07.01 Sistema eléctrico

Este curso está preparado para proporcionar conocimientos básicos de la disciplina de ingeniería eléctrica, una de las principales áreas de ingeniería de diseño dentro del equipo de proyecto del diseño de la planta.
La electricidad desempeña un papel vital en el funcionamiento de la planta y, por lo tanto, los miembros del equipo del proyecto para el diseño de la planta requieren una comprensión básica del sistema eléctrico, equipos y materiales eléctricos, operación y control eléctricos para la ejecución del proyecto
La electricidad es la presencia de carga eléctrica.
La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica a través de los conductores eléctricos. Basado en la naturaleza del flujo de carga eléctrica dentro de los conductores, hay dos tipos de corriente eléctrica:
●Sistema CC: En el sistema de CC, la corriente eléctrica fluye en una sola dirección. En la fuente de CC, hay dos terminales disponibles: terminal positivo (+) y terminal negativo (-). Hay una diferencia de voltaje disponible entre estos dos terminales. Si se utiliza cualquier carga eléctrica en la fuente de CC, la corriente eléctrica fluye de terminal positivo al terminal negativo a través de la carga.
●Sistema de CA: En el sistema de CA, la carga eléctrica oscila dentro de los conductores eléctricos en lugar de fluir en una sola dirección. La oscilación completa se llama ciclo. El número de ciclos en un segundo se denomina frecuencia. La unidad de frecuencia se denomina ciclos por segundo o hercios. En la región europea, se utiliza el sistema de 50 Hz mientras que en América del Norte se utiliza el sistema de 60 Hz.
La mayoría del sistema eléctrico es el sistema de CA. En general, hay dos tipos de sistema de CA disponibles: monofásico y trifásico.
●Monofásico: En el sistema monofásico, hay dos terminales disponibles: Fase o Línea (L) y Neutro (N). Otro terminal adicional llamado puesta a tierra también está disponible. La conexión a tierra normalmente está conectada directamente al neutro. Hay una diferencia de voltaje disponible entre la fase y el terminal neutro. Generalmente, no hay diferencia de voltaje entre el terminal neutro y la puesta a tierra (o puesta a tierra).
●Tres fases: En el sistema de CA de tres fases, generalmente hay cuatro terminales disponibles: fases A, B y C y neutro (N). Sin embargo, el neutro puede o no estar disponible en el sistema de tres fases. Además, también puede estar disponible un terminal de puesta a tierra. Existe una diferencia de voltaje entre las fases y entre cada fase y neutro.
Un sistema de tres fases puede ser representado por un triángulo equilátero o con una estrella.
En el sistema triángulo con vértices A, B y C. Geométricamente la correspondencia entre triángulo y estrella es la diferencia de voltaje entre AB es igual a √3 veces el voltaje de AN.
Voltaje, Corriente y Potencia son tres características eléctricas principales de un sistema eléctrico. Las características están relacionados por la ecuación genérica:
●P - V x I
●I - P / V
De la segunda ecuación, es evidente que la corriente es inversamente proporcional a la tensión para la misma cantidad de potencia, es decir, cuanto mayor es el voltaje, menor es la corriente y viceversa.
●Voltaje
El voltaje es la unidad de diferencia potencial entre los terminales de suministro eléctrico. Se denota por V (Volt) o KV (Kilovolt) siendo 1 KV igual a 1000 V. Dependiendo del rango de tensión, el sistema eléctrico se clasifica como Baja tensión (LV, hasta 1 KV)), Media Tensión (MV, hasta 35 KV), Alta Tensión (HV, hasta 230 KV) y Extra Alta Tensión (EHV, por encima de 230 KV)). Para un voltaje más alto, el aislamiento del sistema eléctrico debe ser más fuerte. Por ejemplo, la capa de aislamiento del cable de 15 KV es más gruesa que la del cable de 1 KV.
●Corriente
La corriente es la medida del flujo de carga eléctrica. Cuanto más es la cantidad de flujos de carga eléctrica dentro del conductor, más es el valor actual. La unidad de corriente es Amperio (A). Para una corriente más alta, el área de sección transversal del conductor debe ser mayor.
●Potencia
La potencia es la potencia de la carga eléctrica o generador. La unidad de potencia es Vatios (W) o KW (Kilo Watts) o MW (megaWatts) o Caballo (HP). Los caballos se utilizan generalmente para la clasificación de motores en América del Norte. Las equivalencias son las mostradas en la tabla.
●1 KW a 1000 vatios
●1 MW a 1000 KW
●1 HP a 746 vatios (o 0,746 KW)
La energía eléctrica es la potencia media producida o consumida (en KW) multiplicada por el número de horas. La unidad de energía eléctrica es kilovatio-hora (KWh). Si un generador produce una potencia media de 20 KW durante un período de 24 horas, la cantidad de energía eléctrica producida por el generador es de 20 x 24 x 480 KW. Del mismo modo, si una carga eléctrica consume un promedio de 2 KW durante 6 horas, la cantidad de energía eléctrica consumida es de 2 x 6 x 12 KWh.