en presencia de un corto circuito, el material no debe causar daños a personas e instalaciones.

Coordinación tipo 1: no debe existir proyección de materiales encendidos fuera del arrancador. Son aceptables daños en el contactor y el relé de sobrecarga, el arrancador puede quedar inoperable. El relé de cortocircuito del interruptor deberá ser reseteado y los fusibles si corresponde, deberán ser todos remplazados.

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Coordinación tipo 2: no debe existir proyección de materiales encendidos fuera del arrancador. El relé de sobrecarga no deberá sufrir ningún daño. Los contactos del contactor podrán sufrir alguna pequeña soldadura fácilmente separable, en cuyo caso no se remplazan componentes, salvo fusibles.El reseteado del interruptor o cambio de fusibles es similar al caso anterior.

Coordinación total: no debe existir proyección de materiales encendidos fuera del arrancador.Según la norma IEC 947-6-2, en caso de corto circuito ningún daño ni riesgo de soldadura es aceptado sobre todos los aparatos que componen la salida. Esta norma valida el concepto de continuidad de servicio, minimizando los tiempos de mantenimiento.

Asociaciones típicas

Las 4 funciones básicas que debe cumplir una salida para motor son: seccionamiento, protección contra corto circuitos, protección contra sobrecarga y conmutación.

Para cumplir con estas 4 funciones y la coordinación de protecciones deseada existen varias alternativas

Asociación de 2 aparatos: una guarda motor adecuado garantiza las funciones de seccionamiento, protección contra corto circuitos y sobre carga. Un contactor garantiza la función de conmutación.En estos casos la protección térmica, si bien es compensada y sensible a la perdida de una fase, no tiene la posibilidad de realizar el rearme automático que en algunos casos es necesaria.Dependiendo del guarda motor y el contactor elegido, se puede obtener una coordinación tipo 1 o 2

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Asociación de 3 aparatos

Un guarda motor magnético garantiza las funciones de seccionamiento y protección contra corto circuitos. Un contactor garantiza las funciones de conmutación y un relé de protección térmica garantiza la protección contra sobrecarga.

En este caso el relé de protección térmica, compensado y diferencial, también tiene la posibilidad de realizar el rearme manual o automático.

La discriminación de falla, sobrecarga o cortocircuito, se realiza fácilmente.

Esta asociación de aparatos se adapta a la protección de motores que no son estándar (Dahlander, doble bobinado, etc.)

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Arranque indirecto de motores

Se realiza por medio de alguno de los siguientes métodos:

Conexión estrella-triangulo Conexión mediante resistencias estatoricas Conexión mediante auto-transformador Otros motores asincrónicos son los trifásicos con rotor bobinado y cuyo arranque se hace

por medio de resistencias rotoricas

Arranque en conexión estrella-triangulo

Características principales: Corriente de arranque: Ia=1,4a2,6∈¿Par de arranque Ma=0,3a0,5MmTiempo medio en el arranque Ha=3a7 seg

Ventajas: Menor consumo de corriente en el periodo de arranque

Inconveniente:

Menor para de arranque, equipo de arranque mas caro, corte de tensión durante

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el arranque, se requiere un motor que pueda trabajar con dos tensiones.

Este tipo de motor se aplica a maquinas que arrancan en vacio o a media carga, como bombas, ventiladores y otras maquinas.

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El esquema de potencia representa un arranque con 2 puntos de tensión:

1er punto: tensión reducida por las resistencias conectadas en serie con el motor. Al poner en marcha se energiza el contactor km2.

2do punto: el motor funciona a tensión nominal de la red a través del contactor km1.

En el esquema de maniobra, la puesta en marcha se realiza pulsando s2. La parada se realiza con s1.

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El esquema tiene un temporizador térmico f3 que impide arranques muy consecutivos que puedan repercutir en la integridad del equipo de resistencias, como consecuencia de una temperatura muy elevada.

El calibre de los aparatos de potencia serán:

qf seccionador con fusibles : IlKm1 contactor tripolar para conexión estrella : ( Il sobre raíz de tres )Km 2 Contactor tripolar de línea : Il sobre raíz de 3 Km 3 contactor tripolar para conexión triangulo. (Il sobre raíz de tres )

En el paso de la conexión estrella a la conexión triangulo se corta la alimentación de corriente al motor.El temporizador Ka 1, a través de su contacto temporizado determina el tiempo en el que el motor permanece en la conexión estrella .Para que un motor sea apto para funcionar con arranque estrella triangulo, en su placa de características deben figurar las tensiones 380-660V.

Secuencias de maniobra

Pulsando S2, el motor se conecta en estrella. Se energizan Km1, Ka 1 y Km 2.

Transcurrido un tiempo, Ka1 acciona su contacto temporizado desconectando Km 1 conectando Km3 .

El contactor Km 3 no se energizará por efecto de los enclavamientos eléctrico y mecánico, hasta que no se desconecte Km1. Se produce la conexión Triangulo.

Pulsando S1 se desconecta Km 2 , Ka 1 y Km 3 .

Tipos de contactos temporizados

Copiar temporizador NC temporizado a la desconexion

, Temporizador NA temporizado a la conexion

, Temporizador Na temporizado a la desconexión

Triangulito( enclavamiento sirve paraqué no se conecte simultáneamente )

Arranque conexión estrella triangulo con inversión de giro

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Arranque con auto-transformador

Características de arranque:

Corriente de arranque Ia=1,7a4∈¿

Par de arranque Ma=0,4 a0,85Mn

Tiempo de arranque ta=7a12 seg

Ventajas:

Buena relación par intensidad con posibilidad de regular los valores de arranque. No hay corte de alimentación durante el periodo de arranque.

Presenta el inconveniente de requerir un equipo especial y caro adaptado a las características del motor.

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Se aplica en maquinas de fuerte inercia y potencia, donde también resulta importante la reducción de intensidad en el periodo de arranque.

Durante el arranque se deben emplear las siguientes ecuaciones:

Um=K .Ul

Mm=K 2 . Ma

Il=K 2 . Ia

K=UuUl

(relacion de transformación )

Uu=tensiónde utilización

Representación del auto-transformador

Las curvas características de intensidad y de par son similares a las correspondientes al arranque con resistencias estatoricas.

Tensión en bornes del motor Ub

Con 2 puntos de arranque Ub=65% U

Con 3 puntos de arranque Ub=55% U

Corriente de arranque en el primer punto I 1

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Con 2 puntos de arranque I1=42% Ia

Con 3 puntos de arranque I1=30% Ia

Par de arranque en el primer punto M1

Con 2 puntos de arranque M1=42% Ma

Con 3 puntos de arranque M1= 30% Ma

En este esquema el contactor km2(L)del esquema anterior denominado de línea, se sustituye por el conjunto inversor km1 y km2.

Se presentan dos posibles combinaciones de arranque:

A) Conexión con giro a la derecha:Conexión estrella: contacto res km1 y km3Conexión triangulo: contactores km1 y km4

B) Conexión con giro a la izquierda:Conexión estrella: contactores km2 y km3.Conexión triangulo: contactores km2 y km4.

Arranque con resistencias estatoricas :

Características principales:

Corriente de arranque: Ia=3 a 4,5 In

Par de arranque: Ma=0,5 a 0,8 Mn

Tiempo de arranque: ta=7 a 12 seg

Ventajas:

Posibilidad de regular los valores del arranque.

Inconvenientes:

El equipo de arranque es mas caro y presenta reducción del par de arranque.

Se aplica para maquinas de fuerte inercia sin problema de par e intensidad de arranque.

Tensión en bornes de motor (ub):

Con dos puntos de arranque ub=58%U

Con tres puntos de arranque ub=52%U

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Con cuatro puntos de arranque ub=47%U

Corriente de arranque en el primer punto (I1):

Con dos puntos de arranque I1=58%Ia

Con tres puntos de arranque I1=52%Ia

Con cuatro puntos de arranque I1=47%Ia

Cupla de arranque en el primer punto (M1):

Con dos puntos de arranque M1=33%Ma

Con tres puntos de arraque M1=27%Ma

Con cuatro puntos de arranque M1=22,5%Ma

El equipo de arranque con resistencias estatóricas para un determinado motor debe ser propio y especialmente construido para este tipo de maniobras, lo que se deberá indicar expresamente al constructor del motor para que lo provea junto con las resistencias. Las resistencias se calientan mucho durante la maniobra de arranque del motor por efecto joule, por lo que disipan mucha temperatura.

Esta circunstancia obliga a instalar la resistencia en un lugar bien ventilado y al mismo tiempo limitar el número de arranque por hora o evitar que estos sean consecutivos para que las resistencias, por efecto de una temperatura elevada puedan fundirse o al menos degradarse.

El siguiente es un esquema de conexión de resistencias estatóricas.

El esquema de potencia representa un arranque con dos puntos de tensión:

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- Primer punto: tensión reducida por las resistencias conectadas en serie con el motor. Al poner en marcha se energiza el contactor Km2.

- Segundo punto: el motor funciona a tensión nominal de la red a través del contactor Km1.

En el esquema de maniobra, la puesta en marcha se realiza pulsando S2. La parada se realiza con S1.

El esquema tiene un temporizador térmico F3 que impide arranques muy consecutivos que puedan repercutir en la integridad del equipo de resistencias, como consecuencia de una temperatura muy elevada.

Arranque con autotransformador

Características de arranque

- Corriente de arranque: Ia= 1,7 a 4 In.- Par de arranque: M= 0,4 a 0,85 Mn.- Tiempo medio de arranque: ta= 7 a 12 seg.

Ventajas

- Buena relación Par-Intensidad (M-I), con posibilidad de regular los valores de arranque. No hay corte de alimentación durante el período de arranque.

- Presenta el inconveniente de requerir un equipo especial y caro adaptado a las características del motor.

- Se aplica en máquinas de fuerte inercia y potencia, donde también resulta importante la reducción de intensidad en el período de arranque.

Durante el arranque se deben emplear las siguientes ecuaciones:

Um = K.Ul

Mm= K2.Ma

Il = K2.Ia

K = Uu/Ul (Relación de transformación)

Uu = tensión de utilización.

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Representación del autotransformador

Las curvas características de intensidad y de par son similares a las correspondientes al arranque con resistencias estatóricas.

Tensión en bornes del motor Ub

Con dos puntos de arranque Ub = 65%U

Con tres puntos de arranque Ub = 55%U

Corriente de arranque en el primer punto I1

Con dos puntos de arranque I1 = 42%Ia

Con tres puntos de arranque I1 = 30%Ia

Par de arranque en el primer punto M1

Con dos puntos de arranque M1 = 42%Ma

Con tres puntos de arranque M1 = 30%Ma

Arranque con resistencias rotoricas: este sistema de arranque es aplicable únicamente a motores trifásicos con rotor bobinado.

Corriente de arranque Ir=< 2,5 in

Par de arranque Ma=<2,5 Mn

Tiempo de arranque 3 tiempos 2,5s

4 5 tiempos 5 s

Ventajas de este arranque:

Buena relación par intensidad, posibilidad de regular los valores de arranque y no hay corte de corriente durante el arranque.

Sus inconvenientes son:

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el equipo de arranque es costoso y precisa resistencias calculadas para el motor de que se trate.

Permite un número limitado de arranque por hora

Se aplica para maquinas de arranque con carga, de arranque progresivo o de numero de arranques poco frecuentes.

Curvas características de este arranque

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Dispositivos electrónicos de arranque

Los equipos electrónicos se emplean en el arranque de motores ya sea para su protección, el arranque, el control o la regulación.

Los arrancadores permiten regular, en primer lugar, la intensidad absorbida durante el arranque del motor permitiendo la sustitución de otros procedimientos de arranque que tenían la misma finalidad.

Otro elemento electrónico de mucha importancia es el regulador de velocidad para motores trifásicos con rotor en corto circuito. La obtención de velocidad variable para este tipo de motores les da una gran versatilidad, ganando campo a los motores de corriente continua.

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Arrancadores estáticos

Los arrancadores estáticos se emplean para aplicaciones en las que se requiere un arranque suave o un pico de corriente limitada y para lo que no es recomendable el arranque directo de los motores con rotor en corto circuito.

En las 4 formas de arranque ya vistas, cada una tiene su problemática particular, ya sea de tipo eléctrico o económico y también por utilizar elementos particulares de su arranque, como son las resistencias o el autotransformador que deben ajustarse a las características del motor.

El arrancador estáticos tiene un tipo de arranque a tensión reducida y fundamenta su aplicación en la facilidad de control para producir arranques suaves de acuerdo con las necesidades de la maquina a accionar.

El par de arranque máximo que se obtiene con este tipo de arrancadores puede alcanzar el %80 del par correspondiente a un arranque directo.

Se emplean para el arranque de bombas, ventiladores, cintas transportadoras, etc, donde para arrancarlo correctamente suele ser suficiente el %60 del par nominal.

Entre las ventajas se sitan las siguientes:

_No tiene partes móviles

_Tienen larga duración

_gran confiabilidad para el arranque, adaptable a cada necesidad concreta

_posibilidades de ajustar y controlar las fases de aceleración y deceleración.

_diferentes opciones de protección para los motores.

_facilidad para introducir ajustes y calibraciones.

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Aplicación de un arrancador estático:

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La rama Rc sirve como retención de KM1 en el caso que se produzca un corte momentáneo de corriente y también cumple la función de filtro anti-parasito

Diagrama grafcet para describir el funcionamiento de los circuitos

Los elementos o fases principales de esta forma de representación son los siguientes:

Etapa: fases por las que transcurre una maniobra, por ejemplo, cto en reposo

Las etapas pueden ser:

Etapa inicial (0)

Etapa activa (resto de las etapas), numeradas en forma correlativa

Cuadro de acciones asociadas: a cada etapa corresponde un cuadro indicando acciones asociadas

Transición: en toda transformación se produce una acción sobre el circuito, como puede ser: pulsar marcha, entrar un contacto temporizado, conectarse un motor, etc.A toda transición le sigue una etapa.

Salida: toda etapa tiene una salida que podrá dirigirse hacia la etapa (0) o hacia la transición.La etapa (0) está en la etapa superior, descendiendo a medida que transcurren las etapas.

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El retorno a la etapa (0) siempre se hace por izquierda y subiendo.

Copiar grafcet

Explicaciones del grafcet para el desarrollo del circuito

Para la representación e interpretación de acciones se requiere el uso de funciones, que permiten pasar de una transición a una etapa activa, teniendo que cumplirse una serie de condiciones. Cuando se dan todas es cuando se puede ejecutar la accion.

Es la representación siguiente se tiene el grafcet correspondiente al esquema de arranque directo de un motor controlado por contactor /relé km1 con mando desde un pulsador de marcha s1 y un pulsador de parada s2.

Copiar segundo grafcet

La interpretación de grafcet en la siguiente:

Para efectuar la marcha será necesario que el contacto normal cerrado del rele térmico f2 este en reposo (conectado) y que se pulse s1.

Se representa con (-)todos los elementos que se accionan para efectuar una transición. El resto de los elementos se representaran con sus propias siglas sea cual sea su estado en el circuito en un momento determinado .

Funcion “Y”: se realizara la marcha cuando se cumpla la condición “Y” de s1 y F2, S1XF2 o S1.F2 .

Funcion “O”: Para pasar de una transición a una etapa final o de partida es necesario que uno de los elementos que pueden intervenir en la maniobra sea activado. Se realizara la parada cuando se cumpla la condición s2 o f2, s2+f2.

Ejemplo:

Imagen de circuito unifilar

8/9/15

8/9/15

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Radiación :

La radiación se define como una emisión o transferencia de energía en forma de ondas electromagnéticas o partículas.

Teoría electromagnética:

La radiación puede considerarse como un tren de ondas electromagnéticas que se propagan en el vacío, en línea recta con una velocidad muy cercana a los 300.000 km/s. Cuando atraviesa un medio material tal como aire o vidrio, la velocidad de propagación se reduce según un valor que depende del índice de Refracción del medio a considerar.

Para cualquier tipo de onda, la velocidad de propagación “c” será: c= lambda.f

Donde lambda es la longitud de onda y f la frecuencia.

La frecuencia no cambia con la naturaleza del medio a través del cual se propaga la radiación, pero cualquier cambio de velocidad irá acompañado de una modificación proporcional de la longitud de onda (lambda). La relación c/lambda se conserva pues constante.

Teoría cuántica :

Según la teoría de los cuantos de radiación, la energía se emite y absorbe en cuantos discretos (fotones).

La magnitud de cada cuanto es h.f, siendo h la constante de prank; h=6,6256.10 a la -34 J-s

Esta constante tiene dimensiones de energía por tiempo

f= frecuencia de la radiación electromagnética.

Los efectos fotoeléctricos, químicos y biológicos de la radiación están directamente relacionados con la teoría de los cuantos.

Radiación del cuerpo negro.

El cuerpo negro o radiador integral es un cuerpo que absorbe todas las radiaciones que inciden en el, por lo tanto no transmite ni refleja nada. El flujo radiante de un cuerpo negro, según la ley de prank, es función de la longitud de onda y la temperatura absoluta. A la radiación que aumenta rápidamente el flujo radiante máximo con la temperatura de trabajo y que la longitud de onda correspondiente al máximo se hace más corta se las llama térmica por radiación del cuerpo negro.

El radiador de cuerpo negro se utiliza frecuentemente como patrón de referencia primario para definir la emisión de fuentes de luz reales.

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Radiacion visible

La luz puede definirse como radiación capaz de producir directamente sensación visual. Las ondas luminosas ocupan solo una parte muy pequeña del espectro de ondas electromagnéticas. Los límites de radiación visible no están bien definidos y varían según el individuo. El límite inferior se sitúa generalmente entre 380 y 400 nm y el superior entre 760 y 780 nm.

El espectro muy visible puede dividirse en una serie de intervalos de longitud de onda, según la impresión de color que producen en el ojo humano.

380-436 nm violeta436-495 nm azul495-566 nm verde566-589 nm amarillo589-627 nm naranja627-780 nm rojo

Radiación ultravioleta e infrarroja

Las radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda cercanas a los extremos violeta y rojo del espectro visible se conocen respectivamente como radiación ultravioleta e infrarroja. Los limites del intervalo espectral de las radiaciones ultravioletas se ubican en general entre 100 y 400 nm y para las infrarrojas entre 780 nm y 1 um.

Mediciones

La técnica de medida de la luz se llama fotometría, el instrumento básico que se utiliza es el fotómetro. Los instrumentos fotométricos modernos incorporan normalmente receptores de célula fotoeléctrica (fotocélulas) o semiconductores fotosensibles.

Las magnitudes más importantes a medir son:

Intensidad luminosa Flujo luminoso Luminancia Iluminancia Distribución espectral

Intensidad luminosa :

La intensidad luminosa de una fuente de luz o luminaria se mide con un fotómetro de lectura directa o por medio de un fotómetro registrador gráfico. Ambos instrumentos se basan en la expresión I=e.r2

Siendo i la intensidad luminosa

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E la iluminancia

r la distancia entre la fuente de luz y el punto de medida.

Si r se mantiene constante, el instrumento puede calibrase directamente en unidades de intensidad luminosa.

La unidad de medida de I es la candela (cd) y representa el flujo luminoso emitido por una fuente puntiforme dentro de un ángulo solido.

I(cd)= fi/w = lm/esterad

Flujo luminoso :

La unidad de medida del flujo luminoso fi es el lumen.

El flujo luminoso total de una fuente de luz se puede obtener:

1. Por cálculo de la distribución de intensidad de luz.2. Midiendo con un fotómetro de lectura directa.

La distribución de intensidad luminosa da, por definición, una medida del flujo luminoso emitido por la fuente de luz según varios ángulos sólidos. Como cada ángulo sólido contiene un determinado flujo luminoso, la suma de todos los lúmenes contenidos en todos los ángulos sólidos da una idea del flujo luminoso total radiado por la fuente de luz.Por lo tanto COPIAR FORMULA 1I DELTAOMEGA representa la intensidad luminosa media de cada uno de los ángulos sólidos delta omega considerados.

3. El método de lectura directa se basa en la medida del flujo luminoso por medio de un fotómetro de esfera (fotómetro integrador). El instrumento consiste en una esfera hueca con su superficie interior pintada de blanco mate, como se indica en la figura.

Copiar figura

La fuente de luz L se suspende dentro de la esfera K si la zona del interior de la esfera donde se ha colocado el receptor fotométrico en la posición de medida M, se apantalla (S) contra la radiación directa de la fuente de luz, la iluminancia de dicha zona será proporcional del flujo luminoso de la fuente. De esta forma se puede medir flujo desconocido, siempre y cuando el fotómetro integrador haya sido calibrado previamente con una fuente patrón de flujo luminoso conocido.

Luminancia

Un método muy sencillo para medir la luminancia de una fuente de luz consiste en cubrirla con una pantalla opaca no reflectante en la que se practica una abertura de 1 cm2.

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La luminancia se obtendrá, en candelas, midiendo la intensidad luminosa emitida por este cm2, esto es: Copiar ecuación

r es la distancia entre la abertura y el punto de medida y A es el área de la abertura.

Para la medida de la luminancia se emplea el luminancímetro.

Iluminancia

La iluminancia es el flujo luminoso que incide sobre una superficie determinada y se mide en lux Copiar ecuación

Se mide la iluminancia ya sea para conocer este valor propiamente dicho o como paso intermedio en el cálculo de otras magnitudes fotométricas.

Para medir la iluminación se emplea comúnmente instrumentos de medida, denominados iluminancímetros, dotados de elementos fotosensibles. Las fotocélulas generan una diferencia de potencial proporcional a la cantidad de energía radiante que incide en su superficie sensible a la luz.

Distribución espectral

La distribución espectral de una fuente de luz, flujo radiante o energía en función de la longitud de onda se mide con un espectro fotómetro, este instrumento refracta y difracta las distintas longitudes de ondas del espectro por medio de prismas o redes de difracción, y las colima y enfoca mediante lentes o espejos.

Resumen de magnitudes

Intensidad luminosa I-cd=lm/esterad

Flujo luminoso: fi=lm

Luminancia= L=cd/m2

Iluminancia: E=lm/m2= lux

Cantidad y calidad del alumbrado interior

Se debe basar en los siguientes requisitos:

Rendimiento y eficacia visual Confort y placer visuales Economía

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Si la tarea visual no es muy importante y no existen limitaciones de tipo económico, el alumbrado puede realizarse con el criterio único de confort y placer visuales, en beneficio del personal que trabaja en la zona iluminada.

La impresión visual está determinada principalmente por la luminancia de las siguientes superficies del campo visual:

Objetos de principal interés visual: Tarea, rostros humanos. Grandes superficies en el interior: paredes, techos. Posibles fuentes de deslumbramiento: ventanas (durante el dia), luminaria.

La cantidad y la calidad del alumbrado de un local pueden definirse mediante los siguientes parámetros:

Nivel de iluminación Distribución de luminancias en el campo visual Deslumbramiento Modelado Calidad de color Esquema de colores

Nivel de iluminación

Rendimiento visual

Rendimiento visual es el término usado para describir la velocidad con la que funciona el ojo, así como la precisión con la cual se puede llevar a cabo una tarea visual.

El valor del rendimiento visual para la percepción de un objeto se incrementa hasta un cierto nivel al crecer la iluminancia o la luminancia del local. Otros factores que influyen sobre el rendimiento visual son:

Tamaño de la tarea visual y su distancia desde el observador (por ejemplo tamaño aparente)

Contraste de color y luminancia.

Niveles de iluminación recomendados

Se pueden establecer tres niveles de iluminación diferentes, según sea el tipo de local y la actividad que se realiza en él:

Mínimo para zonas de circulación Mínimo para locales de trabajo Optimo para locales de trabajo

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Para los dos primeros niveles resulta razonable tomar como criterio mínimo del nivel de iluminación la percepción visual del rostro humano, mientras que para el nivel óptimo en sala de trabajo tiene mayor importancia la luminancia de la tarea visual.

Nivel de iluminación mínimo para zonas de circulación: para poder como mínimo distinguir el aspecto de un rostro humano se necesita una luminancia aproximada de una candela por metro cuadrado, lo que requiere una iluminancia horizontal de unos 20 lux. Este valor se considera como valor mínimo de iluminancia en todas las zonas donde circulan personas, zonas en las que no se realiza ningún trabajo.

Nivel de iluminación mínimo para locales de trabajo: para percibir el aspecto de un rostro humano de manera aceptable (que se pueda reconocer satisfactoriamente sin esfuerzo de acomodación) se necesita una luminancia de 10 a 20 cd por metro cuadrado. A demás de una iluminancia de fondo razonable. Esto significa que hace falta una iluminancia vertical de 100 lux y una iluminancia horizontal aun mayor.

Una iluminancia mayor a 200 lux se considera como el mínimo aceptable para locales donde la gente permanece durante mucho tiempo y para todas las salas de trabajo.

Nivel de iluminación optimo para locales de trabajo: se considera satisfactoria una iluminancia dentro del margen de 1000 a 2000 lux para salas de trabajo. El valor de la luminancia no es constante, sino que depende de la reflectancia “ro” de la tarea visual. Si el plano de trabajo es de baja reflectacia, la luminancia considerada como satisfactoria (100 cd/m2 para “ro”=0,2) es menor que la correspondiente a otro plano de reflectancia mas alta (400 cd/m2 para “ro”=0,8).

Las iluminancias necesarias para obtener estos valores deben estar comprendidas entre 1500 lux (para reflectancias altas y 2000 lux para reflectancias bajas) en general, la iluminancia de la tarea visual debe estar comprendida entre 1000 y 3000 lux.

Tareas visuales finas

Los niveles de iluminancia superiores a 2000 lux necesarios para tareas visuales finas se logran mediante un alumbrado adicional localizado.

La máxima sensibilidad de contraste del ojo se alcanza con un nivel de luminancia próximo a 1000 cd/m2. Aun para una tarea visual con una reflectancia tan baja como ro=0,15, esta luminancia puede conseguirse con una iluminancia de aproximadamente 20000 lux.

Los valores de iluminancia recomendados para alumbrado localizado son de 2000 a 20000 lux, a demás de la iluminancia general que debe ser de un nivel apropiado.

Distribución de luminancias en el campo visual

La distribución de luminancias dentro del campo de visión debe considerarse como un complemento de los valores de iluminancia para ese interior.

Se deben considerar, para la distribución de luminancia, los siguientes aspectos:

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Valores de luminancia para el techo y las paredes. Distribución de luminancia en las zonas de trabajo. Ausencia de deslumbramiento, con la limitación de la luminancia de luminarias y ventanas.

Luminancia recomendada para las paredes

La luminancia recomendada para las paredes es casi independiente de la luminancia de los objetos y del nivel de alumbrado general en el local. Si el nivel de iluminancia está comprendido entre 500 y 2000 lux se puede considerar 100cd/m2 como valor optimo de la luminancia de las paredes.

Los valores normales de reflectancia de las paredes para una luminancia optima son de 0,5 a 0,8 para instalaciones de 500 lux y de 0,4 a 0,6 para instalaciones de 1000 lux.

Luminancia recomendada para el techo

La luminancia recomendada para el techo es función, principalmente, de las luminarias cuando la luminancia de la luminaria es menor de 120cd/m2, el techo debe ser aun más brillante que ella.

Distribución de la luminancia en la zona de trabajo

Para mejorar el rendimiento visual, la luminancia de los alrededores de la tarea visual debe ser en lo posible menor que la luminancia de la tarea misma pero no inferior a 1/3.

También se mejora el rendimiento visual si, a demás del control de contraste de iluminancias, se crean diferencias de color en la zona de trabajo, especialmente si los contrastes de luminancias son bajos en esa zona.

Copiar figura

Iluminación en un punto

En la figura la fuente “f” ilumina tres planos distintos situados en posición normal horizontal y vertical por lo tanto, cada plano tendrá una iluminación diferente llamada: iluminación normal (EN), iluminación horizontal (EH) e iluminación vertical (EV). Para su determinación se emplean las dos leyes fundamentales de la luminancia:

- Ley de los cuadrados inversos: La iluminación producida por una fuente de luz es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al punto iluminado.

- Ley del coseno: La iluminación es proporcional al coseno del ángulo de incidencia de la luz en el punto iluminado. El ángulo de incidencia es el ángulo entre la luz incidente y la perpendicular a lla superficie en el punto de incidencia.

En general: E=(Iα/d2).cosα

Iluminación normal:

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Partiendo de las leyes fundamentales y teniendo en cuenta que el ángulo que forma la dirección de los rayos luminosos Iα y la perpendicular a la superficie normal (f-m) es igual a 0 grados entonces: EN = Iα/d2.cosα

Iα es la intensidad luminosa bajo el angulo α.

La iluminancia normal de un punto se considera cuando éste se encuentra en línea recta con la fuente de luz “f” sobre el plano horizontal m1. Entonces la ecuación anterior se convierte en: EN=I/h2 = lux

Iluminación horizontal:

Para el punto M en el plano horizontal se tiene que: Eh= En. Cosα=Iα/d2 cosα

O EH=Iα/ h2. Cos3 α

Iluminación vertical:

Para la iluminación en el plano M del plano vertical se tiene:

Ev=EN.cos B

Ev= Ialpha /h2 sen de alpha por coseno2 de alpha

El procedimiento de la iluminación en un punto de cualquier plano a considerar, es la base para determinar los datos necesarios para el cálculo y diseño de un proyecto de iluminación.

Deslumbramiento:

El deslumbramiento ya sea directo o reflejado es consecuencia de la presencia de superficies de excesiva luminancia (luminarias, ventanas, etc.) comparadas con el nivel general de luminancia del local.

El deslumbramiento puede ser de dos formas:

Deslumbramiento perturbador, que afecta a la capacidad de ver claramente. Deslumbramiento molesto, que se manifiesta como una sensación de malestar al

permanecer durante algún tiempo en una zona y pasar a otra de mayor nivel de luminancia.

En el alumbrado interior el deslumbramiento molesto causa mayores problemas que el perturbador. El grado de deslumbramiento molesto depende ante todo de:

La luminancia de las fuentes de luz El número y superficie aparente de estas fuentes La luminancia general de los alrededores. La posición de las fuentes de luz en el campo de visión.

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Deslumbramiento debido a las ventanas

El valor de luminancia del cielo a partir del cual comienza a experimentarse deslumbramiento es aproximadamente 2000cd/m2 y corresponde a una iluminancia horizontal de aproximadamente 10000 lux con cielo nublado.

Como no puede reducirse la luminancia del cielo el deslumbramiento debido a las ventanas puede atenuarse o evitarse únicamente por medio de cortinas o persianas.

Deslumbramiento reflejado y reflexión por velo

Si las fuentes de luz se reflejan en objetos que tenga una superficie de alta reflectancia resultan zonas brillantes que pueden dificultar la percepción de los detalles de los objetos. Si estas zonas son tan brillantes que producen una sensación de molestia el efecto se llama deslumbramiento reflejado. Si el efecto es solamente una reducción de contrastes dentro del área de la tarea visual se llama reflexión por velo ocasionando perdida de visibilidad. La figura siguiente ilustra un ejemplo de reflexión por velo (o luminancia reflejada por velo).

Copiar grafico

El grado en el que se reducen los contrastes (o en que se aumentan en algunos casos), se denomina rendimiento de contraste.

Los contrastes reducidos y por consiguiente la deficiente visibilidad de la tarea causada por la presencia de la reflexión por velo se atribuye principalmente a la distribución espacial de la luz que llega a la tarea visual. La presencia de estas reflexiones depende, por consiguiente, de la distribución de las luminarias dentro del local, y de su luminancia.

El deslumbramiento reflejado y la reflexión por velo se pueden reducir al mínimo con las siguientes medidas:

A) Diseñando el sistema de alumbrado o situando las aéreas de trabajo de tal forma que ninguna parte de la tarea visual este dentro o cerca del ángulo de reflexión de cualquier fuente de luz brillante con respecto al ojo.

B) Aumentando la cantidad de luz que llega lateralmente a la tarea visual en ángulos aproximadamente rectos con la dirección de la vista.

C) Utilizando luminarias de mayor superficie y luminancia más baja.D) Usando superficies de trabajo, papeles, materiales de escritura , maquinas de oficinas, etc.

que tengan superficies mates, a fin de reducir el efecto de reflexión.

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