Ensayo de cortocircuito de un transformador

Este ensayo consiste en cortocircuitar el devanado secundario y aplicar una tensión muy reducida en el primario, de forma que pueda circular por sus devanados la corriente nominal. Para conseguir los valores reducidos de tensión, es necesario un sistema de tensión ajustable como puede ser un autotransformador regulable.

La tensión de cortocircuito (Vcc) se da de forma porcentual (%) en relación con la tensión nominal del transformador. Dicho porcentaje permite calcular la tensión que hay que aplicar al primario (vcc), para que por los devanados se establezca su corriente nominal, estando el secundario en cortocircuito.

Con este ensayo se pueden deducir las pérdidas en el cobre de los devanados sin necesidad de trabajar con tensiones o cargas elevadas. En esta ocasión lo que marca el vatímetro corresponde con las pérdidas en el cobre. Aquí las pérdidas en el hierro se pueden despreciar debido a que la inducción del núcleo es muy débil, ya que se aplica una tensión de excitación muy baja.

Con los resultados del ensayo en cortocircuito se pueden calcular de forma indirecta otras características del transformador, por ejemplo, el rendimiento.

Las pérdidas en el cobre (PCu) se pueden calcular de forma directa conociendo la resistencia óhmica de cada uno de los devanados (R), así como las corrientes correspondientes. La expresión queda:

Pcu = R1 * I1^2 + R 2* I2^2 (W)

Esquema del ensayo en cortocircuito

Ensayo en carga de un transformador

Consiste en hacer funcionar el transformador en las condiciones para las que ha sido diseñado, aplicando la tensión nominal del primario y conectando la carga máxima en el secundario. La carga debería ser regulable y permitir obtener el valor de máxima potencia del transformador.

Las medidas a realizar son las mismas que para el ensayo de vacío, añadiendo un amperímetro para comprobar la corriente del secundario.

Este ensayo permite conocer:

• la caída de tensión que se produce en el secundario al comprobar cuál es su

valor con o sin carga,

• la relación de transformación del transformador en función de las corrientes de primario y secundario m =I2/I1

Esquema del ensayo en carga

Clasificación de los transformadores

Por el nivel de tensión.
En este sentido se puede decir que los transformadores se clasifican en:

• Elevadores. la tensión del secundario es superior a la tensión del primario. Un ejemplo de este tipo sería los transformadores utilizados en las líneas de distribución para facilitar la distribución de la energía.
• Reductores. son aquellos en que la tensión del primario es mayor que la del secundario. Un ejemplo sería los transformadores utilizados en la mayoría de electrodomésticos que reducen la tensión a 12 o 24 V.

Por el número de fases de alimentación.

Según el número de fases de alimentación los transformadores se clasifican en:

• Monofásicos. Están constituidos por un devanado primario y otro secundario. El primario es alimentado por un sistema de corriente monofásico, por tanto, en el secundario se obtiene otro similar proporcional en función de la relación de transformación del transformador.
• Trifásicos. Están constituidos por tres grupos de bobinas, uno por cada devanado, estos transformadores se pueden conectar  de diferentes formas (estrella, triángulo o zig-zag). Se alimentan de un sistema trifásico de corriente alterna, por tanto en el secundario se obtendrá un sistema similar proporcional al primero en función de la relación de transformación.

Por su construcción.
Los transformadores presentan diferentes configuraciones en función del tipo de núcleo y de la disposición de los devana dos sobre él.

• Transformadores monofásicos de columnas. Ambos devanados están montados en diferentes columnas del núcleo. Está configuración ocupa más espacio que los de tipo acorazado.
• Transformadores monofásicos acorazados. Es la configuración más utilizada. Consiste en utilizar un núcleo cerrado de tres columnas, en el que la del centro es el doble de anchas que las laterales. Ambos devanados se encuentran bobinados en la columna central.
• Transformadores trifásicos de tres columnas. Es la configuración más utilizada para transformadores trifásicos. El núcleo está formado por tres columnas de igual tamaño. En cada una de ellas se disponen las bobinas del primario y secundario, correspondientes a una de las fases. La interconexión entre las bobinas se hace en el exterior.
• Transformadores trifásicos de cinco columnas. Esta configuración permite cerrar el circuito magnético de una forma similar a un acorazado monofásico. En las columnas centrales se alojan los devanados, dejando sin bobinas las de los extremos. Con esta configuración se consigue una menor sección en la culata y una reducción del campo de dispersión.
• Transformadores trifásicos acorazados. Esta configuración es similar a la unión de tres transformadores monofásicos acorazados sobre un núcleo común. Se utilizan especialmente en trasformadores de muy alta potencia para centrales y centros de transformación.
  

Ensayo en vacío de un transformador

Este ensayo se realiza alimentando el primario con la tensión nominal y dejando sin carga el devanado secundario.

En este ensayo se debe medir la tensión en los bornes del primario, la tensión en los bornes del secundario, la corriente en el devanado primario y la potencia del primario.

Esquema del ensayo en vacío

Este ensayo permite comprobar si en el secundario se obtiene la tensión para la que ha sido diseñado, la relación de transformación del transformador m=V1/V2, la corriente consumida por el transformador sin carga, y las pérdidas en el hierro y el cobre, que corresponden con la potencia que nos da el vatímetro. Las pérdidas en el cobre en este ensayo son casi despreciables, por lo que nos indica el vatímetro se considerarán las pérdidas en el hierro.

Terminales homólogos u homónimos

Se denominan terminales homólogos u homónimos a los bornes de ambos devanados de un transformador en los que el sentido de la corriente es el mismo para un instante determinado de la corriente.

La asignación de dos terminales homólogos se establece en el momento de realizar el arrollamiento de los devanados. Los terminales que se arrollan en el mismo sentido son homólogos.

La identificación de los terminales homólogos es importante en todo tipo de transformadores, pero en especial en aquellos cuyos devanados constan de varios grupos de bobinas que se conectan entre sí para conseguir diferentes valores de tensión.

Medio físico para el transporte de señales domóticas

En la actualidad dos son los medios físicos utilizados para enviar y recibir señales domóticas entre sensores y actuadores, a través de los nodos: mediante cables y de forma inalámbrica por infrarrojos (IR) o radio frecuencia (RF).

Circuitos necesarios una instalación domótica

la instalación domótica debe estar integrada plenamente en la instalación eléctrica de la vivienda. No se debe olvidar que los circuitos domóticos, además de necesitar de la red eléctrica para su funcionamiento, también son los encargados de aplicar, a través de los actuadores, dicha alimentación a los diferentes receptores de potencia.
Así se puede decir de forma general que una instalación domótica está formada por uno o varios tipos circuitos eléctricos y una red domótica.

• Circuito  de alimentación de potencia: utilizado para alimentar los diferentes actuadores y receptores de la instalación, como lámparas, electrodomésticas, motores de toldos y persianas, etc. Este circuito se representa con 3 líneas: una para la fase, otra para el neutro y una tercera para el conductor de protección. (Fig. 1.24)
• Circuito de alimentación auxiliar: utilizado para alimentar determinados elementos del sistema domótico que requieren tensiones que no son las de la red eléctrica, por ejemplo, 24V en corriente continua. Se representa con dos líneas (roja y negra en algunos casos y marrón y azul en otros) que representan los polos positivo y negativo de la alimentación. (Fig 1.25)
• Circuito domótico (Bus domótico): utilizado para el transporte de las  señales (telegramas) de mando enviadas por los sensores y recibidas por los actuadores a través del nodo domótico. La representación del bus en los esquemas se suele hacer de diferentes formas. (Fig 1.26)

Sistemas domóticos

Los principales sistemas domóticos utilizados en la actualidad son los siguientes:

1. Sistemas basados en relés o autómatas programables (PLCs)
Es un sistema centralizado al cual se conectan todos los elementos del sistema, tanto sensores como actuadores o preactuadores.

Sistema basado en autómata o relé programable

El uso de los autómatas programables (PLCs) está generalizado en el entorno industrial; sin embargo, el abaratamiento de los costes y la reducción de su tamaño, está haciendo que cada vez sean más las aplicaciones domésticas que los utilizan. Es más, incluso algunos fabricantes han sacado series de PLCs de aplicación exclusiva para la domótica.

2. Sistemas de corrientes portadoras
Los sistemas de corrientes portadoras utilizan el cableado de la vivienda para la transmisión de señales domóticas. Son fáciles de implementar en instalaciones convencionales sin necesidad de realizar obra. Se caracterizan por ser descentralizados, siendo el sistema más popular el denominado X10.

Esquema general de un sistema de corrientes portadoras

3. Sistemas de bus
Es un sistema descentralizado formado por un bus de dos o más hilos que se encarga de comunicar todos los elementos domóticos del sistema (sensores, actuadores y nodos). Por él se transmiten las señales de comunicación en formato de telegrama, funcionando según el programa de usuario. Dos de los sistemas de bus más conocidos son: EIB-KNX y Lonworks.
En un sistema de este tipo los receptores de potencia (lámparas, electrodomésticos, motores, etc.)  se conectan a la red eléctrica a través de los actuadores y preactuadores correspondientes.

Esquema general de un sistema de bus

4. Sistemas inalámbricos
Son sistemas descentralizados que permiten gobernar los actuadores de la vivienda (lámparas, persianas, electrodomésticos, etc.) sin necesidad de conectar los elementos domóticos mediante cables. El principio de funcionamiento de estos sistemas se basa en el intercambio de señales de control entre un módulo emisor y un módulo receptor. Los dispositivos de potencia (lámparas, motores de toldos y persianas, electrodomésticos, etc.) se conectan directamente a los módulos receptores, que se encargan de aplicar la tensión de trabajo directamente desde la red eléctrica.  Los módulos emisores (sensores) envían señales de control, que son recibidas por receptores que están sintonizados a la misma frecuencia.

 Esquema de un sistema inalámbrico

 5. Sistemas propietarios de fabricantes
Son sistema diseñados por los fabricantes para dar soluciones concretas a situaciones de automatización en viviendas y edificios. Tiene el inconveniente de no ser compatibles con los de otros fabricantes; sin embargo, algunos aportan soluciones económicas y sencillas de implementar. Los hay centralizados y descentralizados.

Diferencias entre un sistema automático y un sistema domótico

La automatización solo sirve para determinados circuitos de la vivienda y funcionan aisladamente, sin posibilidad de comunicación con otros dispositivos y servicios de la vivienda. Un sistema domótico es capaz de enviar o recibir información de otros elementos del sistema.

Ejemplo circuito automático. Un cronotermostato gestiona el encendido y apagado de un sistema de calefacción. El circuito funciona de forma aislada y sin comunicación con otros elementos de la instalación.

Ejemplo circuito domótico. El cronotermostato, además de gestionar el sistema de calefacción de la vivienda, permite comunicarse con otros elementos de la instalación como el actuador de una persiana. Así, si fuera necesario, se podría subir y bajar la persiana en función de un horario e incluso de la temperatura de la estancia.

Sistemas cableados y programados

Los sistemas cableados son aquellos que unen mediante cables los elementos de captación (interruptores, conmutadores, pulsadores, etc.) con los de actuación (luminarias, motores, timbres, etc.). Es el método utilizado tradicionalmente en las instalaciones eléctricas convencionales.

En los sistemas programados, tanto los elementos de captación de señales (sensores) como los de actuación (receptores), se conectan a un dispositivo electrónico (nodo) que debe ser programado para definir el funcionamiento del circuito.

En los sistemas cableados, cualquier cambio en el  modo de funcionamiento requiere un recableado parcial o completo del circuito. Sin embargo, los sistemas programados (domóticos) permiten, una vez realizado el cableado inicial de los elementos de captación y actuación, cambiar su funcionamiento ajustando los parámetros a través de un dispositivo de programación (por ejemplo, un ordenador personal), sin necesidad de recablear ni hacer grandes cambios en el circuito.

Circuito cableado y programado para el encendido de una lámpara desde 4 puntos diferentes

Elementos característicos de una instalación domótica

Una instalación domótica necesita percibir señales del exterior, de magnitudes físicas (temperatura, presión, presencia de personas, etc.).

De forma genérica se puede decir que una instalación domótica está formada por los siguientes elementos:

• Sensores. Un sensor es un dispositivo capaz de enviar señales al sistema domótico. Algunos ejemplos de sensores son: Un interruptor, un detector de presencia, un termostato, un sensor de viento y un sensor de lluvia.
• Las señales que procesan los sensores son: La actuación sobre un interruptor, la detección de humo o gases, la presencia de personas u objetos, la velocidad del viento y el sobrepaso de temperatura.

• Actuadores. Un actuador es un dispositivo que recibe señales del sistema domótico, por tanto, se puede afirmar que cualquier elemento que se active eléctricamente puede ser un actuador. Algunos ejemplos de actuadores son: una lámpara, una sirena, una electroválvula, un motor de toldo y un motor de persiana.
• Algunas aplicaciones de los actuadores en las instalaciones domóticas son: encendido de una lámpara, regulación de luminosidad, control de motor de un toldo o persiana, apertura y cierre de circuitos de agua o gases y activación de sirenas.

• Preactuador. Un preactuador es un dispositivo que se conecta entre el actuador principal y el sistema domótico (nodo). Los preactuadores son necesarios en aquellos casos en los que el consumo eléctrico del receptor o actuador  a controlar no es soportado directamente por el nodo domótico. Algunos de los elementos preactuadores más utilizados en instalaciones de control domótico son los relés y los contactores.

• Nodo. Un nodo es el dispositivo que recibe, procesa y envía las señales domóticas procedentes de los sensores hacia los actuadores. Un sistema domótico puede disponer de uno o más nodos interconectados entre sí, de los cuales cuelgan sus respectivos sensores y actuadores.
• Cuando el nodo es único y todos los sensores y actuadores de la instalación están conectados a él, se dice que es un sistema centralizado. Sin embargo, cuando existen varios nodos interconectados entra sí a través de un bus de datos común, se dice que es un sistema distribuido o descentralizado.

Tipos de señales de los sensores y actuadores.

En función del tipo de señal que envían o reciben, los sensores y actuadores respectivamente, pueden ser de dos tipos: digitales o analógicos.

• Digital. Una señal digital es aquella que solamente tiene dos valores: 1 o 0 (todo o nada). Se utiliza para detectar, en el caso de los sensores, o realizar, en el caso de los actuadores, funciones discretas de activación o desactivación. Algunos ejemplos de señales digitales serían las que mandan los interruptores o pulsadores.

• Analógica. Un señal analógica es aquella cuyo valor puede estar entre un rango desde un máximo a un mínimo. Los sensores envían al nodo domótico una señal en ese rango de valores, permitiendo así realizar acciones en función del valor procesado. Los actuadores reciben una señal similar desde el nodo domótico. Un ejemplo de señal análogica se podría decir que sería un regulador de luminosidad ya que tiene un comportamiento similar a un sensor analógico, porque el valor de tensión que llega a la lámpara se puede regular entre un máximo y un mínimo

Integración de la domótica con otros servicios de la vivienda

La red domótica debe integrase plenamente en la instalación eléctrica de  la vivienda. Además debe facilitarse la  integración con otros servicios de la vivienda, como lar redes de datos, de seguridad y multimedia.
Estos servicios pueden funcionar de forma autónoma, pero su combinación con las instalaciones domóticas permiten optimizar su gestión y funcionamiento.
El uso de la denominada pasarela residencial, facilita dicha integración.
La pasarela residencial tiene como misión conectar las infraestructuras de telecomunicación de las viviendas con el exterior a través de una red de banda ancha (internet).
La pasarela residencial dispone de funciones de enrutamiento (Router) para la conexión a Internet y de conmutación (Swtich) permitiendo servicios de telecontrol, videoconferencia, multimedia en línea, etc...
El concepto "Hogar Digital" se utiliza para las viviendas que integran todos estos servicios.

Áreas de aplicación de la domótica

La domótica se utiliza en las siguientes aplicaciones, cuyas funciones se enumeran aquí:

• Seguridad y alarmas:
• Alarma antiintrusión y robo.
• Simulación de presencia.
• Alarmas técnicas. Detección de gases, humos e inundaciones.
• Control y gestión de energía:
• Ahorro de energía mediante gestión optimizada de cargas eléctricas.
• Áreas de comunicación:
• Intercomunicadores.
• Integración de internet en el control eléctrico de la vivienda.
• Distribución multimedia.
• Sistemas de confortabilidad:
• Regulación de luminosidad.
• Control remoto de luminarias y dispositivos.
• Gestión de persianas y toldos.
• Sistemas de riego automatizado.

Una instalación domótica puede integrar todas estas aplicaciones o solamente algunas de ellas.

¿Qué es la domótica?

La domótica es una técnica que permite la automatización integral de las instalaciones eléctricas en viviendas y edificios. El término domótica se aplica de forma general a este tipo de instalaciones, aunque para instalaciones de edificios mucho más complejas que las destinadas a viviendas, se suele utilizar el término Inmótica.

La palabra domótica proviene de "domus" que significa casa en latín y de "tica" que significa automática en griego, que funciona por si sola.

En el mercado existen numerosos dispositivos que funcionan de forma autónoma para realizar tareas como: encendido programado de dispositivos, activación de luminarias ante presencia de personas, regulación de luminosidad, detección de magnitudes físicas (luminosidad, gases...), etc.

Estos sistemas no son en sí mismos domóticos, ya que se comportan como <<pequeñas islas>> dentro de la instalación. Sin embargo, en la actualidad se ha acentuado la necesidad de automatización, haciéndose necesaria una mayor integración con otros servicios e instalaciones de la vivienda. Esta necesidad y el desarrollo acelerado de la electrónica y los sistemas informáticos han dado lugar a un nuevo concepto de instalación para la vivienda denominado domótica.

Instalación de puesta a tierra (PaT) en centros de transformación

1. Sistemas de puesta a tierra (PaT)

Dos son los sistemas de puesta a tierra que se analizarán: puesta a tierra de protección (masas) y puesta a tierra de servicio (neutro).

• Puesta a tierra de protección (masas). Tiene por finalidad limitar eventualmente la tensión a tierra de aquellas partes de la instalación eléctrica, normalmente sin tensión, pero que pueden ser puestas en tensión a causa de un defecto.
  Para la línea se empleará cable de cobre desnudo, de 50 mm² de sección.
  A la línea de PaT de protección deben conectarse: pantallas, enrejados o puertas metálicas de protección contra contactos directos, masas de los circuitos de MT, armaduras metálicas de solera, envoltura o pantalla de los cables de MT, cuba del transformador y masas de los circuitos de BT.
  Además de los elementos indicados, también deben conectarse: la celda de alta tensión (en dos puntos), una pantalla del cable DHZ1 en los extremos de conexión al transformador y el envolvente metálico del cuadro de BT.
• Puesta a tierra de servicio (neutro). Son las tierras del circuito eléctrico o aparatos, que permitirán el funcionamiento de estos o un funcionamiento más regular y seguro del circuito.
  A la PaT de servicio (neutro) se conectará la salida del neutro del cuadro de BT, además de otros elementos como: pararrayos de MT, seccionadores de PaT, bornes de PaT de los trafos de tensión e intensidad y el neutro de los circuitos de BT.
  Para la línea de PaT de servicio se utilizará cable de cobre aislado de 50 mm2 de sección tipo DN-RA 0,6/1 kV, protegido, como mínimo, con tubo de PVC de grado de protección 7 contra daños mecánicos.
  La PaT de protección y servicio (neutro) se establecerán separadas, lo normal es tener valores de resistencia de tierra de entre 10 y 20 ohmnios.

2. Circulación de intensidades de corriente en el terreno

• El gradiente de tensión en las proximidades de los electrodo de PaT es elevadísimo cuando circula corriente, siendo, por tanto, peligroso pisar en las proximidades de dichos electrodos.
• El gradiente de potencial se reduce al colocar electrodos en paralelo, siendo, este sistema, desde el punto de vista de la seguridad, mejor que colocar un solo electrodo en profundidad.

3. Tensión en paso

Se define como tensión de paso a la parte de la tensión a tierra que puede ser puenteada por una persona entre los dos pies, considerándose el paso de una longitud de 1 m. De una forma más sencilla, se podría definir como la diferencia de tensión entre dos puntos de la superficie del terreno separados por una distancia de 1 m.

4. Tensión de contacto

Se define como tensión de contacto a la fracción de la tensión de PaT que puede ser puenteada por una persona entre la mano y el pie (considerando una distancia de 1 m) o entre ambas manos. De una forma más sencilla se podría definir como la diferencia de tensión entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno de 1 m.

5. Medidas adicionales de seguridad para las tensiones de paso y de contacto

• Establecer conexiones equipotenciales entre la zona de acceso y todos los elementos conductores accesibles desde la misma.
• En el piso se instalará un mallazo electrosoldado con redondos de diámetro no inferior a 4 mm formando una retícula no superior a 0,3 * 0,3 m. Este mallazo se conectará, como mínimo, en dos puntos, preferentemente opuestos, a la PaT de protección del CT.
• Se establecerá un anillo perimetral de hilo de cobre desnudo de sección 50 mm², del cual se extraerán varias salidas al exterior.
• El mallazo se cubrirá con una capa de hormigón de cm de espesor, como mínimo.

Elementos constitutivos del centro de transformación prefabricado

Los envolventes básicos son:

• Edificio (envolvente) prefabricado de hormigón.
• Celda de alta tensión.
• Interconexión celda AT-transformador
• Fusibles limitadores de AT
• Transformador de MT/BT
• Interconexión transformador-cuadro BT
• Cuadros modulares de BT

2. Celdas de alta tensión

Los tipos de celdas a utilizar en los CT serán con aislamiento y corte en SF6, extensibles (CE) o no extensibles (CNE) pudiendo, indistintamente, englobar las funciones de línea y/o protección.

• En punta. Se utilizan para transformadores de potencia inferior a 400 kVA.
• Aéreo en punta y aéreo en bucle. También se utilizan transformadores con una potencia máxima de 400 kVA.
• De abonado o cliente. Propiedad particular.

3. Interconexión celda MT-transformador

La conexión eléctrica entre la celda de alta y el transformador de potencia se realiza con cable unipolar seco de 50mm² Al de sección y del tipo DHZ1, empleándose una tensión asignada del cable de 12/20 kV para tensiones asignadas de CT de hasta 24 kV, y una tensión asignada del cable de 18/30 kV para tensiones asignadas de CT de 36 kV.

Estos cables dispondrán en sus extremos de terminales enchufables rectos o acoplados de conexión sencilla, siendo de 24 kV/200 A para CT de hasta 24 kV, y de 36 kV/400 A en los CT de 36 kV.

4. Fusibles Limitadores de AT

Los fusibles limitadores instalados en las celdas de AT deben ser de los denominados fusibles fríos hasta 36 kV.

5. Transformador

Los transformadores a utilizar en este tipo de CT son los que tienen como dieléctrico aceite mineral, aunque, en la actualidad, también se emplean transformadores secos encapsulados en resina epoxi.

6. Interconexión Transformador-Cuadro BT

La conexión eléctrica entre el transformador de potencia y el módulo de acometida (AC) se debe realizar con cable unipolar de 240 mm² de sección, con conductor de aluminio tipo RV y de 0,6/1 kV.

El número de cables será siempre de 3 para cada fase y 2 para el neutro. Estos cables dispondrán en sus extremos de terminales bimetálicos del tipo TBI-M12/240.

7. Cuadros modulares de BT

El CT dispondrá de un cuadro de BT con 4 salidas formado por un módulo de acometida (AC) por cada transformador. Es posible ampliar el cuadro a 8 salidas con la incorporación de un módulo de ampliación (AM) por cada módulo de acometida.

Centros de transformación de interior

Son todos aquellos instalados en recintos cerrados.

1. CT de interior subterráneo

Se instalan bajo la vía pública, aunque también se pueden englobar en esta denominación aquellos que se instalan en los sótanos de algunos edificios.

Son fácilmente localizables, ya que, ras del suelo, se abren unas rejillas para su correcta ventilación. El acceso al local se realiza a través de escalerillas cuya entrada se sitúa al nivel del suelo.

La potencia máxima será de 1000 kVA.

2. CT de interior en superficie

Sus accesos están a nivel de la calle y existen dos tipos:

• En local: forma parte de un edificio. Transformador de 1000 kVA.
• Independiente: aislado de cualquier edificación. Dos transformadores de 1000 kVA.

Los dos tipos pueden ser prefabricados de hormigón, metálicos o construidos de ladrillos convencionales.

Tendrán un nivel de iluminación de 150 lux (2 puntos de luz y una base de enchufe).

3. Características constructivas de los CT de interior

Los CT de interior deben contar con unas dimensiones y de acceso que posibiliten las maniobras en su interior. Algunas particularidades constructivas son las siguientes:

• Accesos a centros de transformación. Para evitar accidentes y facilitar las tareas de montaje y mantenimiento cabe destacar lo siguiente:
  • Las puertas serán abatibles y se abrirán hacia el exterior del recinto.
  • El acceso a las máquinas y aparatos principales debe ser fácil.
  • El local será de fácil acceso, directo y permanente desde la vía pública, tanto si es de la empresa suministradora como si lo es de propiedad particular.
  • Podrá tener una o dos puertas. Si solamente tiene una, dicha puerta servirá para el acceso del personal y para acceder al transformador, debiendo ser sus dimensiones mínimas de 1,25m (ancho) y 2,25m (alto).
  • Si existe puerta exclusiva para personal, sus dimensiones serán: 0,9m (ancho) y 2,25m (alto).

• Conducciones de agua. Queda prohibida la instalación de conducciones de agua, calefacción y cualquier otro servicio en el interior del recinto de los CT.
  La red general de alcantarillado debe estar situada en un plano inferior al de las instalaciones eléctricas subterráneas, salvo sus causas especiales.
• Pasillos y zonas de protección. Se fijan unas dimensiones mínimas con el fin de facilitar los movimientos en el interior.
  • Maniobra. Las dimensiones dependerán de los elementos en tensión que haya.
    • Con elementos en tensión a un solo lado: 1m.
    • Con elementos en tensión a ambos lados: 1,2m.
  • Inspección. Si solo se requiere espacio para una eventual inspección de las instalaciones:
    • Con elementos en tensión a solo un lado: 0,8m.
    • Con elementos en tensión a ambos lados: 1m.

Los pasillos deberán estar libres hasta una altura de 2,30m.

- Ventilación. Deberán poseer ventilación con tiro natural de aire, sus dimensiones dependerán de la potencia de los transformadores. Las rejillas situadas en la zona del transformador serán flotantes respecto del sistema de tierras y con un IP33. Estas rejillas estarán a una altura mínima sobre el suelo de 0,3m y 2,3m con una separación vertical mínima de 1,3m.

Centros de transformación de intemperie

Este tipo de centro de transformación suele usarse en zonas rurales, en suministros provisionales o en instalaciones aisladas. Para su instalación se debe disponer de una acometida aérea en punta (final de línea) o bien de una línea pasante de la que se derive una línea hasta el centro de transformación.

Las dos variantes fundamentales son: sobre apoyo y compacto bajo apoyo.

1. CT de intemperie sobre apoyo

Se utiliza principalmente en zonas rurales. El transformador se instala sobre un bastidor en la columna o apoyo de fin de línea (tipo HV 2000 ó C 2000).

El transformador va colocado sobre un soporte metálico, la parte inferior de la cuba y las masas de los equipos se colocarán a 3m como mínimo del suelo, 5m para partes bajo tensión y en servicio.

Los bornes de baja tensión del transformador se conectarán con conductores RZ 0,6/1 kV 3*150/95mm² Al al interruptor tetrapolar automático de intemperie (fusibles seccionables en carga), alojado en una caja de poliéster con fibra de vidrio con entrada y salida de cables por su parte inferior (cuadro de BT) y con accionamiento manual.

• Los transformadores serán trifásicos sumergidos en aceite, tipo poste con potencias de 50 a 100 kVA.
• Los seccionadores fusibles se trasladarán al último apoyo anterior al CT de intemperie y nunca se colocarán en el mismo apoyo que la máquina.
• La protección contra sobrecargas se realizará con pararrayos de resistencia variable (autoválvulas).
• Dispondrá de tierra de masas y tierra de neutro independientes.

2. CT de intemperie compacto bajo apoyo

Este tipo se compone de un pequeño edificio de tipo monobloque, fabricado de hormigón armado con una puerta de cerradura normalizada para acceso al compartimiento de BT.

Se utilizará en zonas rurales cuya demanda de carga no supere los 250 kVA, y se ubicará de forma que tenga fácil y libre acceso para vehículos.

Se empleará anexo a un apoyo de línea aérea de MT y a una distancia de este en la que sea visible el dispositivo para maniobras de alimentación del centro (cortacircuitos fusibles de expulsión-seccionadores).

Tipos de centros de transformación

Los más comunes son:

1. Según su alimentación

• Alimentación en punta. Es aquel que tiene, únicamente, una línea de alimentación. 1L1P.
• Alimentación en paso (anillo o bucle). Es aquel que tiene una línea de entrada y una o más de salida hacia otro/s centro/s de transformación. 2L1P.

2. Según su propiedad

• CT de empresa o de compañía. Es propiedad de la empresa suministradora, y de él parten las redes de distribución en BT. Tiene una o varias celdas de línea y una celda de protección por cada transformador montado. No se realiza medida de energía.
• CT de cliente o abonado. Es propiedad del cliente aunque la red de entrada sea de la compañía suministradora. Existen dos variantes:
  • Con equipos de medida en BT. Centros de baja potencia, normalmente intemperie sobre apoyos.
  • Con equipos de medida en MT. Centros de mayor potencia, donde una parte del centro pertenece a la empresa suministradora y el resto al cliente.

3. Según su emplazamiento

Pueden dividirse en:

• CT de intemperie o aéreo. Puede ser sobre apoyo o compacto bajo apoyo.
• CT de interior. Puede ser en superficie o subterráneo.

4. Según su acometida

Se distinguirán:

• Con acometida aérea. Se alimentan con una línea eléctrica de MT tipo aérea. Los conductores utilizados son cables desnudos y entran en el centro de transformación a través de aisladores pasamuros.
• Con acometida subterránea. La línea de AT es tipo subterránea, con cables aislados y entrada en el centro de transformación por la parte inferior de este.

Componentes básicos de un centro de transformación

Se define como centro de transformación (CT) a la instalación provista de uno o varios transformadores de potencia, reductores de MT (20 kV) a BT (400/230 V), con la aparamenta y obra complementaria precisa.

Básicamente, los elementos que constituyen un CT son los siguientes: envolvente, alimentación en AT, aparamenta de maniobra y protección en AT, transformador, aparamenta de BT (cuadro de BT) e instalación de puesta a tierra

1. Envolvente

Se entiende como envolvente al recinto de hormigón, metálico o construido de ladrillo, donde se ubican los transformadores y la aparamenta necesaria.

2. Alimentación en alta tensión (AT)

Al centro de transformación llega el suministro en alta tensión. Cada línea de red en AT que conecte con el CT, lo hará en una celda de línea.

Se llama celda de línea al conjunto formado por un seccionador de línea, un interruptor de línea y un seccionador de puesta a tierra.

3. Aparamenta de maniobra y protección en alta tensión (AT)

Distinguimos dos elementos básicos:

• Celda de protección. Es una por cada transformador, conteniendo los elementos de protección del mismo. La tensión nominal de toda la aparamenta de AT, seccionadores, interruptores y disyuntores debe ser de 20-04 kV y, además, que todos los elementos de maniobra sean tripolares con mando mecánico.
• Celda de medida. Solamente en el caso en que la medida se realice en media tensión (centros de transformación de abonado). Además de los contadores de energía activa y reactiva, se utilizan transformadores de tensión e intensidad para conectar los contadores.

4. Transformador

En los CT hay uno o dos transformadores (ubicados en un compartimento o celda), tantos como celdas de protección.

Los transformadores de distribución serán trifásicos y con neutro accesible en BT. Pueden ser, además, en baño de aceite, silicona o secos.

5. Aparamenta de BT (cuadro de BT)

El cuadro de BT estará constituido por un envolvente metálico dentro del cual se encuentran las unidades siguientes: unidad de embarrado, unidad de protección y unidad de control.

Por otro lado, el cuadro tendrá un grado de protección IP-20 y soportará un grado de protección IK08.

6. Instalación de puesta a tierra

Se conectarán a tierra todas las partes metálicas de los equipos que, normalmente, no están energizados, pero que en caso de fallas pueden quedar sometidos a la tensión del sistema. También se conectará el punto neutro del transformador instalado.

Aparamenta utilizada en alta tensión

A continuación se describirán los elementos más utilizados en alta tensión (AT):

• El fusible. Es un elemento de protección contra cortocircuitos y sobrecargas en la línea. Su funcionamiento se basa en la ley de Joule, su curva de funcionamiento se denomina de tiempo inverso.
• Seccionador. Es el elemento de corte que aísla eléctricamente dos líneas. Debe proporcionar una distancia segura de corte entre las partes con y sin tensión. Se maniobrará siempre en vacío y su accionamiento siempre será manual, proporcionando una comprobación visual de su estado (abierto o cerrado).
• Interruptor. Es un elemento de maniobra o corte que proporciona una apertura y cierre seguros del circuito a maniobrar. Puede accionarse en vacío o en carga, siendo su accionamiento de forma manual o automática, pero siempre de apertura y cierre bruscos.

No proporciona una comprobación visual de su estado de abierto o cerrado.

• Interruptor-seccionador. Combina las propiedades del interruptor y las del seccionador para la maniobra y corte de distancia.
• Interruptor con fusible o ruptofusible. Elemento de maniobra y protección que lleva unos fusibles asociados que, al fundirse, realizan la apertura de dicho interruptor.
• Interruptor automático. Dispone de un elemento para maniobra o corte con apertura automática.
• Los pararrayos autovalvulares o autoválvulas. Aparato de protección contra sobretensiones de tipo atmosférico (rayo). Contiene en su interior una substancia semiconductora que a tensión de funcionamiento es aislante. SI la tensión aumentará bruscamente (rayo), esta substancia se convertiría en conductora, derivando a tierra dicha sobretensión.

Constitución de una red de distribución

Una red de distribución está compuesta por los siguientes elementos:

• Centro de reparto. Lugar donde una o más líneas de AT se derivan en otras de la misma tensión. Es necesario, además, que aloje los dispositivos de protección necesarios de las líneas derivadas.
• Líneas de distribución en Media Tensión (MT). Líneas de AT (20 kV9 que, partiendo de la subestación o centro de reparto, alimentan los CT.
• Centro de transformación (CT). Incluye la instalación con toda la aparenta necesaria para la reducción de las líneas de MT (20 kV) a las líneas de BT (400/230 V). Alojará un transformador cuya entrada será de MT y salida de BT, así como toda la aparenta necesaria para maniobra y protección.
• Líneas de distribución en Baja Tensión (BT). Líneas de BT (400/230 V) que, partiendo del CT, alimentan a los usuario o abonados.

Tipos de conexión en las redes de distribución

El tipo de conexión dependerá de la superficie de la zona, de la potencia máxima prevista y del tipo de conexión a la red existente.

• Red lineal. Constituida por una línea de distribución en AT alimentada por uno o por dos lados (alimentación doble) y por las líneas de distribución en BT que se necesiten.
• Red en anillo. Formada por una línea de distribución de AT, que se cierra sobre sí misma (configuración en anillo), y por sus correspondientes líneas de distribución en BT.
• Red en anillos múltiples. Consiste en una variación de la red en anillo. Está formada por varias redes conectadas a una subestación o centro de reparto cerradas en anillo. Cada anillo puede disponer de un número determinado de CTs con sus correspondientes líneas de distribución en BT.

Estructura del sistema de suministro eléctrico

La energía eléctrica producida en las centrales o en instalaciones eólicas, solares, etc. No se puede almacenar, por ello es necesario transportarla desde el centro de producción hasta el lugar de consumo.

Se define el sistema eléctrico como el conjunto de centrales generadoras de energía, estaciones, subestaciones, redes de transporte y distribución que permiten el suministro de energía eléctrica, desde la generación hasta los puntos de consumo, en condiciones adecuadas de tensión, frecuencia y disponibilidad.

El sistema de suministro eléctrico se divide en:

• Producción. Constituido por las centrales generadoras. Las principales son térmicas, de ciclo combinado, hidráulicas, nucleares, fotovoltaicas y eólicas.
• Transporte. Conjunto de redes eléctricas con la función de conectar las centrales generadoras, desde las estaciones transformadoras elevadoras (EE), con las estaciones transformadoras reductoras (ER). Se utiliza para transportar energía eléctrica a grandes distancias. Los valores de tensión en esta fase son elevados: 220, 400 KV.

Es conveniente recordar que la tensión se eleva para mantener la intensidad lo más baja posible durante el proceso de transporte, ya que, debido al efecto Joule, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido a los choques de estos con los átomos del material conductor, elevándose así la temperatura y apareciendo pérdidas en forma de calor.

• Distribución. Es el último paso del suministro eléctrico y lo componen las redes que conectan a los abonados con las estaciones transformadoras reductoras (ER).
  • La red de distribución primaria, de reparto o red de distribución en AT, enlaza una subestación transformadora (SET) con estaciones transformadoras de distribución (ETD) situadas en los grandes núcleos de población o industriales. La tensión es de 45 a 132 KV.
  • La red de distribución secundaria o red de distribución en media tensión (MT) parte de las estaciones transformadoras de distribución (ETD) hasta los centros de transformación (CT). La tensión es de 3 a 20 KV.

Desde los centros de transformación (CT), la red de distribución en baja tensión (BT) conecta con las instalaciones eléctricas de los usuarios a tensiones de 400 y 230 V.

En todo el suministro los parámetros eléctricos son:

• Nº de fases. Trifásico, monofásico (BT).
• Tensión de servicio nominal. Tensión eficaz entre fases de la línea.
• Frecuencia. 50 Hz.

Atendiendo al Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) y al Reglamento de Líneas Eléctricas Aéreas de Alta Tensión (RLAT), se realiza la clasificación de las líneas en función de la tensión de la red y de su principal uso en el sistema eléctrico.

TIPO	TENSIONES DE SERVICIO EN C.A.	USO
Baja Tensión (BT)	230/400 V	Distribución BT
Media Tensión (MT)	20 kV	Distribución MT
Alta Tensión (AT)	66 kV	Distribución AT y transporte
Muy alta tensión (MAT)	132 kV	Transporte
Muy alta tensión (MAT)	220/400 kV	Transporte

En el sistema de suministro eléctrico se pueden distinguir:

• Estación o subestación transformadora. Su función básica es conectar entre sí varios elementos de la red con el fin de hacer llegar la energía generada en las centrales eléctricas hasta los consumidores. Esta función exige modificar la tensión de la energía eléctrica, ya sea elevándola para su transporte a grandes distancias o disminuyéndola para uso de los consumidores.
• Subestación de generación. Eleva la tensión de la energía eléctrica que sale de la central para conectarla a la red de transporte. La función de este proceso es el de minimizar las pérdidas producidas en los conductores debidas al efecto Joule.
• Subestación de transporte. Conecta entre sí varias líneas de alta tensión para conseguir una red mallada. El proceso es directo si las redes son de la misma tensión, pero habrá que utilizar transformadores si las tensiones son diferentes.
• Subestación distribución. Transforma la energía en lata tensión que circula por la red de transporte a tensiones inferiores para que, a través de las redes de distribución, la electricidad llegue al consumidor final, ya sea en el ámbito industrial o doméstico.

Constitución de cables de media tensión (MT)

En un cable eléctrico aislado de Media Tensión se distinguen tres elementos fundamentales conductor, aislamiento y protecciones. En los cables de baja tensión (BT), para aislar al conductor del entorno, suele ser suficiente una capa aislante o, simplemente, el aislante más una cubierta exterior; sin embargo, en los usos para alta tensión (AT), se hace necesario dotar a los cables de un conjunto de capas protectoras donde cada una cumpla una función específica.

• Conductor. Este elemento cumple la función de conducir la corriente eléctrica. Los conductores de los cables están constituidos por cuerdas redondas compactas de cobre recocido o de aluminio, la compactación permite obtener superficies más lisas y diámetros de cuerdas menores.

• Capas semiconductoras. Son unas delgadas capas de polímero (compuesto orgánico de propiedas físicas y químicas similares a las de las resinas naturales), generalmente de la misma composición básica que el material aislante.
Se colocan dos capas semiconductoras:

     • Capa semiconductora interna. Está en íntimo contacto con el conductor. Su misión es alisar el               campo eléctrico más próximo al conductor, haciéndolo perfectamente cilíndrico.

     • Capa semiconductora externa. Esta capa cumple la misma función que la anterior.

• Aislamiento. Es la envoltura aislante aplicada sobre el conductor.

• Pantallas. Son elementos metálicos que desempeñan distintas misiones, entre las que destacan:

◦ Confinar el campo eléctrico en el interior del cable.

◦ Lograr una distribución simétrica y radial del esfuerzo eléctrico en el  seno del aislamiento.

◦ Limitar la influencia mutua entre cables eléctricos.

◦ Proteger el cable contra las interferencias exteriores electrostáticas o electromagnéticas (cables para transmisión de corientes débiles).

◦ Evitar, o al menos reducir, el peligro de electrocuciones, derivando a tierra una eventual corriente de defecto.

Según sea su misión, están constituidas por:

◦ Corona de hilos de cobre (cables de MT o AT)

Las pantallas de designan con la letra H.

• Cinta de poliéster. Se trata de una cinta de fajado que cubre la pantalla.

• Cubierta exterior. Se compone de elementos de protección mecánica, no metálicos, que sirven para proteger al cable frente a agentes exteriores dañinos, ya sean de tipo químico, biológico, atmosférico, abrasivo, etc.

Esquema eléctrico - Estrella - Triángulo Temporizado

Esquema de fuerza. 3~ 400V/50Hz

Q1: Interruptor magnetotérmico tripolar.

KM1: Contactor.

KM2: Contactor.

KM3: Contactor.

F1: Relé térmico.

M1: Motor trifásico de corriente alterna.

Esquema de mando. 1~ 230V/50Hz

Q2: Interruptor magnetotérmico bipolar.

F1: Contactos asociados al relé térmico.

S1: Pulsador de paro.

S2: Pulsador de marcha.

KM1: Bobina del contactor 1, y sus contactos asociados.

H1: Lámpara de señalización asociado al contactor 1.

KM2; Bobina del contactor 2, y sus contactos asociados.

H2: Lámpara de señalización asociado al contactor 1.

KM3: Bobina del contactor 3, y sus contactos asociados.

H3: Lámpara de señalización asociado al contactor 1.

KT1: Bobina del temporizador a la conexión, y sus contactos asociados.

H4: Lámpara de señalización por si hay fallo del relé térmico.

Detector de proximidad o de presencia

Se trata de un dispositivo eléctrico que controla el accionamiento de una instalación cuando en su radio de acción detecta un movimiento.

Cuando se activa el detector, actúa como un interruptor temporizado regulable. Incorpora un ajuste para regular el tiempo de encendido del alumbrado al activarse y un ajuste de sensibilidad para actuar solo cuando el nivel de iluminación esté por debajo del umbral establecido.

Es idóneo para controlar el encendido del alumbrado de zonas de acceso en hoteles, oficinas, baños, etc.

Existe una amplia gama con distintos diseños, características, posibilidades de regulación del encendido, el ángulo de detección, la sensibilidad del nivel de iluminación, etc.

En la siguiente imagen podemos ver el esquema de conexionado del detector de proximidad.

Simbología:

Los símbolos e identificadores que se utilizan en los esquemas para representar el detector de proximidad o de presencia son los siguientes: