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Organo de la Asociación de Electricistas (ADE) ISSN 1409-1313 Año 17, N°96, Costa Rica, C.A. - www.revistaelectricidad.com • Precio ¢2000

Entendiendo la física de los Relámpagos y las Mejores Tecnologías para mitigar sus efectos.

Cálculo de la tensión y la corriente de neutro en sistemas trifásicos desbalanceados


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INDICE Actividades •

Asamblea General de ADE . .............................................................................. 20

Charlas Técnicas................................................................................................ 31

Editorial •

Un Còdigo Eléctrico para todo el país….Un paso trascendental para una Costa Rica mejor........ 05

Tecnología •

Cálculo de la tensión y la corriente de neutro en sistemas trifásicos desbalanceados................ 35

Como iluminar correctamente su jardín (parte 2 y final)...................................................... 06

Efectos producidos por la caída de un rayo....................................................................... 10

Entendiendo la física de los relámpagos y las mejores tecnologías para mitigar sus efectos........14

Magnitudes básicas de un circuito eléctrico....................................................................... 29

Sistemas integrales de respaldo y protección..................................................................... 28

Créditos Junta Directiva de ADE Javier Carvajal Brenes

Leonardo Chaves Baltodano

Presidente

Secretaría de Organización

Hazel Arias Chaves

Christian Ulloa Brenes

Vice-Presidenta

Secretaría de Afiliación

Rafael Barrantes Bonilla

José Hugo Solís Arce

Secretaría de Actas

Secretaría de Educación

Diego Gómez Oviedo

José Chacón Arroyo

Secretaría de Relaciones Públicas

Secretaría de Publicaciones

Javier Gutiérrez Bustos

Dennis Rivera Flores

Secretaría de Finanzas

Fiscal

Director

Consejo Editorial

Diseño Gráfico y arte final

José J. Chacón Arroyo

Dennis Rivera Flores Hazel Arias Chaves José Hugo Solís Arce Rafael Barrantes Bonilla

Graffiti Digital S.A. | 2263-2389

Administración Diego Gómez Oviedo

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Teléfono: 2256-7482 Telefax: 2221-9375 Organo de la ASOCIACION DE ELECTRICISTAS Editada por ANIEA C.R. S.A. Mayo-Junio 2012 Año 17 Nº 96 Dirección ADE Avenida 5, Calles 0 y 2

Impreso en LITO RUCY ISSN 1409-1313


EDITORIAL Un Có digo Eléctrico para todo el país Un paso trascendental hacia una Costa Rica mejor. En el año 1995 en que se fundó nuestra Asociación de Electricistas, la electricidad en Costa Rica era regida por el Servicio Nacional de Electricidad (SNE), desde las concesiones sobre el dominio de las aguas hasta las autorizaciones de las instalaciones eléctricas, al menos en el área central del país. Para ese efecto existía un reglamento nacional de electricidad que aunque era bastante omiso, configuraba la base para que con complemento en el NEC, se pudieran aprobar o improbar las instalaciones eléctricas. Sin ese visto bueno era imposible lograr la conexión del medidor y el disfrute de este valioso elemento.

Industria y a la Cámara de la Construcción; el Estado, a través del Ministerio de Economía, Industria y Comercio, lo aprobó publicándolo como un reglamento nacional, de tal manera que será vinculante para toda la población. El código se aprueba teniendo como base el NEC del 2008 que es la última versión traducida al español y en sus partes fundamentales entrará a regir a partir del 15 de agosto de 2012. El acuerdo es sumamente importante y constituye sin duda un hito en la historia de la electricidad en Costa Rica.

Con el Código como herramienta, falta ahora acometer dos grandes tareas: una es el combate contra el uso de los materiales En el año 1996 el Servicio Nacional de de mala calidad que actualmente inundan el Electricidad se transformó en la Autoridad mercado nacional, tanto extranjeros como Reguladora de los Servicios Públicos criollos; pues la lucha ahora es por el uso (ARESEP), y con la desaparición del SNE de productos certificados. El otro punto es el desapareció también la revisión de las combate al uso de mano de obra deficitaria. instalaciones. Se creó un caldo de cultivo para En este campo seguiremos aspirando a que las instalaciones deficientes. Las compañías el trabajo sea también certificado. prestatarias del servicio adoptaron la política de estimar que su responsabilidad llegaba Aunque ya se han logrado algunos avances hasta la colocación del medidor, siendo el en estos campos, obviamente falta lo más resto del propietario de la vivienda, aunque importante que es el logro y cumplimiento no tuviera ninguna capacidad de discernir de estos objetivos básicos. Este será el gran reto que enfrente el Sector de Electricidad entre una buena o mala instalación. y por supuesto del Estado Costarricense, el Hace aproximadamente seis años, estando cual está comprometido en el mejoramiento en la Presidencia del CIEMI el recordado de la competitividad. ingeniero don Rodrigo Acuña, se inició por su iniciativa un trabajo conjunto con el Comité De nuestra parte, seguiremos cumpliendo la Nacional de Electrotecnia, adscrito al Comité responsabilidad de empresa social, con los Nacional de Normalización (INTECO), el aportes al mejoramiento de las instalaciones cual se encaminaba a dotar al país de un eléctricas e instando a los electricistas a reglamento nacional de electricidad. Después que eleven su capacitación técnica para que de muchas vicisitudes y con el apoyo de vivan mejor esta nueva etapa de la sociedad todo el Sector, incluyendo a la Cámara de la costarricense.

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TECNOLOGIA Como iluminar correctamente su jardín Parte 2

Luminarias subacuáticas Para los amantes de los motivos de agua, charcas y fuentes, hay también luminarias que pueden colocarse en el agua. Por motivos de seguridad, es mejor trabajar en bajo voltaje. En la mayoría de los casos, las luminarias están adaptadas con un cable y necesitan ser conectadas a un transformador. Es extremadamente importante que la entrada del cable quede apropiadamente sellada. Varios materiales se usan como envolvente externo para las luminarias, incluyendo PVC, plástico, madera, cobre, hierro fundido y acero inoxidable. Las luminarias metálicas tendrán una puesta a tierra. El nivel de protección será apropiado para las condiciones ambientales y el uso de la

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luminaria. Por ejemplo, las luminarias de suelo tendrán un IP superior a las de pared.

¿Debemos usar bombillas? Muchas luminarias están disponibles en varios diseños para su uso con diferentes tipos de lámparas o bombillas. Las bombillas incandescentes están desapareciendo rápidamente, así que no son ya aplicables para su uso en jardín.

Lámparas fluorescentes compactas Es por ello que la tendencia actual es el uso de lámparas eficientes en energía, muy frecuentemente las fluorescentes compactas (usualmente E14 o E27), o lámparas fluorescentes compactas


TECNOLOGIA (CFL) donde el balasto se monta en la luminaria. Estas lámparas tienen una vida relativamente larga (10,000 a 12,000 horas) y usan una cantidad de electricidad relativamente pequeña. Hasta hace poco tiempo la iluminación de estas lámparas no podía atenuarse. Sin embargo, hay actualmente variantes que permiten atenuación y por tanto la luz puede ajustarse para crear la atmósfera deseada.

Lámparas halógenas Estas lámparas están disponibles en varios tipos y bases. Se usan frecuentemente en luminarias de postes, spot y suelo. Puede elegirse el ángulo del haz (inundación o spot) con ciertos modelos. Están disponibles en tipos de 230 V además de la versión en baja tensión (12V). El consumo de estas lámparas es superior al de las lámparas eficientes; sin embargo, cuando elegimos las llamadas halógenas ECO, el uso se reduce un 90 %. En las lámparas halógenos puede regularse el flujo luminoso sin problemas.

Lámparas de haluros metálicos Estas

lámparas

proporcionan

un

rendimiento luminoso extremadamente alto,

combinado

relativamente

con

bajo.

un

consumo

Típicamente

se

usan en lugares donde se necesita mucha luz durante un largo periodo de tiempo. Las luminarias se adaptan con el balasto adecuado. Cuando se encienden, usualmente tardan varios minutos antes de que las lámparas alcancen su capacidad luminosa total. Estas lámparas no se usarán cuando se necesita luz inmediatamente, por ejemplo, cuando alguien dispara un detector de movimiento.

Lámparas y luminarias LED Las lámparas y luminarias LED se utilizan actualmente para reemplazar bombillas y lámparas halógenas existentes. Están disponibles

con

diferentes

bases

y

diferentes formas de bombillas. Las lámparas comprenden uno o más LED. Al diseñar con estos proyectos debemos tener en cuenta que el rendimiento lumínico es todavía bajo.

Hay un amplio rango de lámparas para proyectos LED Lámparas halógenas ECO

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TECNOLOGIA ¿Cómo alimentar la iluminación del jardín? En un jardín no es demasiado sencillo hacer instalaciones eléctricas pues debemos proteger frente a la lluvia y humedad. Existen varias posibilidades de obtener energía para nuestro proyecto de iluminación: • Energía de la red pública: Para conectar a la red pública necesitamos tender cableado para conectar a la fuente de energía. Los cables dispondrán también de un conductor de tierra. Éste también es el caso cuando se usan luminarias de plástico. • Bajo voltaje: Son luminarias que usan lámparas de bajo voltaje y no están equipadas con un transformador. Debemos por tanto obtener la energía o de una batería o utilizar un transformador. Con bajos voltajes es importante tener en cuenta las pérdidas de voltaje en largas distancias. Si es necesario se incrementará la sección del cable. Una de las ventajas fundamentales del bajo voltaje es la seguridad incrementada.

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• Energía solar: Las grandes ventajas de las luminarias que trabajan con energía solar es que no necesitan cables. Conseguiremos un ahorro significativo y se facilitará mucho la instalación.

Métodos de operación: Las luces del jardín pueden encenderse y apagarse de diferentes formas. Para mejorar el confort y bajar el consumo, se utilizan diferentes soluciones. Una combinación de diferentes mecanismos de control es la mejor solución en la mayoría de los casos. • Interruptores: El sistema más común es el interruptor estándar. Usualmente se instala en el interior de la propiedad cerca de la puerta a la terraza o jardín. Es también posible adaptar varios interruptores; por ejemplo, para encender y apagar la luz desde distintos puntos. • Detectores del movimiento: Con un detector del movimiento, la luz se enciende cuando alguien se aproxima al detector, así que es una solución ideal para iluminar zonas de paso. • Sensores de iluminación: Un sensor de iluminación encenderá las luces cuando llegue la oscuridad, y la apagará automáticamente cuando haya luz de nuevo. Debe tenerse cuidado de no instalarse en lugares donde pueda haber luz que interfiera en la operación. • Reloj automático: Podemos incluir relojes en paneles de control que enciendan las luces una serie de horas y las apaguen en momentos diferentes. El reloj puede también usarse en combinación con sensores de luz. Bibliografía: Garden and terrace lighting. Leonardo Energy


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TECNOLOGIA EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CAÍDA DE UN RAYO Los rayos son señales eléctricas de alta frecuencia, gran potencial y alta corriente, por ello, son causa de interferencias en sistemas electrónicos. Para dirigir a tierra las descargas atmosféricas se requiere de las técnicas para señales en altas frecuencias. La frecuencia debida a la descarga del rayo, la impedancia de un cable de cobre usado en las puestas a tierra (de unos 1.64 uH/m) presenta un carácter predominantemente inductivo. En conductores de más de 10 metros la impedancia que representan es muy elevada, lo cual impide la conducción de la corriente. Como los rayos se reflejan como cualquier onda de alta frecuencia, es básico que la impedancia a tierra sea baja para la descarga, ya que todas las partes del sistema conectadas a tierra, elevarán y bajarán su potencial con respecto de tierra al tiempo de la descarga.

Efectos producidos por la caída directa de un rayo Los efectos directos de un rayo son la destrucción física causada por el impacto de los que pueden resultar incendios. Cuando un impacto directo golpea una instalación donde hay materiales combustibles, pueden estar expuestos al rayo, al canal del rayo o al efecto de calentamiento del rayo, produciéndose importantes incendios.

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Dr. Guissepe Daniele G.D.Ingeniería.

Cuando cae un rayo en una instalación siempre buscará el camino a tierra de más baja impedancia y por él circulará hasta tierra. Si el conductor tiene algún equipo eléctrico conectado y es atravesado por esa corriente, muy probablemente será destruido. Si bien la caída directa del rayo es la más devastadora, también es la más improbable.

Efectos secundarios producidos por la caída de un rayo Los efectos secundarios de un impacto de rayo directo o cercano a una instalación incluyen: • La carga electrostática La célula de tormenta induce una carga estática en cualquier estructura inmersa en la tormenta. Esta carga estática estará relacionada con la carga de la célula de la tormenta. Por esto se inducirá una diferencia de potencial en la estructura o conductor respecto a tierra que será un posible causante de interferencias. Como consecuencia de la carga electrostática se producen los arcos secundarios que es una de las interferencias más frecuentes. • Los pulsos electromagnéticos Los pulsos electromagnéticos, son el resultado de los campos electromagnéticos transitorios que


TECNOLOGIA se forman por el flujo de corriente, a través del canal de descarga del rayo. Después de que se establece el canal de descarga del rayo entre la nube y la tierra, llega a formarse un camino tan conductivo como un conductor eléctrico. La corriente de neutralización comienza a fluir rápidamente y produce un campo magnético en relación a la misma. Ya que estas corrientes de descarga crecen rápidamente y alcanzan corrientes pico de cientos de miles de amperios, los pulsos magnéticos que ellos crean pueden ser muy significativos. El voltaje inducido resultante (EMP) dentro de cualquier grupo donde existen varios cables que corren paralelamente, puede también ser muy significativo. • Los pulsos electrostáticos Los transitorios atmosféricos o pulsos electrostáticos, son el resultado directo de la variación del campo electrostático que acompaña a una tormenta eléctrica. Cualquier conductor suspendido sobre la superficie de la tierra, está inmerso dentro de un campo electrostático y será cargado con un potencial en relación a su altura, sobre la superficie de la tierra.

termina el rayo. Cualquier conductor enterrado o cercano a esa carga, proveerá un camino más conductivo desde el punto donde se inicia, al punto donde termina el rayo. Esto induce un voltaje en relación con la carga, que se maneja en esos conductores, lo cual otra vez está relacionado con la cercanía a donde el rayo impactó. A este voltaje inducido se le llama “corriente transitoria de tierra” y aparece en alambres conductores, tuberías y otras formas de conductores. Aunque el proceso de descarga es muy rápido (20 microsegundos) y la relación de crecimiento al pico es tan pequeña como 50 nanosegundos, el voltaje inducido será muy alto. La terminación de un rayo de retorno en la tierra puede causar los efectos siguientes: Puede causar arqueos a través de la tierra a tuberías de gas adyacentes, cables o sistemas de tierra. 2. La corriente de sobrecarga, puede correr por la tierra paralelo al sistema de tierras electrónico existente, lo cual originará una distribución de elevación de potencial de tierra no uniforme en el sistema de tierra. 1.

• Las corrientes de tierra

• El sobrevoltaje transitorio.

La corriente transitoria de tierra es el resultado directo del proceso de neutralización que sigue a un impacto de rayo. El proceso de neutralización, es consumado por el movimiento de la carga a lo largo o cerca de la superficie de la tierra, desde el punto donde se induce la carga, hasta el punto donde

Se produce como consecuencia de los anteriores y pueden causar graves daños en los equipos o sistemas si no están convenientemente protegidos. La carga electrostática (y consecuentes arcos secundarios) es lo más común. Como ejemplo tenemos la carga electrostática y los pulsos

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TECNOLOGIA electromagnéticos que inducen altos voltajes transitorios en cualquiera de los conductores eléctricos que se encuentren dentro del área de influencia de esos transitorios. Estos transitorios causarán arqueos entre alambres o cables conductores y entre tuberías y tierra. Los arcos o chispas de corriente electrostática en un punto vulnerable, pueden iniciar incendios o explosiones. Además estos sobre voltajes pueden llegar por los conductores hacia los equipos o sistemas que estén dentro del área de influencia causando fallos y averías en los mismos si estos no están protegidos contra las sobretensiones. Debemos tener en cuenta que en un radio de unos 1,5 km desde el punto de impacto de un rayo, las instalaciones electrónicas pueden ser perturbadas y en ocasiones destruidas. Las formas en que se acoplan las interferencias producidas por el rayo son: Acoplamiento resistivo: al caer un rayo sobre una construcción o sobre la tierra, se produce una elevación del potencial eléctrico que afecta a las tuberías y a los cables enterrados y viajan a través de ellas hasta penetrar en las edificaciones. Especial riesgo corren, como es de suponer, los cables y tuberías aéreas. Así, un rayo es capaz de inducir corriente de 1,5 kA y 5kV en cables subterráneos, y de 3 kA y 6 kV en cables aéreos. b. Acoplamiento inductivo: Las enormes corrientes del rayo al caer a.

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a tierra mediante descargadores establecen un camino que genera un campo electromagnético que induce a otros conductores, de fuerza principalmente por que no están apantallados, voltajes destructivos de varios KVs. c. Acoplamiento capacitivo: Debido a la naturaleza de alta frecuencia de los rayos se acopla capacitivamente entre arrollamientos de Alta a Baja tensión (transformadores). Provocando fallas en las fuentes de equipos electrónicos que son más sensibles y débiles. Los efectos secundarios no siempre son fácilmente identificados como la causa o el mecanismo del rayo. La protección convencional o protección primaria no influirá ni reducirá ninguno de los efectos secundarios, sin embargo si que aumenta el riesgo de un evento. Las puntas pararrayos o terminales aéreos atraen el rayo y fortalecen una terminación del impacto muy cerca de la zona de influencia, causando interferencias con los equipos existentes. Además, la tendencia hacia la microelectrónica, trae como consecuencia que los sistemas electrónicos sean más sensibles a los fenómenos transitorios, por ejemplo, transitorios de menos de 3 V pico o niveles de energía más bajos que 10-7 Julios, pueden dañar o “confundir” esos sistemas y sus componentes.


TECNOLOGIA Ejemplo de sobretensiones:

2.

La descarga de los rayos sobre cualquier cable conductor, de datos o de transporte de energía, provocan corrientes transitorias, caracterizadas por su corta duración, su rápido crecimiento, y valores de cresta muy elevados (hasta a varíes decenas de Kv.).

del rayo con un objeto (farola, árbol, pararrayos...)

Las sobretensiones producidas por fenómenos atmosféricos llegan a las instalaciones de tres formas diferentes: 1.

El rayo puede caer directamente en las líneas aéreas, propagando la sobretensión a lo largo de varios kilómetros. La sobretensión acaba llegando al usuario y derivándose a tierra a través de sus equipos, provocando averías o la total destrucción.

próximo

a

líneas

eléctricas, de telefonía, de datos... induce

corrientes

transitorias,

conduciéndolas mediante la red al interior de nuestras instalaciones,

La descarga de un rayo se propaga en un radio de varios kilómetros, y su dispersión a tierra, eleva el su potencial, induciendo fuertes sobretensiones en cables enterrados y aumentando las tensiones de la tomas de tierra. En una instalación eléctrica, todos los conductores que vienen del exterior, son susceptibles de facilitar el camino a las sobretensiones transitorias, provocando daños en todos los aparatos o sistemas conectados.

La radiación emitida por el impacto

provocando averías o destrucción de los equipos conectados.

3.

Cuando el rayo cae directo a tierra o a través de una estructura conectada a tierra, la corriente de la descarga del rayo, puede elevar el potencial de tierra a varios miles de

voltios

como

consecuencia

de la corriente que circula por el terreno.

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TECNOLOGIA Entendiendo la física de los Relámpagos y las Mejores Tecnologías para mitigar sus efectos. Qué es un Rayo o Descarga Atmosférica?

Por Ing. Luis Piedra, MBA ELVATRON S.A.

El rayo es una descarga eléctrica que se origina dentro de las nubes, su descarga puede darse de nube a nube, o de la nube a la tierra. Las nubes pueden ser cargadas con diez a cientos de millones de voltios en relación con la tierra. La carga puede ser negativa o positiva, sin embargo las nubes cargadas negativamente son responsables del 98% de los rayos que caen a la tierra. La tierra bajo una nube cargada se carga con la polaridad opuesta. Conforme una nube cargada negativamente pasa sobre una propiedad, el exceso de electrones en la nube repele los electrones negativos en la tierra, causando que la superficie de la tierra debajo de la nube se cargue positivamente. A la inversa, una nube cargada positivamente hace que la tierra bajo ella pase a ser cargada negativamente. Mientras que sólo el 2% de los rayos a la tierra se originan de nubes cargadas positivamente, estas descargas por lo general tienen mayores corrientes que los de las nubes de carga negativa. Los sistemas de protección contra descargas atmosféricas deben ser diseñados para manejar las máximas corrientes.

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El aire entre las nubes y la tierra funciona como un dieléctrico o medio aislante que evita el arco eléctrico. Cuando se excede la capacidad dieléctrica del aire, el aire se ioniza y la conducción de la descarga se lleva a cabo en una serie de pasos discretos. Primero, un líder de baja corriente de alrededor de 100 amperios se extiende hacia abajo desde la nube, saltando en una serie de pasos en zigzag, de alrededor de 30 a 45m cada uno, hacia la tierra. A medida que el líder o líderes (puede haber más de uno) se acerca a la tierra, una serpentina de polaridad opuesta se levanta de la tierra o de algún objeto en la tierra (lo que se conoce como líder ascendente).


TECNOLOGIA Cuando los dos se encuentran, una carrera de retorno de la misma alta corriente sigue el camino ionizado a la nube, lo que resulta en el destello brillante llamado rayo. Uno o más retornos de descargas constituyen el destello. La corriente de un rayo esta constituida desde miles a cientos de miles

de amperes, calienta el aire que se expande con fuerza explosiva, y crea presiones que pueden superar las 10 atmósferas. Esta expansión causa el trueno, y puede ser lo suficientemente potente como para dañar los edificios.

Investigadores de la NASA han trazado mapas describiendo la ubicación e incidencia de la rayería a nivel mundial. El mapa está codificado en colores para indicar la actividad eléctrica media anual por kilómetro cuadrado. Estos datos, recopilados desde el espacio a base de sensores, muestran cómo la caída de rayos no está distribuida uniformemente en todo el mundo.

http://www.nasa.gov/vision/earth/lookingatearth/lightning_safety2005.html

Para el caso de Costa Rica, en promedio caen de 20-30 rayos por kilómetro cuadrado al año, lo que significa que en promedio estamos expuestos de 1 a 2 rayos al mes en nuestra vecindad. Estos datos no sólo son importantes para los meteorólogos o

climatólogos, sino también para personal de mantenimiento de instalaciones eléctricas y electrónicas quienes deben tomar conciencia del riesgo eminente de estos fenómenos naturales.

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TECNOLOGIA Los rayos son el némesis de las estaciones de comunicación, circuitos de señales, estructuras altas y todo edificio que albergue equipos electrónicos. Además de los daños provocados por un impacto directo, la electrónica y circuitería moderna también es muy susceptible a daños por picos y transitorios provocados por la rayería. Estas perturbaciones pueden llegar a través de líneas de alimentación eléctrica o a través de líneas las telecomunicaciones y señalización, aún cuando el rayo caiga a cierta distancia del edificio o instalación.

PROTECCIÓN CONTRA LOS RAYOS Los sistemas de protección contra descargas atmosféricas son necesarios para proteger contra daños o lesiones causadas por rayos o por las corrientes inducidas en la tierra por los rayos. Estos sistemas ofrecen protección contra los efectos directos e indirectos de los rayos. Los efectos directos son ardor, explosiones, incendios y electrocución. Los efectos indirectos son el mal funcionamiento de equipos electrónicos y control debido a los transitorios eléctricos. El propósito principal de los sistemas de protección contra descargas atmosféricas es conducir con seguridad las altas corrientes de las descargas a tierra. Un sistema bien diseñado reduce al mínimo las diferencias de tensión entre las zonas de un edificio o instalación y proporciona la máxima protección a las personas. Tensiones inducidas de forma directa o electromagnética pueden afectar la alimentación de los sistemas, las señales de los cables de datos y provocar cambios significativos en la tensión del sistema de puesta a tierra. Un buen diseño de puesta a tierra, de uniones y del sistema de protección contra picos de tensión puede controlar y minimizar estos efectos. Tradicionalmente han habido dos campos de pensamiento relacionados con el rendimiento de los sistemas de protección contra descargas atmosféricas. Algunos creen que una varilla puntiaguda o terminales aéreas ayudarán a prevenir que un rayo caiga en los alrededores al reducir la diferencia en potencial entre la tierra y la nube al “drenar” la carga generada en tierra y por lo tanto reducir la posibilidad de una descarga directa. La otra considera que las terminales aéreas pueden atraer los rayos ofreciendo un camino más atractivo eléctricamente para una descarga directa que otros puntos de la superficie de la la tierra que estarían compitiendo con la terminal. Estos dos “campos” de pensamientos constituyen los dos extremos de un continuo en el que se puede colocar casi cualquier teoría de protección contra descargas atmosféricas. El continuo podría ser representado como se muestra a continuación: Activo

Pasivo

Activo

Atracción

Neutral

Prevención

Emisión Temprana

Franklin / Jaula de Faraday

Retraso de Emisión

Dinasfera

Terminal Redondeada

Terminal Puntiaguda

Bolas Ranuradas

SISTEMAS ACTIVOS DE ATRACCIÓN A la izquierda tenemos los sistemas que están diseñados para atraer a un rayo. La teoría detrás de esta práctica es atraer el relámpago a un punto conocido y preferido y por ende se protegen los puntos (no deseados) cercanos. La forma más común con lo que se implementa

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TECNOLOGIA esta tecnología es colocando una terminal aérea que inicia una líder ascendente que intercepte el líder bajante del rayo con una trayectoria pre-ionizada que será la más atractiva para que la energía del rayo principal siga.

SISTEMAS PASIVOS NEUTRALES El punto intermedio del continuo representa el sistema convencional o tradicional de protección contra descargas atmosféricas. Este método conlleva la colocación de conductores en los lugares donde es más probable que un relámpago cayera en la estructura. A este sistema se le clasifica como neutral ya que la terminal aérea o los dispositivos terminales no se consideran más atractivos para la corriente del relámpago que la estructura protegida. Ellos se deben colocar de tal forma que sean el primer conductor que el rayo tope en cualquier camino por el que se dirija a la estructura. Existe un consenso general teórico que el mejor sistema de protección es una jaula de Faraday sólida alrededor de la instalación a proteger, pero su implementación es impráctica y conlleva un costo muy elevado que lo hace prohibitivo, tanto por la inversión inicial como por el mantenimiento que conllevaría.

NFPA 780-2004

SISTEMAS DE PREVENCIÓN ACTIVOS En el tercio derecho de la continuidad es donde se encuentran los sistemas que están diseñados para impedir la propagación de un relámpago en la zona donde están posicionados. Hay dos teorías en cuanto a cómo funciona la protección. El primero es la teoría de “drenar” la carga mencionada anteriormente. El segundo es que las terminales puntiagudas del dispositivo de prevención forma una nube de corona por encima de ellos que hace que el dispositivo sea un camino no-atractivo para el rayo. Esta última tendencia se diferencia de las anteriores ya que no hay que preocuparse de cómo hacer frente a la corriente del rayo ya que teóricamente se está contando con un sistema que previene que un relámpago caiga. Sin embargo es importante tomar en cuenta que ninguna de estas tecnologías asegura eliminar al 100% del riesgo de que un rayo caiga cerca de usted o sus equipos. Por lo que se debe llegar a un compromiso entre la protección y la economía.

UN NUEVO ENFOQUE EN PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Resulta evidente que tratar de evitar que un rayo caiga no es confiable, por lo que la mejor manera de protegerse es proveyendo un sistema que desvíe la energía del rayo “alrededor” de los habitantes y componentes vitales de la instalación y disipar la energía a tierra donde de todos modos quiere ir. El primer paso en este proceso es asegurarse de que el rayo, cuando se acerque a la instalación, sea atraído a la terminal aérea que se ha instalado en la estructura para ese fin, lanzando efectivamente un líder ascendente en el momento crucial, antes de cualquier otro líder de la estructura compitiendo, para convertirse en el punto preferencial de unión para el líder descendente del rayo. Conforme el líder descendente se acerca a la tierra, el campo eléctrico del ambiente se intensifica rápidamente hasta el punto que cualquier punto de la estructura

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TECNOLOGIA proyectándose dentro de este campo empieza a provocar la ruptura del aire y lanza las corrientes ascendentes. Si el campo del ambiente en el que dichos líderes emitidos es lo suficientemente alto, la serpentina parcialmente ionizada se convertirá en un líder ascendente completamente ionizado. La capacidad de la terminal aérea de lanzar un líder sostenible que sea favorable por encima de cualquier otro punto de la estructura, determina su eficacia como un punto de unión para un relámpago inminente. La Punta Franklin o enfoque convencional de protección contra rayos ha servido bien a la industria, pero desde su creación hace más de 200 años, la naturaleza y el alcance de la protección contra rayería ha cambiado considerablemente. En ese entonces la protección contra relámpagos era una defensa contra el fuego de los edificios. Cuando un rayo impactaba a un edificio de madera, a menudo se quemaba. Graneros y las iglesias eran los principales servicios que buscan esta protección debido a su altura. Hoy en día, el fuego sigue siendo una preocupación, pero no siempre la principal preocupación. Casi cualquier instalación moderna tiene equipo electrónico y microprocesadores llevando acabo funciones críticas. De esta forma los propietarios de hoy en día están preocupados por evitar paros de planta, pérdida de datos, lesiones personales, daños en sus equipos, así como el fuego. Los materiales utilizados para la construcción de las instalaciones han cambiado dramáticamente también. Las columnas de acero y el acero en concreto reforzado compiten como conductores de baja impedancia para llevar la energía de un rayo. La gran cantidad de equipos eléctricos / electrónicos y conductores que atraviesan todos los niveles de la instalación están en riesgo tan sólo por estar cerca de conductores potencialmente energizados por rayos que caen en su vecindad. Los códigos del pasado para protección contra descargas atmosféricas no abordan adecuadamente estos riesgos. La unión de conductores de

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bajada a aparatos eléctricos cada 3 a 6 pies es necesaria y puede aumentar el cableado sustancialmente a una instalación si hay una gran cantidad de conductores de bajada. Además, la necesidad de protección contra rayos para estas instalaciones eléctricas sofisticadas está creciendo. La cantidad de conocimiento acerca de un rayo se ha incrementado dramáticamente también. La información sobre el comportamiento de los líderes, el cambio de los campos eléctricos que conducen a un relámpago, los efectos de la impedancia de los diversos conductores de bajada compitiendo y el equipo de diagnóstico ha aumentado de manera espectacular. Esto ofrece a los diseñadores de sistemas de protección contra rayos de hoy en día una gran ventaja sobre los de hace apenas 30 años. Estos avances tecnológicos y las demandas del mercado de sistemas más costo-eficientes de protección llevaron a muchos enfoques nuevos y originales para la protección contra rayos. Uno de estos sistemas es el Sistema 3000 ™ de ERICO. Los componentes del sistema son la DYNASPHERE ™, terminal aérea que usa la tecnología de Disparo Controlado de Líder (CLT en inglés) y suele utilizar al conductor de bajada aislado ERICORE ™ de baja impedancia. La DYNASFERA con tecnología CLT es una terminal pasiva, por lo que no requiere una fuente de alimentación externa, confiando únicamente en la energía contenida en el líder descendente que se acerca para su dinámica operación. Esta notable terminal tiene la capacidad para reaccionar únicamente ante el campo eléctrico que se produce en fracciones de milisegundos conforme el líder descendente cargado se aproxima a la suelo. El principio de funcionamiento de esta terminal se basa en el acoplamiento capacitivo de la esfera exterior de la terminal y la carga del líder que se aproxima. Esto a su vez eleva la tensión de la superficie esférica para producir una concentración de campo a través del espacio de aire aislante entre la esfera exterior y punta central aterrizada.


TECNOLOGIA Conforme el líder continúa acercándose, la tensión en la esfera se eleva hasta el punto que se da la ruptura del aire entre la punta central y la superficie exterior. Esta ruptura crea una fotoionización local y la liberación del exceso de iones. Estos luego se aceleran dentro del campo intensificado para iniciar una condición de avalancha y la formación del líder ascendente comienza. La DYNASFERA con tecnología CLT está diseñada para asegurar que se lance un líder ascendente sólo cuando se ha detectado un campo eléctrico lo suficientemente alto para asegurar su propagación. Este es el mayor diferenciador operativo respecto a muchos otros sistemas llamados de “Emisión Temprana”. Esta tecnología se desarrolló a través de equipos de investigación y prueba que no estaban disponibles para los diseñadores anteriores, pero también desarrollado por la riqueza de conocimiento construida por aquellos que vinieron antes que sus diseñadores. En resumen, este sistema permite que el dueño de la instalación utilice un menor número de terminales aéreas, con un menor número de conductores de bajada. Sus beneficios son: • • •

Menor número de uniones entre el conductor y aparatos eléctricos cercanos. La posibilidad de instalar conductores de bajada en medio de un edificio. Menos congestión de cables en la azotea de un edificio (esto es especialmente importante para el mantenimiento o

• • •

remodelaciones de techos). Un techo más seguro para los trabajadores. La posibilidad de proteger espacios abiertos, así como edificios. En términos globales, un sistema de protección contra descargas atmosféricas con la mejor relación entre costo y efectividad.

Finalmente es importante tomar en cuenta que hemos centrado nuestra atención en las terminales aéreas únicamente, pero un sistema de protección contra descargas atmosféricas conlleva 6 puntos clave para garantizar su efectividad. 1. 2. 3.

4.

5.

6.

Una efectiva Terminal Aérea. Un conductor bajante con la menor impedancia posible. Un diseño de puesta a Tierra adecuado para disipar apropiadamente la energía de un relámpago. La apropiada unión de los diferentes sistemas de puesta a tierra y estructuras metálicas de la instalación para asegurar un plano equipotencial que elimine la circulación de corriente en las mallas. Supresores de Picos que disipen transitorios inducidos por rayería fuera de nuestra instalación pero en nuestra vecindad para los cables de alimentación eléctricos. Supresores de Picos para los cables metálicos de datos y comunicaciones.

Para asesorarse sobre la implementación de Sistemas Integrales de Protección, puede contactarnos al 2242-9954. Fuentes Bibliográficas: Rob Gutro, 2005. “NASA Helps Highlight Lightning Safety Awareness”, Washington, D.C. USA. www.nasa.gov NFPA 780, 2004. “Standard for the Installation of Lightning Protection Systems”, Quincy, MA, USA. National Fire Protection Association. W. Keith Switzer, 1999. “Practical Guide to Electrical Grounding”, Ohio, USA. Erico.

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actividades Asamblea General de ADE

Uno por uno fueron elegidos todos los nuevos directivos.

El veinte de marzo de 2012 se realizó la Asamblea Ordinaria número dieciocho de la Asociación de Electricistas. En esa oportunidad correspondía rendir los informes respectivos y elegir la totalidad de la Junta Directiva por un período de tiempo de dos años. Cumplidos estos requisitos legales se tramitó la inscripción

de los acuerdos ante el Departamento de Organizaciones Sociales, para renovar la personería jurídica de la Asociación. En un ambiente fraternal de plena vigencia de la democracia interna, se conocieron y aprobaron los informes de trabajo y de finanzas. Igualmente, fueron aprobados los planes, económico y de trabajo para el año siguiente.

El presidente Javier Carvajal presenta el informe de labores a la Asamblea General de socios de ADE

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La Asamblea hizo un llamamiento para que se reforzaran los grados de compromiso de los aspirantes a ocupar puestos de elección. Al final de la votación se reeligió al señor presidente y a cuatro directivos más, renovando en un cuarenta y cuatro por ciento la composición de la Junta Directiva.


actividades

El tribunal electoral elegido estuvo integrado por el Técnico Norman Solano, Presidente de la Seccional ADE-Cartago, José Manuel Alvarado y el Ing. Yohnny Sánchez de ADE-Sede Central

En el capítulo de iniciativas de los asambleístas se aprobaron algunas mociones, entre ellas, la de integrar una comisión para el estudio del estatuto que nos rige, con el fin de proponer posibles cambios que tiendan a modernizar el funcionamiento. Esta comisión, integrada por un delegado de ADE Nacional, uno de la Seccional de Guápiles y otro de la de Cartago, deberá rendir en un término perentorio su informe, para que la Junta Directiva, si lo considera procedente, convoque a una asamblea extraordinaria.

Vista parcial, en primer plano se observa al técnico Olman Campos Vice-Presidente de la Seccional ADE-Guápiles

Para conocerlos improbarlos.

y

aprobarlos

o

Por su composición técnica y la calidad de los acuerdos tomados, esta asamblea puede convertirse en un verdadero factor de desarrollo y ser inscrita como una de las mejores que a celebrado la Asociación.

La Junta directiva fue juramentada por el Tribunal de Elecciones, se observan en primer plano de izquierda a derecha, a Javier Carvajal reelegido como Presidente, Leonardo Chaves; Hazel Arias; el fiscal Dennis Rivera: y Diego Gómez. En el segundo plano siempre de izquierda a derecha, aparecen Rafael Barrantes; José Hugo Solís; Christian Ulloa; Javier Gutiérrez y José Chacón.

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Tecnología

El lanzamiento oficial de la marca se llevó a cabo durante la EXPOCAPAC (feria del ramo de la construcción y acabados), organizada por la Cámara Panameña de la Construcción, semanas atrás. La apertura del mercado panameño viene de la mano de la inauguración del centro de distribución de Tecnolite, en la Zona Libre de Colón, en 2010. La idea surge como apoyo a los clientes regionales, ya que con esto se facilita la logística de los países donde ya se tiene presencia, siendo estos Guatemala, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica, y ahora Panamá. Tecnolite cuenta además con presencia en Colombia y República Dominicana.

8.5x5.5 Media Pag Novec.pdf

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12/8/11

5:28 PM

Nota Prensa Dinámica-Diciembre del 2011


TECNOLOGIA “Lighting Management, Control Local y Centralizado” El consumo excesivo de energía y los altos costos de operación pueden ser controlados mediante la introducción de un sistema para la gestión eficiente de la iluminación.

inversión representa un mensaje significativo de ahorro de energía para organizaciones públicas y privadas.

¿Por qué “Lighting Management”?

Reduciendo el consumo eléctrico, un sistema de gestión de iluminación permite una disminución significativa de las emisiones de contaminantes y de los gases invernadero en la atmósfera. Las fuentes de energía renovables no son el único medio para alcanzar los objetivos de sostenibilidad del medio ambiente. El punto de partida es definitivamente reducir el consumo y con la administración de iluminación existente, se puede realizar.

En el ámbito del sector comercial, el uso de iluminación es uno de los rubros de mayor consumo de energía a lo interno del edificio. El consumo excesivo de energía y los altos costos de funcionamiento pueden racionalizarse gracias a la introducción de un sistema para la gestión eficaz de la iluminación como el sistema: “Lighting Management” de BTicino.

¿Cuáles son los beneficios reales?

4.CUMPLIMIENTO DE NORMATIVAS

1.REDUCCIÓN DEL CONSUMO ENERGÉTICO

Un sistema de administración de iluminación como “Lighting Management” de BTicino permite respetar las normas sobre la eficiencia energética de edificios, haciendo que cada nuevo edificio o inminente restructuración cumpla con los nuevos criterios de eficiencia energética. Reducir el consumo y los costos de operación, participar en programas de sostenibilidad del medio ambiente y cumplir con las directivas no es una pesada carga para las organizaciones más bien representa la oportunidad de mejorar sus instalaciones elevando la eficiencia de consumo de energía que permitirá evaluar económicamente las instalaciones propias.

Un sistema de gestión de iluminación permite una reducción drástica de la energía dedicada a la iluminación artificial: hasta el 75% de acuerdo a la UNI EN 15193. El objetivo es eliminar el desperdicio de energía por lo que permite el encendido automático para los dispositivos de iluminación de manera inteligente: la administración de la iluminación proporciona la luz necesaria, en el momento adecuado y en el entorno donde se solicita. 2.REDUCCIÓN DE COSTOS OPERATIVO Reduciendo el consumo, un sistema de administración de iluminación permite una reducción significativa de los costos operacionales dedicados a la iluminación artificial. No sólo los costos relacionados con la energía, sino también el sistema de administración y mantenimiento del edificio. Con una tasa de retorno de la inversión que oscila entre los 6 meses y 5 años, la administración de la iluminación se convierte en una de las fórmulas más viables de inversión en el mercado. Este retorno de

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3.SOSTENIBILIDAD AMBIENTAL

Dentro de la gama de BTicino podemos encontrar el sistema Lighting Management SCS (Sistema de Cableado Simplificado), el cual trabaja bajo las bases de nuestro sistema de automatización Domótica My Home; esto quiere decir la incorporación de funciones con un sofisticado diseño capaz de ofrecer soluciones inteligentes que gracias a su modularidad, permite modificar la instalación progresivamente según las necesidades que puedan crearse a lo largo del tiempo. El


TECNOLOGIA

control de la iluminación inteligente, es únicamente una de las soluciones que el sistema “My Home” de BTicino puede controlar. Para aumentar el confort y las respuestas a las necesidades de los clientes, BTicino ofrece funciones adicionales específicas en sus sensores como por ejemplo la “Modalidad Walkthrough” ó Pasillo la cual se aplica para evitar encendidos prolongados cuando la detección con presencia es breve. En el caso de que se requiera iluminar un parqueo y la detección del movimiento del vehículo es inferior a los 20 segundos, el sensor apaga en un tiempo corto de 3 minutos y no espera hasta el tiempo total de 15 minutos pre-establecidos. Otra de las funciones importantes es “DayLighting” la cual mantiene el nivel de luz OFF cuando los niveles de luz natural se encuentran por encima de un nivel establecido de medición por el usuario. Dichos sistemas de sensores habilitan una alerta visual y/o señales acústicas antes del apagado de la luz. Una de las ventajas más relevantes que ofrece el sistema de

“Lighting Management” es una herramienta de configuración (control remoto) para el ajuste de los parámetros sin tener que llegar físicamente al sensor y realizar el cambio manualmente. Por medio de un control remoto se pueden ejecutar cambios en su modalidad de funcionamiento, sensibilidad, parámetros de iluminación, tiempos de retardo y además verificar la configuración actual extrayendo la información y visualizándola en su pantalla. Los sensores vienen con terminales automáticas, para las cuales no se requiere de herramientas especiales para la conexión del cable. Estos sensores trabajan con alimentación en corriente alterna, a diferencia de otros que requieren de un transformador (power pack), esto da paso a su fácil y rápida instalación, eliminando equipos que desmeriten su desempeño. En BTicino nuestra visión es desarrollar y ofrecer productos y servicios que produzcan edificios energéticamente más eficientes. Los sistemas de administración y monitoreo de energía permiten este desarrollo; los cuales proveen el nivel de consumo correcto en el momento donde se requiere.

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TECNOLOGIA


(506) 2298-4838 Año 16, N°94


TECNOLOGIA Sistemas integrales de respaldo y protecció n En estos tiempos actuales en los cuales la tecnologia avanza con pasos gigantescos y ademas la dependencia de esta en nuestro diario vivir, de ahí se genera una nueva variable; cuando el servicio de la red electrica falla y dependemos de un sistema de respaldo para que nuestros equipos electricos y electronicos “principalmente” continuen funcionando sin interrupcion. La selección correcta de un sistema de respaldo energético adecuado depende de una gran cantidad de puntos que se beben tomar en cuenta tales como: tipo y cantidad de dispositivos a respaldar, voltajes de servicio, amparaje total, potencia y la configuracion del sistema deseado (grupo electrogeno, banco de baterias, energias alternativas, entre otros). Despues de haber realizado estas acciones se debe pensar en el tipo de proteccion de puesta a tierra adecuado para nuestros equipos incluyendo el sistema de respaldo instalado y dependiendo de donde se instalará, y con esto no podemos dejar de pensar en el problema del vandalismo hacia nuestro sistema. Lo un de ya

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cual motivó al Grupo EBIS en proponer diseño (fig. 1), en el cual la problemática vandalismo disminuye significativamente, que se utilizan conductores electricos

Por el ing. Juan Pablo Cerdas. Tel.: (506) 2293-8778 ventascr@grupoebis.com | www.grupoebis.com

de acero, con un recubrimiento de cobre (los cuales cumplen con las normas internacionales de conductividad), este tipo de aplicación provoca un desinteres para ser sustraido, y al sumarle el sistema MASS@ TIERRA el cual cuenta con un diseño no tradicional, sistema que utiliza electrodos(fig. 2), de alta eficiencia en la discipacion de energia, gracias a su construcion e instalacion estos resultan bastante dificiles de ser retirados por personas no capacitadas para este fin. Creando un sistema integral, evitando el problema de vandalismo y protegiendo debidamente nuestros equipos con una eficiencia y garantia no ofrecidas por las varillas convenciosnales.


TECNOLOGIA Magnitudes básicas de un circuito eléctrico.

Voltaje o diferencia de potencial. (V) Intensidad de la corriente eléctrica. (I) En un circuito eléctrico, la diferencia de potencial (el voltaje o la tensión) existente entre los polos del generador, o entre dos puntos cualesquiera del circuito, es la causa de que los electrones circulen por el circuito si éste se encuentra cerrado. Su unidad es el voltio (V). Se suelen emplear dos múltiplos de esta unidad que son el kilovoltio (kV) y el megavoltio (MV) y también dos submúltiplos como son el milivoltio (mV) y el microvoltio (µV). • 1kV= 1.000 V • 1MV= 1.000.000 V • 1V= 1.000 mV • 1V= 1.000.000 µV Para medir el voltaje se utiliza un aparato llamado voltímetro. Se conecta en paralelo al elemento cuyo V voltaje queremos medir.

La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito en la unidad de tiempo. Se mide en amperios (A). Normalmente se emplean unos submúltiplos de esta unidad que son el miliamperio (mA) y el microamperio (µA). • 1A= 1.000 mA

• 1A= 1.000.000 µA

La intensidad es una característica equivalente al caudal en el circuito hidráulico, esto es, a la cantidad de agua que pasa en la unidad de tiempo por un punto de la tubería. Para medir la intensidad de corriente que circula por un circuito se utilizan unos aparatos llamados amperímetros. Se conecta en serie para A efectuar la medida.

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TECNOLOGIA Normalmente se emplean múltiplos de esta unidad como son el kiloohmio (kΩ) y el megaohmio (MΩ). • 1kΩ= 1.000 Ω • 1MΩ= 1.000.000 Ω Todos los receptores o componentes de un circuito suponen alguna resistencia, por pequeña que sea, al paso de la corriente eléctrica. Este efecto es, normalmente, no deseado, pero en ocasiones lo aprovechamos en algunos receptores para obtener un efecto calorífico. Es el caso de algunos aparatos compuestos de un fino hilo de metal (wolframio o tungsteno), que se pone incandescente y puede dar luz y calor, que se aprovecha en lámparas y estufas.

Ley de Ohm Resistencia eléctrica. (R) Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica. La resistencia de un conductor depende del tipo de material de que está compuesto, de su longitud y de su sección. A mayor longitud mayor resistencia y, por el contrario, a mayor sección del conductor menor resistencia, de la misma forma que el agua circula con más facilidad cuando las tuberías tienen pocos cambios de dirección y son más anchas. La unidad de resistencia es el ohmio (Ω).

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La ley de Ohm expresa la relación que existe entre la diferencia de potencial que aplicamos a los extremos de un receptor y la intensidad de la corriente que circula por éste. Matemáticamente se expresa: V= I • R Donde V es la diferencia de potencial que se aplica al receptor, medida en voltios. I es la intensidad de la corriente eléctrica que circula por el receptor, medida en amperios. R es la resistencia del receptor, medida en ohmios. Ejemplo: Calcula la intensidad que recorrerá un circuito si a una pila de 9 voltios le conectamos una bombilla cuya resistencia es de 30 ohmios. Ley de Ohm: V= I • R Sustituimos: 9v= I • 30Ω. Despejamos la intensidad: I= 9v / 30Ω= 0,3 A


ACTIVIDADES Charlas Técnicas

La Junta Directiva de ADE, agradece a las siguientes personas y empresas, la impartición de charlas técnicas en las distintas sedes nuestras.

• • • • • • • • • • • •

Róger Molina Javier Carvajal Ricardo Rivera Jeferson Ilama José Manuel Rivera Fabricio Mora Enrique Hernández Geovanni Mejías y Alberto Madrigal Allan Salas y Windy Alfaro Alberto Jiménez Michael Rodríguez Jose Andrés Sojo

Charla impartida en San José por el técnico José Rivera Moya

3M ADE BTICINO EATON ELECTRICAL S.A. Funcionario ICE GENERAL ELECTRIC MATEX PHELPS DODGE PRAI PROTEL Psicólogo independiente SCHNEIDER ELECTRIC

Charla impartida en la Seccional ADE- Guápiles.

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ACTIVIDADES ACTIVIDADES Constitución de la seccional de Guápiles La Asamblea contó con el patrocinio de IESA CARIBE que facilitó sus instalaciones, colaboró en la convocatoria y brindó un refrigerio. De las dieciocho a las veinte horas con veinte minutos se estuvieron exponiendo los fundamentos de la Organización por parte de los dirigentes de ADE, se Asistentes a la asamblea ADE-Guápiles. evacuaron consultas de los participantes y se procedió a Con gran respaldo de los técnicos de la región elegir, por un período de tiempo de un año se constituyó la Seccional de ADE-Guápiles. a la Junta Directiva de la nueva Seccional, quedando integrada de la siguiente forma: Javier Pérez Arias Presidente; Olman Campos Murillo, Vice-presidente; Edgar Alfaro Jara, Secretaría de Finanzas; Luis Angel Alfaro Oporta, Secretaría de Actas; Joel Vargas Sánchez, Secretaría de Educación; y Carlos Alpízar Barrantes, como Fiscal.

Elección de la Directiva

Posteriormente, el día veintiséis de marzo se hizo la primera reunión formal, con la presencia de Javier Carvajal y Rafael Barrantes como delegados de la Dirección de ADE Nacional. La Junta Directiva de ADE Guápiles presidió esa reunión, donde 32 personas formalizaron su ingreso a ADE y recibieron una charla técnica de parte del señor Javier Carvajal.

El ocho de marzo recién pasado se realizó la asamblea constituyente de la Seccional de Guápiles con la asistencia de cuarenta y ocho técnicos electricistas y una delegación de la ADE Nacional integrada por los directivos Leonardo Chaves y José Chacón y dos delegados de la Seccional de Cartago: Norman Solano y Mauricio Guzmán, quienes brindaron algunas experiencias y su solidaridad, expresando los Junta Directiva de la seccional de Guápiles mejores éxitos en el trabajo.

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ACTIVIDADES

Vista parcial de la reunión en Perez Zeledón.

Nuevos aires en Pérez Zeledón En los últimos meses ha venido creciendo el interés de algunos técnicos por estrechar

manifiestan que ese recurso no está a la mano de muchos electricistas.

lazos con ADE Nacional, en la idea de

Conjuntamente se convino en celebrar una continuar llevando acciones de capacitación y reunión específica en la Casa de Juventud y el charlas técnicas a la región. Algunos de ellos día veintinueve de marzo de 2012, asistieron han estado asistiendo a cursos puntuales que Javier Carvajal y Rafael Barrantes de la se imparten en San José y con justa lógica Dirección de ADE Nacional, donde estuvieron intercambiando ideas para la organización futura y la planificación de las acciones de capacitación que se pueden desarrollar en ese lugar, por ejemplo, el curso I N S TA L AC I O N E S RESIDENCIALES SEGURA CON BASE EN EL CÓDIGO NACIONAL DE E L E C T R I C I D A D, recién aprobado Junta Directiva de la seccional de Perez Zeledón y el presidente de la Asociación de Electricistas. por el Gobierno.

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ACTIVIDADES Fortalecimiento de los Viernes ADE La instancia de los VIERNES ADE nos está

Igualmente,

permitiendo

día 20 de abril,

llevar

capacitaciones

sobre

el

temas de interés especial, que no podríamos

en otro Viernes

lograr ni en una charla ni en un curso que

ADE

requiere mayor disposición de tiempo. El día 09 de marzo de 2012, los ingenieros José Sojo y Mario Marchena del Grupo Schneider, tuvieron a su cargo durante toda la mañana

el

en

Doctor

ingeniería

e l é c t r i c a Guissepe Daniele del

Grupo

GD

Ingeniería, abordó

la exposición del temas de los UPS de

magistralmente,

la prestigiosa marca APC que el grupo

el

distribuye.

sistema

tema

del de

aterrizaje sus

diferentes

puestas a tierra.

Vista parcial de la asistencia a los Viernes ADE

y

El Ing. Mario Marchena y el Ing. José Sojo del Grupo Schneider, impartieron la conferencia de otro viernes ADE.

El doctor en Ingeniería eléctrica Guissepe Daniele, impartió la conferencia de puesta a tierra en el Viernes ADE.

Nuevos cursos de capacitación Las actividades del Instituto para Electricistas se

siguen

desarrollando

con

diversos

cursos en forma permanente. Electricidad residencial, instalación y programación de alarmas, cercas eléctricas y circuitos cerrados de televisión; cableado estructurado y fibra óptica, forman parte de la actividad que se desarrolla con gran respaldo de los electricistas.

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Clausura del curso de cableado estructurado impartido en Cartago. No asistieron 4 estudiantes por razones de trabajo. Al fondo se observa al instructor José Hugo Solís Arce.


TECNOLOGIA Cálculo de la tensió n y la corriente de neutro en sistemas trifásicos desbalanceados En los sistemas eléctricos trifásicos balanceados, esto es, cuando las cargas en cada fase son iguales en impedancia, la corriente resultante en el cable de neutro es cero. Esto es cierto solo en sistemas sin corrientes armónicas, el estudio de las corrientes armónicas requiere consideraciones que están fuera del alcance de este análisis. En este caso vamos a suponer un sistema de ondas sinusoidales puras. Recordemos que la separación angular eléctrica entre las tensiones de cada fase es de 120 grados. Cuando el sistema trifásico es no balanceado, o sea las cargas en cada fase no son iguales, entonces la corriente en cada fase es de diferente magnitud y la resultante que circulara por el cable de neutro tiene una magnitud igual a la suma fasorial de las corrientes de cada fase. Si las cargas individuales en cada fase son resistivas, o sea con un factor de Figura N° 1 Fasores de un Sistema potencia igual a uno Trifásico Balanceado (Cos φ=1), entonces las corrientes de fase aunque sean de diferente magnitud, mantendrán el desfasamiento entre ellas de 120º. Cuando se tienen cargas desbalanceadas y además no son resistivas puras, entonces cada fase tendrá un factor de potencia diferente a las otras, y las corrientes de fase tampoco mantendrán el desfasamiento de 120º entre ellas.

Figura N° 2 Corrientes de Fase y de Neutro en Sistema Desbalanceado

Si el sistema trifásico es una conexión en estrella de tres conductores (neutro flotante) y la carga es desequilibrada, entonces el punto común (el centro de la estrella) no estará al mismo potencial que el punto neutro teórico. Esta diferencia de potencial “Vn” entre el punto neutro teórico y el centro real de la estrella, se le llama “tensión de desplazamiento del neutro”. La tensión de desplazamiento de neutro, puede ser obtenida de varias formas: por un método grafico dibujando cada voltaje con su ángulo y midiendo el fasor resultante, o por métodos analíticos, teniendo los valores de tensión y de admitancia en cada fase. Pero ambos son tediosos y poco prácticos de ejecutar en el campo, con el voltímetro en mano junto al tablero principal. Para calcular la magnitud de la tensión de desplazamiento del neutro o la corriente de neutro en sistemas no balanceados, se propone la siguiente solución trigonométrica, la cual es fácil de memorizar y de obtener Figura N° 3 Representación de la Tensión de Desplazamiento del Neutro con una calculadora de bolsillo.

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TECNOLOGIA Primero, vamos considerar los tres fasores de Para el eje Y tendríamos: tensión o corriente de un sistema trifásico no   balanceado, normalmente se puede suponer un desplazamiento angular equidistante entre Sacando el seno de 60 grados a factor fasores de 120 grados eléctricos. Solamente común: asimetrías entre fases del sistema podrían variar severamente esta condición. Para simplificar la solución trigonométrica se sobreponen los fasores alineados con el centro de los ejes de un plano rectangular X y Y, además se giran los fasores de tal forma que una fase quede alineada con uno de los ejes rectangulares.

Ecuación 2

 

Como sabemos, según el Teorema de Pitágoras, que la magnitud de la suma de dos vectores en ejes rectangulares es la raíz cuadrada de la suma de sus cuadrados:

 

Entonces debemos elevar al cuadrado las ecuaciones 1 y 2, para luego sacar su correspondiente raíz cuadrada:

(Ix)2+(Iy)2 = (Ia+Ic)2 cos2(60)-2 Ib (Ia+Ic) cos(60) + Ib2 +(Ia-Ic)2 sen2 (60) Desarrollando las ecuaciones cuadráticas de la expresión anterior, según la primera y segunda fórmula notable tenemos:

Ia2 cos2(60)+ 2 Ia Ic cos2(60)+ Ic2 cos2(60)- 2 Ia Ib cos(60) -2 Ib Ic cos(60) +Ib2 + Ia2 sen2(60)-2 Ia Ic sen2 (60) + Ic2 sen2 (60)

Figura N° 4 Superposición de Fasores y Ejes Rectangulares

Ahora procedemos a obtener por métodos trigonométricos los componentes rectangulares Ix e Iy de la corriente resultante en términos de los componentes fasoriales Ia, Ib e Ic. La resultante In sería la magnitud de la corriente circulando por al neutro. Las ecuaciones en los ejes rectangulares X y Y en función de los componentes de los fasores, serían las siguientes: Eje X:

 

Sacando el coseno de 60 grados a factor común:

Ecuación 1

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Recordando una de las propiedades trigonométricas: cos2(x) + sen2(x) =1. Con esto se eliminan las funciones trigonométricas uniendo el primer y tercer término de ambas líneas. Además se conoce que el valor del cos(60)=1/2 por lo que se anula con el número 2 en el cuarto y quinto producto de la primer línea. Finalmente cos2 (60) - sen2 (60) = -1/2 que se anula con el número 2 del segundo producto de ambas líneas. Llegando así a una ecuación sencilla para calcular la magnitud de la tensión de desplazamiento o la corriente de desbalance del neutro: Ecuación 3

 


TECNOLOGIA Esta fórmula puede utilizarse para diagnosticar rápidamente en sitio, la tensión de desplazamiento de neutro, con solamente un voltímetro o un amperímetro y una calculadora sencilla. Ejemplos de Aplicación: 1- Calcular la corriente de neutro en un sistema trifásico en estrella con los siguientes valores:

Ia=140 A, Ib=165 A, Ic= 135 A. Ingresando los valores a la fórmula:

In=27,83 A.

 

2- Calcular el desplazamiento del neutro en un sistema trifásico en estrella 277/480 V de tres conductores cuando una de sus fases presenta bajo voltaje:

Va= 479 V, Vb=472 V, Vc= 450 V. Ingresando los valores a la fórmula:

Vn= 26,21 V

 

Esta fórmula, había sido deducida por el autor desde el año 1996 y se utilizó programada en el sistema SCADA de la CNFL desde ese año para generar alarmas automáticas que detectaban desbalances de corriente y fallas de tensión por pérdidas de fase en el sistema de distribución, sin necesidad de medición física de los valores de corriente o tensión de neutro. Recomendaciones Finales: Esta fórmula no debe confundirse con la fórmula de cálculo del porcentaje de asimetría de la tensión de servicio usada en la norma técnica de ARESEP denominada Calidad del Voltaje de Suministro AR-NTCVS, pues la primera da una magnitud física y la segunda un porcentaje relativo. Para los técnicos de mantenimiento, es de recomendable verificar habitualmente la asimetría de tensión en el sistema trifásico, por norma no debe exceder el 3%. Los desbalances estacionarios de tensión pueden originarse por asimetrías en el banco de transformadores, por ejemplo: transformadores monofásicos de diferentes características conectados en banco trifásico, conexiones de dos transformadores monofásicos en delta abierto, conexiones en estrella con neutro flotante. Pueden originarse también por cambiadores de derivaciones (“taps”) de los transformadores monofásicos de un banco trifásico ajustados en diferentes posiciones, o por cortocircuitos internos entre espiras de los devanados de un transformador.

Cuando existen desbalances de tensión en el sistema, los motores trifásicos producen pares internos que giran en sentido contrario a la rotación normal del motor, lo que produce aumento de la temperatura en los devanados y de la vibración del mismo, aún con el motor en su carga nominal. Esto puede notarse como un aumento de la temperatura del mismo sin una causa evidente. El aumento de temperatura es exponencial respecto al desbalance, con 2% de desbalance la temperatura aumenta 8%, pero 5% en desbalance, la temperatura aumenta 50%. Al hacer mediciones reales y luego calcular con este método la corriente de neutro, si se comparan el dato real con el valor calculado y son muy diferentes entre sí, es un indicio de la presencia de corrientes armónicas en el sistema eléctrico. Este método producirá resultados válidos para la corriente de neutro, aún en sistemas con bajo factor de potencia, siempre y cuando sea similar en las tres fases.

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¡Un buen electricista, una buena conexión!

Anunciamos nuestra nueva representación en equipos de medición y accesorios eléctricos y manuales de la prestigiosa marca



Revista #96