Práctica 9- Circuitos Derivados de Fuerza PDF

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Circuitos Derivados de fuerza
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Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Biotecnología

P R A C T I C A N o. 9 CIRCUITOS DERIVADOS DE FUERZA

Portada y Objetivos(1) Introducción(1) Desarrollo(1) Resultados(2) Análisis de Resultados(2) Conclusiones Individuales(2) Bibliografía (1) Equipo: 6

Profesores: Julio Borja Ana Patricia Cuan Sanchez Jorge

Díaz Serrato Fernando Rojas Cabrera Ángel Eduardo Sánchez Estrada Yair Isaíd Fecha de Entrega: 17 de Junio Del 2020

OBJETIVO GENERAL

Grupo:3MM4

● ●

· ·

Que el alumno conozca los conceptos básicos de circuito derivado de fuerza. El alumno diferenciara entre los circuitos derivados de alumbrado y de fuerza.

OBJETIVOS PARTICULARES ●

●

· Que el alumno aprenda a realizar una instalación eléctrica basada en circuitos derivados de fuerza mayores a 30 amperes instalando los elementos que la constituyen. · Que el alumno calcule la potencia total de las cargas conectadas a los circuitos derivados y seleccionar los conductores adecuados.

Introducción Se conoce como circuito eléctrico, al conjunto de elementos que se conectan entre sí sea con o sin la misma salida o entrada, por donde suele circular los electrones, o sea, es un conducto de corriente eléctrica, que le da paso solo si el circuito es cerrado Partes de un circuito eléctrico ● Generador: se encarga de producir y mantener la corriente eléctrica. Puede emplear pilas y baterías para producir corriente continua; y alternadores para generar corriente alterna. ● Receptor: se encargan de transformar la corriente eléctrica en otro tipo de energía. Ejemplo: los bombillos transforman la electricidad en luz. ● Conductor: es la parte por donde pasa la corriente de un elemento a otro. Estos son elaborados de aluminio o de cobre, y son excelentes transmitiendo la electricidad. ● Interruptor: es un elemento de mando de control con el cual se logra interrumpir el paso de la corriente eléctrica. ● Fusible: elemento que ofrece protección a los usuarios cuando la corriente eléctrica presenta una gran irregularidad. El circuito eléctrico se presenta como un conjunto de elementos eléctricos como condensadores, inductancias, resistencias, electrónicos y fuentes, que se conectan uno a los otros eléctricamente, con el fin de producir, transportar y cambiar señales eléctricas. Los circuitos derivados son aquellos que se derivan o parten de las barras colectoras de un centro de cargas o de un tablero de alumbrado y control. En el tablero eléctrico están los flipones que protegen los circuitos internos de la instalación . Desde los flipones hasta los diferentes puntos de consumo, están los circuitos derivados. La derivación viene del panel principal que trae toda la potencia de un conjunto de cables alimentadores provenientes del contador de energía. Al momento de seleccionar el circuito derivado debe determinarse su finalidad, es decir, el tipo de circuito que protegerá. Los circuito derivados están clasificados

según la máxima corriente del flipon, para este caso las normas han estandarizado con capacidades de 15, 20, 30, 40, 50, 60 A. Esto para el caso de flipones de un solo polo, aunque también se pueden encontrar en estas mismas capacidades de dos polos.

Figura 1 Establecido la capacidad de los dispositivos de protección, estos se deben cargar a no más de el 80% de su capacidad. Para este caso, se determina la potencia y corriente segura del circuito derivado, la potencia se calcula multiplicando la corriente máxima del flip-on y la tensión, para obtener la corriente y la potencia segura se disminuye la potencia total a un 20% de su capacidad, esto se muestra en la siguiente tabla:

Figura 2

Tipos de circuitos derivados y sus características:

1. Circuito para tomacorrientes de uso general: está destinado para alimentar varios circuitos de tomacorrientes de uso general en la instalación. De este circuito sale el cable de potencial intercalado por el disyuntor, el neutro directamente de la barra y la tierra. A este circuito se conectan un conjunto de tomacorrientes, que dependiendo la cantidad tendrá un flip-on con una capacidad específica. En este se puede hacer circuitos de 15 o 20 A. 2. Circuito para alumbrado general: está totalmente separado del los circuitos de tomacorrientes. En las instalaciones de vivienda, los circuitos de alumbrado están diseñados en capacidades de 15 o 20 A, sin embargo, para luces de alta potencia ( grupo de lámparas fluorescentes, de alumbrado exterior) se puede utilizar flipones a 30 A. 3. Circuito para uso individual: a diferencia de los circuitos para uso general y de alumbrado, el circuito para uso individual viene específicamente para proteger las líneas de un equipo o aparato de forma individual, sin la derivación de otro circuito. Estos circuitos se dividen de los demás por su corriente que demandan. Su capacidad va desde 15A hasta los 60A, esto refiriéndonos a niveles de tensión de 120 o 240VAC.

Metodología MATERIAL Y EQUIPO(Caso práctico) ● 1 Interruptor de Navajas de tres polos y fusibles de 30 Amp, 220 V ● 1 Interruptor termomagnético tres polos a 220 V, 30 A ● 1 Módulo de estación de botones, paro y arranque 6mts. Cable calibre 12 AWG ● 1 Arrancador magnético tres polos ● 1 Desarmador plano ● 1 Desarmador de cruz ● 1 Pinzas de electricista ● 1 Amperímetro de C.A. 0-25 Amperes ● 1 Motor eléctrico trifásico ● Simulador Desarrollo Ejercicio 1: Cálculo de los conductores eléctricos y dispositivos de protección del circuito derivado de fuerza. De los datos de la placa del motor proporcionado:

Calcular el calibre del conductor que lo alimentara y la canalización que lo alojará.

Reportar estos cálculos al profesor.

Evaluar la capacidad de las protecciones del circuito derivado de fuerza.

Considerando: el factor de servicio, el F.P. y la eficiencia.

Investigar qué capacidades existen en el mercado y reportar los datos al profesor Ejercicio 2: Medición de corriente y caída de tensión durante el arranque de un motor eléctrico.

Realizar las conexiones del circuito derivado de fuerza.

Instalar un amperímetro con galvanómetro de C.A. 0-25 Amperes en una de las líneas de alimentación del motor.

Y el vóltmetro analógico entre dos líneas.

Realizar lo mismo para las dos líneas restantes y registrar.

Tomar la lectura del vóltmetro y amperímetro durante el arranque del motor

Cerrar el interruptor termomagnético.

Resultados Se utilizará de ejemplo los siguientes datos de placa

Para el motor de 6A de consumo de corriente se recomienda un calibre de cable de aproximadamente 10 AWG debido a que en transmisión de potencia resiste 15A y en transmisión de corriente resiste 40A, completamente capaz de resistir las 6 veces que aumenta la corriente al encender el motor, así como el 125% de corriente que debe soportar, según indica la bibliografía.

Corriente de arranque

Corriente de trabajo

Tensión en arranque

L1

L2

L3

L1

L2

L3

V1-2

V1-3

5.874A

5.874A

5.874A

5.874A

5.874A

5.874A

219.97V

219.97V

Análisis de Resultados Realizar la práctica y observar la caída de tensión y aumento de corriente de cada línea que va al motor resultó imposible debido a que el simulador no considera esta situación. Asimismo, resultó imposible realizarlo desde casa debido a la dificultad que presenta acceder a un motor de estas características, así como a alimentación trifásica.

Conclusiones Individuales Díaz Serrato Fernando: Es importante conocer los conceptos básicos de los circuitos de derivados de fuerza ya que estos son usados en la industria. También es importante aprender a diferenciar entres los circuitos de fuerza y los de alumbrado ya que por lo general los de alumbrado se usan más para instalaciones eléctricas en casas o edificios y los de fuerza para motores, etc. En la práctica nos pedía realizar instalaciones eléctricas de circuitos derivados de fuerza, esto nos fue imposible ya que estamos tomando clases en línea y no podemos ir a los laboratorios, pero tuvimos la oportunidad de simular la instalación en el simulador que nos mostraron los profesores. Aunque nos fue imposible observar los fenómenos de caída de tensión, aumento de corriente en el simulador ya que este no lo permite. Rojas Cabrera Ángel Eduardo De acuerdo a nuestros objetivos planteados al principio de la práctica pudimos observar que de acuerdo a los experimentos mencionados nos resultó imposible ejemplificar el fenómeno de caída de tensión, esto debido al simulador que fue utilizado, pero si es importante el entender cómo funciona una instalación que contiene circuitos derivados, para así entender cómo funcionan estos y sus aplicaciones en la industria y en nuestro caso en hospitales en la parte de motores o de alumbrado que es común el verlos.. Sánchez Estrada Yair Isaíd Resultó imposible observar el fenómeno de caída de tensión y aumento de corriente en el arranque de motores debido a que el simulador no lo permite, sin embargo, es importante tener en consideración dicho fenómeno en la industria y específicamente en hospitales para evitar la quema de la instalación eléctrica al calcular inadecuadamente los calibres de los conductores a utilizar.

Cuestionario 1.- Explique las diferencias que existen entre circuitos derivados de alumbrado y circuitos derivados de fuerza -Los circuitos derivados de fuerza son los conductores derivados de los tableros que alimentan en forma individual o en grupo a motores y cargas de fuerza. Para un sólo motor, los conductores deberán tener capacidad no menor al 125% de la corriente nominal del motor a plena carga. Si éste opera en forma intermitente, los conductores deberán tener una capacidad de corriente de acuerdo a la NOM-001SEDE-2005.

Para varios motores en un circuito, los conductores deberán tener una capacidad de conducción de corriente igual a la suma de las corrientes nominales de todos los motores en plena carga, más el 125% de la corriente nominal del motor mayor. -Los circuitos derivados de los tableros de alumbrado que alimentan cargas eléctricas de aparatos y máquinas pequeñas, conectadas por medio de cordón y clavija. Los conductores del circuito derivado deberán tener una capacidad de conducción de corriente no menor que la capacidad nominal del circuito clasificado como de 15 o 20 Amps., según las protecciones correspondientes para cada uno de ellos. Sólo se utilizarán circuitos de capacidad nominal de 30 Amps para contactos tipo twist-lock, tipo pesado, monofásicos o trifásicos o, en su caso, circuitos de alumbrado de descarga de gas con portalámparas, del tipo pesado. 2.- Investiga qué otras cargas pueden instalarse en los circuitos de fuerza, además de los motores eléctricos. Se pueden utilizar en baterías de condensadores, lámparas, etc. y cuya finalidad persigue convertirla en trabajo útil. Estos circuitos normalmente son alimentados con tensiones de Baja Tensión (BT), normalmente Monofásicas a 230 V. o Trifásicas a 400 V.

3.- ¿Cómo deben calcularse las protecciones del circuito derivado de fuerza? Para cada una de las protecciones se tiene también tabulado el calibre del conductor más adecuado. Es importante que sepas, que el disyuntor se encarga de proteger los cables eléctricos y no al aparato, por lo que a cada breaker le corresponde un conductor. En este caso, no estamos considerando la caída de tensión en los cables y la temperatura ambiente, pues ya con el margen de seguridad, nos dará cierto re-juego para seleccionar la protección idónea del circuito derivado. Sin embargo, para cargas especiales de uso individual es importante que se tomen en consideración estas variables. 4.- ¿Cómo deben considerarse los cálculos del calibre de los circuitos derivados de fuerza para motores? Breaker (Amps)

Calibres AWG (Cobre)

Aplicaciones

15

14 y 12

14 y 12 para alumbrado general, 12 para cargas de equipos o aparatos.

20

12

Alumbrado general, tomacorrientes de uso general, aparatos específicos (extractor, neveras, planchas)

30

10

Calentadores de agua (C/A), aire acondicionado (A/A), bombas de agua

40

8

Lavadoras, C/A, A/A, bombas de agua

50

6

C/A, A/A, bombas de agua

5.- ¿Cómo debe considerarse la corriente de arranque de un motor de gran potencia en la selección de la protección del circuito derivado? Absorben la corriente de bloqueo del rotor (LRC) y crean un par de bloqueo de rotor (LRT). Según acelera el motor, la corriente disminuye y el par aumenta hasta su punto de ruptura antes de caer a niveles de velocidad nominal.

6.- Realice un diagrama unifilar del circuito derivado que armó en la práctica

7.- Durante el desarrollo de la práctica, ¿se disparó algún elemento de protección del circuito de fuerza durante el arranque del motor? En nuestra simulación no pudimos observar el disparo de algún elemento de protección. 8.- Calcule el porcentaje de la corriente nominal que toma el motor durante el arranque y anótelo. Potencia= 750 watts Voltaje= 230 V Factor de Potencia= 0.81 Rendimiento=n= 0.78 9.- ¿Qué porcentaje de caída de tensión se tiene durante el arranque del motor? -En condiciones de Arranque, se recomienda que la caída de tensión no supere el 15%.

Referencias ● ¿Qué son y cuál es la clasificación de los circuitos derivados? | Celasa. (2015). Revisado el 12 de Junio del 2020, Extraido de: https://celasa.com.gt/que-son-y-cual-es-la-clasificacion-de-los-circuitosderivados/#:~:text=Los%20circuitos%20derivados%20son %20aquellos,tablero%20de%20alumbrado%20y%20control.&text=Los %20circuito%20derivados%20est%C3%A1n%20clasificados,40%2C %2050%2C%2060%20A. ● (2016). “Instalaciones electricas” Revisado el 12 de Junio del 2020, Extraido de: https://aducarte.weebly.com/uploads/5/1/2/7/5127290/instalacin_elctrica.pdf ● La Norma Eléctrica, Los circuitos derivados – Programa Casa Segura México. (2015). Revisado el 14 de junio del 2020, extraido de: http://programacasasegura.org/mx/la-norma-electrica-los-circuitos-derivados/...