UT 1.1 - Electricidad a bordo (PDF)
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This document provides an introduction to electrical systems on board ships. The document outlines different types of electricity, and the components of a ship-based electrical system. It also details different types of accumulators used on-board.
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TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES 1.- CAPÍTULO I.- Electricidad a bordo. 1.1.- Introducción. l desarrollo de la electricidad se inició hace ya más de un siglo,...
TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES 1.- CAPÍTULO I.- Electricidad a bordo. 1.1.- Introducción. l desarrollo de la electricidad se inició hace ya más de un siglo, E habiendo cambiando desde entonces nuestra forma de vida. Algunas de sus propiedades favorables que han conducido a este desarrollo son:.- Su aplicación favorece la protección del medio ambiente. .- Su transporte desde donde se genera hasta donde se consume, resulta económico. .- Es fácil de convertir en otras formas de energía. .- Facilidad de gobernar y regular grandes cantidades de energía. La energía eléctrica es usada a bordo para mover la diferente aquinaria, tanto auxiliarcomodecubierta,paralailuminación,laventilación, m la refrigeración, el acondicionamiento de aire, las cocinas, etc. Por eso es necesario disponer a bordodeunafuenteconstantede lectricidad, así como de los correspondientes elementos necesarios para su e distribución, y para el control y el arranque de los equipos, etc. a instalación eléctrica de un buque puede tener distinta L complejidad, dependiendo de su tamaño y dedicación. Así, podemos encontrarnos con instalaciones simples, como la de n pequeño velero de recreo compuesta por un grupo de baterías, un u alternador acoplado al motor principal y unos cuantos consumidores o receptores, o tan complejos como la de un trasatlántico que lógicamente incluye varios generadores, complejos circuitos de distribuciónynumerososy variados consumidores que en algunos casos, incluyen la propia planta propulsora del buque. pesar de su complejidad, cualquier sistema eléctrico puede ser A reducido a una forma básica que denominaremos circuito eléctrico. Un circuito eléctrico, en su forma mássencilla,estácompuestopor ngenerador(porejemplounabatería)unoomásconsumidoresoreceptores, u conductores y elementos de accionamiento y protección. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página1 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES 1.2- Sistema eléctrico de un buque. e denomina sistema eléctrico al conjunto de elementos cuya S finalidad es la producción, el transporte y la distribución de energía eléctrica. l sistema eléctrico de un buque incluye, además de la planta E generadora, encargada de producir la energía que seprecise,unconjuntode circuitos que forman tres redes o subsistemas diferentes:.- Reddedistribución;formadaporconductoresque,partiendode los generadores, alimentan diferentescuadrosdeloscualesseconectanasu vez, los circuitos de alumbrado o los de fuerza. .-Reddealumbrado;queobtienelaenergíaeléctricadeuncuadro edistribucióny,atravésdeconductores,generalmentealojadosenbandejas d metálicas o en tubos empotrados en los mamparas o cubiertas, alimentan diferentes puntos de luz que se encienden o se apagan mediante los correspondientes mecanismos ( interruptores, conmutadores, cruzamientos ). .- Red de fuerza; o de alimentación de motores. En este caso el c onsumidor o cargaesunmotoreléctrico,enlugardeunaovaríasbombillas. Loselementosdeprotecciónymandosuelentenercaracterísticasdiferentesa los empleados en los circuitos de alumbrado. 1.3.- Tipos de energía eléctrica a bordo. Según la tensión en el generador sea o no constante tanto en valor c omo en sentido, el comportamiento de los electrones en el circuito será distinto. Podemos considerar dos tipos de corriente: continua, alterna. Corriente continua.(DC).Sedicequeunacorrienteescontinuacuando los electrones circulan siempre en el mismo sentido. Su símbolo es __. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página2 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES Los valores normalizados son 12V, 24V, 36V, 48V, 230V. Corriente alterna. ( AC). Es laquecambiaperiódicamentedesentidoe intensidad. Su símbolo es ~. os valores normalizados para Baja tensión 230V, 400V, 660V, para L edia tensión 3.300V, 6.600V, 20.000V. m 1.4.- Energía eléctrica continua. a energía eléctrica en continua van a estar destinadas a veleros o L embarcaciones de pequeña eslora, hasta unos 12 metros y para la alimentación de la electrónica del buque, como porejemploequiposderadio, de navegación ycomunicacionesyalimentacióndemotoresdearranquepara motores de combustión interna. uandoelcampoeléctricoaplicadoalconductortieneelmismosentido, C aunque varíe en intensidad, circula siempre en un solo sentido, es decir del polo negativo al positivo de la fuente de alimentación, por tanto mantiene su polaridad. La frecuencia vale cero. a ventaja de la energía DC L 1.-Elvalormáximodelacorrientealternaesmuyelevadoyenocasiones puede resultar peligroso, así que se requiere de un aislamiento superior. 2.- Mientraslacorrientecontinuaemiteunchoqueeléctricoquerepeleal cuerpo humano, la corriente alterna atrae a la persona que la toca directamente. 3.-Sepuedenusarvoltajesmásbajosparatransmitirelectricidadatravés de los cables, puesto que son menos resistentes a la corriente continua. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página3 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES 4 .- Unadelasprincipalesventajasesquelacorrientecontinuasepuede almacenar en baterías, esto sin dudas es una gran ventaja sobre la corriente alterna. 5.- La corriente continua es mucho más segura que la corriente alterna. 1.4.1- Acumuladores. lemento dispuesto a bordo para el almacenamiento de energía E eléctrica en contínua, para un uso posterior. ay tres tipos de tecnología, respecto a la forma de presentar el H electrólito y decerrarherméticamentecontaponesoconválvulasconlosque se denominan libres de mantenimiento. Así tenemos: 1. L íquido: La más tradicional con tapones, exige mantenimiento para vigilar el nivel de electrólito líquido. Ideales para motor de arranque, molinetes, hélices de proa. 2. A GM: Conglomerado de fibra de vidrio que absorbe e inmoviliza el ácidoentrelasplacas.Elácidoseabsorbemejorymásrápidoporlas placas de plomo de la batería, ya que unadelgadamantadefibrade vidrio inmoviliza el ácido entre ellos. Su bajísima resistencia eléctrica interna y la rápida migración del ácido permiten entregar y absorber tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Ideales para motores y winches. 3. G EL:Bateríasselladasdondeelelectrólitonoeslíquidosinogasificado quedando como una gelatina (Gel Cell Batteries). Producen menos evaporaciónloquesetraduceenunamayorvidaútilyciclosdecarga y descarga. Soportan descargas profundas y ambientes con vibraciones, golpes y altas temperaturas. Mantienen constante su tensión durante la descarga. Ideales para inversores, iluminación y electrónica de navegación. A continuación se indica una tabla donde podemos ver las características principales de estas tecnologías. Plomo Gel AGM Coste económico. Bajo Medio Alto Mantenimiento Con mantenimiento Sin mantenimiento Sin mantenimiento Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página4 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES Riesgo de derrame Derrame ácido sin derrame sin derrame Resistencia a la vibración Moderada Alta Muy alta Durabilidad en ciclos Moderada Alta Muy Alta Vida útil 3-5 años 4-6 años 5-7 años Capacidad de corriente Alta Moderada Muy alta 1.4.1.1 Elementos constitutivos: Electrodos. uelen serplacascompuestaspordospartes:larejillayelmaterialactivo.La S rejilla es el conductor eléctrico de la corrientegeneradayhacedesoportemecánico del material activo y debe poseer estas características: 1) B uena adherencia en la intercara rejilla- material activo 2) Buena conductividad eléctrica 3) Buena resistencia frente a la corrosión anódica de la rejilla positiva 4) Colabilidad. 5) Peso. Material activo, anódico y catódico. s la fuente de la energía, es donde se van a producir las reacciones E electroquímicas, delaquesedebeobtenerelmáximorendimientoylargavida útil. Se prepara en forma de pasta con una determinada consistencia que permita su aplicación a la rejilla y cuyas características principales son: 1) Elevada tensión. 2) Bajo peso 3) Adecuada porosidad y alta cohesión 4) Elevada eficacia a la reacción electroquímica. 5) Fácil fabricación y bajo costo. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página5 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES Electrolito. s una solución acuosa de un ácido, una base o sales, un conductor E iónico, que permite la transferencia de electrones en el circuito interior por medio del desplazamiento de los iones (partícula cargada eléctricamente formada por un átomo o molécula) entre el ánodo y el cátodo y cuyas características principales son: . A 1 lta conductividad iónica y estabilidad térmica. 2. Bajo efecto corrosivo en los electrodos, de nivel de impurezas y de coste. Separadores. aterialporosocelulósicoconfibrasdevidrio,poliésteropolietilenoque M se coloca entre placas consecutivas de diferente polaridad evitando el cortocircuito en el interior de la celda, A la vez que hace de aislante debe permitirdebepermitirelpasodeionesasutravés,deahísuporosidadycuyas características principales son: 1. Elevado poder aislante entre placas y material activo de distinta polaridad eléctrica. 2. Buena porosidad y permeabilidad iónica. 3. Ausencia de impurezas y contaminantes. 4. Alta resistencia a la corrosión y mecánica. Elemento. onjunto ensamblado formado por un grupo de placas positivas, otro C grupo de placas negativas y los separadores. Todas las placas positiva y negativassevanalternandounaconotrayambasaisladasporelseparador.El grupo de placas de la misma polaridad, a través de un conector, se unen eléctricamente. La capacidad depende de la superficie enfrentada de las placas, del espesor de cada placa y del número de las mismas. Terminales. través del pasamuros de la tapa, se conectan los elementos con el A circuitoexterior.Setratadequeseanantifugas,reforzadosconcobreolatóny contornilleríadeaceroresistentealacorrosión.SuelenserdeM8oM10yse caracterizan por el par de apriete que suele tomar valores de 6-8-20 Nm (Newton metro de torque). Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página6 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES 1.4.1.2 Parámetros de un acumulador: Capacidad. Cantidad de electricidad que puede obtenerse durante una descarga c ompletadelacumuladorplenamentecargadoysemideenamperioshora(Ah) paraundeterminadotiempodedescarga.Esdecirunacumuladorde280Ahes capaz de suministrar 28 Amperios en 10 horas o 280 Amp en una hora al mismo nivel de tensión. Es muy importante tener en cuenta la utilidad que le vamosadaralosacumuladores,porejemplonoesigualelmotordearranque que los instrumentos de navegación. Estos factores externos influyen en la fabricación junto con los parámetros de descarga (intensidad, tiempo, temperatura y la tensión final de corte) que definen la descarga y por tanto influyen en la capacidad de un acumulador. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página7 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES.- Régimen de descarga intensidad- tiempo. Afectaalacapacidad,puessilaintensidadesmuyelevadaacostadel tiempo,lasreaccionesdeoxidación-reducciónquedanconfinadasalascapas de material activo en contacto inmediato con el electrólito, y la capacidad se limita porque no hay tiemposuficienteparaladifusióndelelectrólito,entrelos poros de las placas..- Influencia de la temperatura. Si la temperatura aumenta se incrementa la capacidad y siempre los fabricantes la especifican referida a una temperatura, por ejemplo a 25ºC. s importante prever las temperaturas extremadamente bajas para E evitar la congelación del electrolito cuando el acumulador ha sufrido una descarga,puessabemosqueenestadodescargadoladensidaddelelectrolito disminuye y con ella el punto de congelación. or otro lado hay que tener en cuenta que la autodescargaseacelera P cuando la temperatura es superior a 35ºC / 40ºC. .4.1.3 Acumuladores de plomo: 1 En función de su aplicación los acumuladores de plomo se clasifican en acumuladores de arranque (ciclos poco profundos, alta intensidad en tiempos muy cortos), de tracción ( ciclos muy profundos, por ejemplo maquinilla, coche eléctrico) y estacionarias (regímenes lentos de carga y descarga por ejemplo equipos de navegación y sistemas de alimentación ininterrumpida). Ventajas y desventajas. .- Ventajas: 1. Tecnología totalmente establecida 2. Alta tensión por celda (2V/celda) 3. Excelente capacidad de dar altos picos de corriente. 4. Buen grado de reversibilidad electroquímica (más del 80%) 5. Facilidades de reciclado. .- Desventajas: 1. Elevado peso. 2. Baja energía específica ( -40 wh/Kg) 3. Corta vida cíclica ( 300 a 600 ciclos) menos las AMG. 4. Largos períodos de carga, no aceptan carga rápida. 5. Baja resistencia ante sobrecargas. 6. Pérdida de electrólito líquido debido a la excesiva producción de gases. 7. Muy afectados por la corrosión en los electrodos. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página8 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES Funcionamiento acumuladores de plomo. nelestadoinicialdecarga,lasplacasdelafigurasondecolormarrón E castaño (placa positiva de peróxido de plomo (𝑃𝑏𝑂2) y de color gris (placa egativa de plomo Pb). La energía química almacenada se incrementa a n cuenta de la polarización suministrada eléctricamente y así los elementos polarizados se encuentran en condiciones desuministrarenergíaoviceversa, debido a la reacción de oxidación-reducción. Durante la carga la corriente vence la fem interna de polarización, aumenta la energía química del electrólito y el elemento funciona como receptor. Durante la carga también se recobra la composición química inicial del electrólito y el agua se descompone por electrólisis en gases hidrógeno-oxígeno, lo que da lugar a la ebullición del líquido. El ácido sulfúrico (𝐻 2𝑆𝑂4) que se va generando es demayordensidadqueel rocedente de la descarga. Así al principio del proceso de carga se va p depositandoácidosulfúricoenelfondodeldepósitoysolocuandoseproduce la abundante formación de gases se produce la agitación del electrólito que homogeniza la densidaddelmismo.Lavariacióndeladensidaddelelectrólito en la descarga es lineal y en la carga sigue una línea exponencial según la figura a). Durante la descarga, en los dos electrodos, una parte del plomo (Pb) y peróxido de plomo (𝑃𝑏𝑂2) se ha transformadoen sulfato de plomo (𝑃𝑏𝑆𝑂4). ientras que en el electrólito se produce una menor concentración del ácido M sulfúrico (𝐻 2𝑆𝑂 ) queseconsumey,además,seproducelaformacióndeagua 4 nelelectrodopositivo,razónporlaqueenladescargadisminuyeladensidad e del electrólito. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página9 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES El electrólito puede estar en dos estados: 1.Estado líquido: Solución de ácido sulfúrico puro mezclado con agua destilada. El peso específico a 15ºC debe ser de 1,28 N/m₃ y la concentración del ácido a plena carga es del 36% del electrólito. La mezcla se hace vertiendomuydespacioelácidoenelaguadestiladay removiendo constantemente con una varilla de cristal. Nunca se debe verter al revés, el agua en el ácido, porque daría lugar a proyecciones de ácido capaces de producir quemaduras. 2. E stado fijado: Es posiblesolidificarelelectrólitoconjuntamenteconun gelificante, agregándole ácido silícico, el electrólito se solidifica transformándose en una masa gelatinosa (GEL). Otraformadefijarelelectrólitoesconunvellóndefibradevidriocomo materialseparador.Elvellónimpidequesederrameencasosdedaños en la cárcasa. Comprobación de los acumuladores de plomo Pb. ay dos métodos de comprobación: H .- Densidad del electrólito. .- Mediante voltímetro. 1. Densidad del electrólito: Un acumulador cargado tiene máxima densidad y ésta disminuye a medida que se descarga el acumulador. La densidad se ve afectada por la temperatura exterior y varía 0,007 por cada 10ºC. A 20ºC tendremos: .- 1,28 g/ml⇒ Totalmente cargado .- 1,23 g/ml⇒ Media carga .- 1,1 g/ml⇒ Totalmente descargado. La densidad la comprobamos con el densímetro, para lo cual comprobamos que el electrólitodebeestar10mmporencimadelasplacasyseguiremoslos siguientes pasos: A) Presionar la perilla por completo. Posición vertical. B) Introducir el extremo en el electrólito sin tocar las placas. C) Soltamos la perilla lo que producirá el succionamiento hasta que el indicador flote libremente. D) Tomar lectura correcta lflotadortieneunoscontrapesos,quelomantienenalsersumergidoenagua E destilada, en el fondo. Cuanto mayor es la densidad, menos se hunde el flotador y mayor es el índice de lectura. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página10 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES entajas: V .- Podemos saber la densidad de cada celdas, que deben ser lo más parecidas. .- Observar directamente el estadodelelectrólito,debeestarlimpio,sin impurezas. ondiciones: C La medida de densidad no debe hacerse recién salida la batería de la carga, ya que daría una medida menor a la real, al estar caliente el electrólito. ay densímetros que marcan grados Baumé en lugar de densidad, H estando la batería cargada a 33ºC Baumé y totalmente descargada a 15ºC Baumé. M ediantevoltímetro:Esnecesarioquelabateríaestéinactivaunahora antes. Debe ser de precisión ya que hay que detectar claramente décimas de voltios. A 20ºC tendremos: .- 13,00 V Acumulador Recién cargado .- 12,50 V Acumulador cargado al 80% .- 11,50 V Acumulador cargado al 40%. Reducir consumo eléctrico. .- 11,00 V Acumulador al 20%. Cargar el acumulador .- 10,50 V Acumulador al 10% peligroso para las cargas conectadas. entajas: V .- Ideal para baterías donde es imposible acceder al electrólito. Métodos de carga de los acumuladores de plomo Pb. Va a depender del tamaño del buque. Buques alimentados en energía eléctrica en DC. El suministro de DC para cargar la batería se obtiene del propio alternador acoplado al motor de combustión, previa rectificación de la energía producida en el alternador. uques alimentados con energía eléctrica en AC. Se necesita un B cargador, formado como mínimo por un transformador reductor con varias salidasdetensión,unpuenterectificadordeondacompleta,unamperímetroy un fusible. esde la barra principal de distribución a bordosueleexistirunasalida D para alimentar al cargador, como por ejemplo se indica en la figura. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página11 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES naspectoatenerencuentaessaberlapolaridaddelcircuitodecarga, U yaqueunerrorenlasconexionesdelospolospuedeprovocarseriosdañosen lainstalación.Elbornepositivo+estápintadoderojoysiempreesmayorque el borne negativo-. l borne negativo lleva el símbolo - y tiene un tamaño menor que el E positivo y tiene potencial cero y ser el conductor de masa. tra forma de saber que polaridadtienecadaconductorescogercada O borne y colocarlo en agua salada.Eldesprendimientodemásburbujasindica que será el conductor conectado en el borne negativo. Métodos de carga:Existen métodos de carga a:.- Tensión constante (U): Se realiza a un valor fijo de tensión y la intensidad disminuye a medida que se carga siguiendo la trayectoria de la figura. Esun proceso lento (7 a 8 horas) aunque efectivo. No produce excesivos gases. Debemos tener cuidado porque a medida que se calienta el acumulador baja la resistencia interna del acumulador y aumentalaintensidad,yasísucesivamente por efecto Joule pudiendo producir la explosión del acumulador. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página12 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES .- Intensidad constante (𝐼 𝑎): Es útil cuando s e conocelacapacidadqueelacumulador hasuministradoparacalcularlacapacidad. La carga se realiza en menor tiempo pero no en tan buenas condiciones para el acumulador. Portantotendremosquecalculareltiempo decargaenfuncióndelosAhquelefaltan al acumulador para llegar a su carga completa.- Tensión e intensidad constante (IU): El acumulador se carga a intensidad constantehastaalcanzarlatensiónelvalor de gasificación. A partir de entonces la tensión permanece constante y la intensidad disminuye según la figura. Permite acortar eltiempodecargapuesla intensidad puede ser alta ya que al permanecerconstanteelvalordelatensión se minimizan los daños por gaseo. .- Tensión creciente (𝑊 𝑎): Se basa en ir isminuyendo la intensidad a medida que d aumenta la tensión como se indica en la figura.Lacargaserealizaconunvaloralto de intensidad y cuando se alcanza la tensión de gasificación prefijadasereduce en un 50%. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página13 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES Procedimiento de carga: Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página14 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES ontroles y precauciones a la hora de cargar los acumuladores. C .- En acumuladores con tapones de aireaciónhayqueabrirlosyañadiragua destilada (no ionizada) si es necesariohastallegara10mmdeelectrólitopor encima de las placas. .- Cada 2 horas máximo. 1) Control de la temperatura inferior a 43ºC. 2) Reponer el nivel de electrolito. Debido al calor se evapora el agua destilada (no ionizada). Se le añade parada y se vuelve a cargar. Es necesario que el nivel de electrólito esté 10 mm por encima de las placas. 3) Controldesprendimientodegases-Esposiblequeduranteelprocesode carga se produzcan burbujas de gas, al aumentar la temperatura, se evapora el agua destilada. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página15 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES.-Losacumuladorescerradossinaccesoalelectrólito.Sustituir elacumulador por uno nuevo. .- Acumuladores cargados en seco. 1) Sacarelacumuladorusado(enprimerlugarelbornenegativo)ycolocar la nueva unidad. 2) Abrirlabotelladelelectrólito(1,30a20ºC)yponerlaboquillainclinaday echar lentamente el electrólito que vaya invadiendo el material de los separadores, llegue al fondo, vaya saliendoelaire,hastaquecubra10 mm por encima de las placas. 3) Dejar reposar 20 minutos. Comprobar el nivel del electrólito y si es necesario continuar rellenado. 4) Colocar tapones e instalar. Asociación de acumuladores. l sistema de acumulación puede estar compuesto por varios E acumuladores conectados en seriey/oenparalelo,siendonecesarioparaello que los acumuladores tengan la misma capacidad y tensión. En ambos casos, tanto la conexión en serie como en paralelo aumentan la energía (Wh) que el sistema es capaz de proporcionar. Conexión serie: Se necesita mayor F.E.M.(tensión).Seuneelpolopositivodeunacumulador con el negativo del acumulador siguiente. Propiedades: .- La f.e.m total será igual a la ∑ f.e.m de cada acumulador. .- La resistencia interior (r) total será igual ∑ resistencia interna de cada acumulador. .- El régimen de descarga de la asociación es igual al de un solo acumulador. .- La capacidad de la asociación es igual a la capacidad de un solo acumulador. Conexión paralelo: Se necesita una intensidaddecorrientesuperioraladecadaacumuladorde forma independiente. Se unen todos los positivos entre sí, y todos los negativos entre sí. ropiedades: P .- La f.e.m total será igual a la de un acumulador. .- La resistencia interior (r) total será = a la de un acumulador dividido por el número de ellos .- El régimen de descarga de la asociación es = al de un solo acumulador multiplicando por el número de ellos Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página16 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES.- La capacidad de la asociación es = a la capacidad de un solo acumulador multiplicando por el número de ellos Conservación y mantenimiento de acumuladores. C omprobación de conexiones. Identificar que las conexiones serie-paralelocoincidenconelesquemademontajeyquelosterminales y todo tipo de uniones están bienapretadassinpasarelpardeapriete del fabricante. M edicióndetensiónacircuitoabierto.Paraactuarsincarga,localizar losterminalespositivo-negativoyprocederaladesconexióndelrestode lainstalación.Debemosabrirelfusibledesalidaenelconductorpositivo del conductor. Preparar el multímetro en escala de tensión en DC. C omprobación de bancadas. No deben existir restos de suciedad, polvo, humedad o salpicaduras extrañas sobre la superficie del acumulador. En tal caso limpiar con paño humedecido en agua destilada. Para los restos de ácido, limpiar con paño humedecido con una disolución neutra. Utilizar guantes de caucho y ropa de trabajo adecuada como botas y delantal de goma. C omprobación de tapones. Es necesario comprobar que los tapones de los acumuladores de electrólito líquido no están obstruidos por las salpicaduras de ácido. C omprobación determinales.Comprobarquetodoslosterminalesno muestran señales de corrosión o sulfataciónquereduzcanlasuperficie de contacto entre borne y terminal. Si esasí,desconectarelterminaly limpiarcontrapoocepillodealambre,escariador,lijadegrano100etc. Una vez montado y atornillado, dar una capa superficial de grasa de silicona o vaselina neutra. Sulfatación de terminales. En acumuladoresplomo-ácidoconelectrólito líquido,sielbalanceenergéticonoesbuenoyelacumuladorpermanece conbajosnivelesdecargadurantemuchotiempo,eldepósitodesulfato deplomosobrelasplacasaumentadeespesor.Lacorrientedecargano consigue desprenderlo totalmente, reduciéndose la superficie activa de las placas, lo que acorta la vida útil. C omprobacióndelelectrólitolíquido.Medirladensidaddelelectrólito en cada uno de los vasos. Estratificación. El ácido se consumeduranteladescargayseregenera durantelacarga,peroconunadensidadmayorytiendeasituarseenel fondo por efecto de la gravedad. Comprobar visualmente y ajustar el Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página17 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES iveldeelectrólitoencadaunodelosvasosyrellenarsiesprecisocon n agua destilada hasta 10 mm por encima de las placas. P revención de riesgos. La PRL en la manipulación, cargadores y mantenimientodelosacumuladoresesmuyimportantepuesademásde seguridad respecto a los peligrosdelaelectricidadparalaspersonasy materiales a bordo, al manipular ácidos que pueden producir: A) Salpicaduras o derrames del electrólito, en las operaciones de relleno y/o medida de su densidad. B) Generacióndegasestóxicospeligrososenrecintoscerrados.Los compartimentosdebentenerrejillasdeventilaciónycubiertoscon pinturas resistentes a los ácidos. C) Generación de atmósfera explosivas por el hidrógeno desprendido en el proceso de carga. D) Las conexiones deben estar aisladas y protegidas mecánicamente contra la manipulación y caída accidental de herramientas que puedan producir cortocircuitos. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página18 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES 1.5.- Energía eléctrica alterna. l suministro de energía eléctrica a la gran mayoría de los E receptoresserealizamediantecorrientealterna,puesestetipodecorrientees más fácil de generar y con menor mantenimiento, aunque la principal es la adaptación de tensiones a la necesidad de uso con relativa facilidad. 1.5.1 Tensiones y corrientes senoidales. as tensiones alternas se obtienen, por inducción en los L generadores,paralocualsemuevenlosbobinadosenuncampomagnético,o al revés. egún la ley de inducción de Faraday si movemos a velocidad S constanteunabobinaenelinteriordeuncampomagnéticouniforme,latensión se obtiene por dos escobillas de contacto. Mediante este procedimiento podemos crear corriente alterna, tal como se indica a continuación. En la figura anterior se ha reunido en un solo dibujo la vuelta c ompleta de una espira y la curva que producen los valores obtenidos en la corriente eléctrica generada. Conviene observar como,algirodelaespira,la citada corriente invierte su signo de modo que unas vecespasadelpolo+al polo – y otras veces ocurre al contrario. na corriente de este tipo recibe el nombre de corriente alterna U precisamenteporquecambiaoalternasusentido.AltrazarunalíneaA-B,que divideendosparteslasuperficiedelgráficoyaquípodemosobservarcomo,a medida que va girando la espira va produciendo mayor cantidad de corriente según el número de líneas magnéticas que vacortando,perocuandoinvierte su giro dentro del campo magnético también se cambia la dirección de la corriente generada. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página19 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES ortantosepuedenconseguirvalorestantomásimportantescuanto P mayor sea el número de espiras que intervengan en este giro, cuanto más intenso sea el campo magnético, entre los polos del imán, y también cuanto mayor sea la velocidad de rotación de la espira dentro del campo magnético. 1.5.2 Valores característicos de una C.A. os valores de tensión e intensidad varían a lo largo de una señal L sinusoidal..- Frecuencia. Es el número de ciclos que ocurren en un segundo y se designa normalmenteconlaletraf.LaunidadsedenominaHercio(Hz)yequivaleaun ciclo por segundo. Entre la frecuencia f y el periodo T existe la siguiente relación:f= 1/T. afrecuenciadelaCAenEuropaesde50HzmientrasqueenEEUU L seutiliza60Hz.Porejemploentelefoníatrabajanhasta8KHz.Enradiodifusión en onda larga de 30 a 300KHz..-Valoreficazdeunaondasinusoidal.LasmagnitudesdeCAvarían a lo largo del tiempo de manera muy rápida. Sin embargo si conectamos un aparato de medida siempre nos da un valor concreto. Si tenemos una resistencia aunafuentedetensiónalternadevalormáximo310V.Lapérdida 2 de potencia que por efecto Joule será Palt= R x𝐼 . Si conectamos esa misma resistencia a una fuente de tensión 2 continua de 230 V tendremos la misma pérdida por efecto joule Pcont= R x𝐼 . Por tanto podemos definir como valores eficaces (V, I)n aquellos para los cuales obtenemos la misma potencia pérdida por efecto Joule que si el circuito fuera de corriente continua. Por tanto se pueden hallar de la siguiente manera para la onda sinusoidal. 𝑣𝑚 á 𝑥 .- Para la tensión𝑉 = ; 2 𝑖𝑚 á𝑥 .- Para la Intensidad𝐼 = ; 2 1.5.3 Receptores en instalaciones eléctricas de corriente alterna. Resistencias puras. Se dice de aquellas resistencias que solo presentan resistencia hmica. En este caso el desfase entrelatensiónuylacorrienteiescero,es ó decir están en fase. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página20 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES or otro lado la potencia consumida por efecto Joule en dicha P resistencia recibe el nombredepotenciaactivaquesemide,comoenelcaso 2 de D.C en watios. P= U x I o también P= R x𝐼 Bobinas de inducción. Al circular una corriente eléctrica por una bobina, en su interior se crea un campo magnético y consecuentemente un flujo. ilaintensidadquerecorrelabobinaesvariable,tambiénloseráel S flujo.Enestascircunstancias,alvariarelflujoenelinteriordelabobina,ensus terminalesobornesapareceráunafemqueseopondráadichavariación,que se llama fuerza electromotriz de autoinducción. ntre el flujo magnético creado en el circuito y la intensidad de la E corriente quelohaproducidoexisteunarelaciónconstantequedenominamos coeficiente de autoinducción ( L): φ 𝐿 = 𝐼 ; Si el circuito es una bobina de N espiras, que abarcan todas el mismo flujo, el coeficiente de autoinducción valdrá entonces: φ 𝐿 = 𝑁 𝐼 ; a unidad utilizada para medir elcoeficientedeautoinducciónesel L enrio(H). H 𝑈 El valor de dicha intensidad será𝐼 = 𝑋𝑙+𝑅 . Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página21 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES nlaprácticaaestasbobinas,selesllamaimpedancia,ytienedos E componentes,unaResistiva(R)quevaarepresentarlaspérdidasenelcobre, yotrapartequesedenominaReactanciainductiva(Xl) quevaarepresentarel flujo magnéticoquesecreaenlabobina.Elvalordeestareactanciainductiva Xl, Xl= 2π. f. L;cuya unidad es el ohmio (Ω),de donde: .- f= Frecuencia. .-L=Inductancia. nungrannúmerodeaparatostécnicosexisteunagraninductancia E ( L), por tanto la reactancia inductiva XL será mucho mayor que la parte resistiva R, y esta última se suele despreciar. Como se puede observar en la figura anterior, en una bobina la tensión adelanta a la intensidad 90º. a potencia consumida por la autoinducción, enproduciruncampo L magnético, se denomina potencia reactiva QL , y se mide en voltamperios 2 reactivos (VAr). QL= XL . I = Ul . I Condensadores. Loscondensadoresseutilizanenlaenergíaeléctrica,cuandohacefalta compensar la energía reactiva inductiva que se produce en una instalación eléctrica, para realizar un arranque a un motor eléctrico monofásico Un condensador es un dispositivo compuesto por dos placas c onductoras llamadas armaduras separadas por un aislante odieléctrico,que sirve para almacenar electricidad sobre una pequeña superficie. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página22 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES uando conectamos un condensador a un generador la diferencia de C potencial que hay entre bornes del generador se transmite por el conductor hasta las placas del condensador. Esto sucede porquelafuerzaelectromotriz delgeneradordesplazaaloselectronesdeunaplacahacialaotra,creandopor un instante un flujo de electrones a través del conductor y, por tanto, una corriente eléctrica. Cuando la diferencia depotencialentrelasplacasseaigualalafuerza lectromotriz del generador, el flujo de electrones y por lo tanto, el paso de e corriente cesará. En el condensador las placas quedarán cargadas una positivamente y otra negativamente. Si desconectamos el generador del condensador, éste no perderá la c arga en cada placa, ya que los electrones enexcesoquehayenunadelas placas no podrán irse. Ambas placas están cargadas electrostáticamente. Proceso de carga. hora si conectamos al condensador una resistencia mediante cables, A secierraelcircuitoyloselectronesquesobrandeunaplacacircularánhaciala placaquefaltanelectrones,produciendounflujodeelectronesyportantouna corriente eléctrica. orotroladohayquetenercuidadocuandouncondensadorhaestado P bajo tensión ya que puede tener energía almacenada, y esta puede producir una descarga, por tanto siempre hay quedescargarelcondensadorhaciendo un cortocircuito con un destornillador aislado, por lo que saltarán algunas chispas. Las principales magnitudes que caracterizan a un condensador son: * La capacidad nominal Cn: indica su aptitud para acumularcargas léctricasysedefinecomoelcocienteentrelacargadeunadesusarmaduras e y la tensión o d.d.p. que existen entre las mismas placas: 𝑄 𝐶 = 𝑈 a unidad utilizada para medir la capacidad es el faradio (F),= 1 L culombio/ 1 voltio, aunque los que se utilizan en electricidad se utiliza los microfaradios μF. * La potencia nominal Qn : la potencia reactiva para la que el condensador ha sido diseñado. * La tensiónnominalUn: elvaloreficazdelatensiónalternaparala que el condensador ha sido diseñado. *Lafrecuencianominalfn : lafrecuenciaparalacualelcondensador ha sido diseñado. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página23 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES Enlaprácticaaestoscondensadores,selesllamaimpedancia,quevaa tener dos componentes, una Resistiva( R ) que vaarepresentarlaspérdidas en el cobre, y otra parte que se denominaReactanciacapacitiva ( XC). EnestecasolaimpedanciasolovaatenerlaReactanciacapacitiva 1 𝑈 (Xc) yquesueletenerelsiguientevalor: Xc= ; 𝑋 𝑐 = ;cuyaunidad π𝑓𝐶 2 𝐼 es el ohmio (Ω), de donde; .- f= Frecuencia. .-C=Capacidad. Como se puede observar en la figura anterior, en un condensador la intensidad adelanta a la tensión 90º. Lapotenciaconsumidaporelcondensador,queseutilizaparalacarga elmismo,sellamapotenciareactivacapacitivaQc, ysemideenvoltamperios d 2 reactivos (VAr). QC= XC . I =Uc .I Para comprobar el estado de un condensador tenemos con el multímetro en ohmios, seguir los siguientes pasos: 1.-Quemarqueunaresistenciamuybaja,elcapacitorsehapuesto en cortocircuito. 2.-Quenomarquenadaporqueelcapacitorhaquedadoencircuito abierto. 3.- Que marque un valor bajo y luegolaresistenciaaumentahasta un valor muy grande: el capacitor puede estar en buen estado. coplamiento de condensadores. A Desde el punto de vista eléctrico siempre se conectan en paralelo con las siguientes características: a)Latensiónentrelosextremosdelconjuntoesigualalatensiónen los extremos de cada uno de los condensadores. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página24 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES b)Cada condensador adquirirá una carga que será proporcional a s u capacidad, siendo la cargatotaldelconjuntoigualalasumadelascargas de los condensadores acoplados. c) La capacidad total del conjunto es igual a la suma de las capacidades de los elementos conectados. 1.5.5 Corrección del factor de potencia. omo hemos vistoloscircuitosdecorrientealterna,potenciaabsorbida C por una carga puede estar representada por dos componentes: * Activa; relacionada con el trabajo útildesarrollado(energíaeléctrica transformada en otro tipo de energía: mecánica, lumínica térmica). * Reactiva; sirve para producir elflujonecesarioparalaconversiónde las potencias a través del campo eléctrico o magnético.Sinestacomponente no podría haber transferencia de potencia, por ejemplo, por intervención del acoplamiento magnético en el núcleo de un transformador oenelentrehierro de un motor). Esta energía reactiva retorna al generador y no realiza ningún trabajo útil. Elfactordepotenciaocosφsedefinecomolarelaciónentrelapotencia ctiva y la potencia total, siendoφelángulodefaseentrelapotenciaútilyla a potencia aparente. Su valor se determina de los siguientes modos: .- directamente, mediante medida directa por medio de un cosfímetro. .- indirectamente, a través de la lectura de los contadores de energía activa y reactiva. orregir significa aumentar el factor de potencia a la unidad, de este C modo toda la potencia aparente pasará a ser potencia útil. Por tanto esta corrección tiene dos ventajas: *Ventajastécnicas;sereduceelvalordelacorrientequecirculaporlos conductores con las siguientes consecuencias positivas para la instalación: .- uso optimizado de las máquinas eléctricas ( transformadores y generadores). .-usooptimizadodelaslíneaseléctricas(dimensionamientodelos cables). .- reducción de las pérdidas por efecto joule. * Ventajas económicas; al reducirse el valor de la corriente quecircula or los conductores con las siguientes consecuencias positivas para la p instalación: .- menor consumo de combustible. .- menor dimensión de los generadores, por tanto menor espacio físico. Yahemosvistolasventajas,nosquedaexplicardóndesedebeninstalar los condensadores para sacar el máximo rendimiento de dichas ventajas. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página25 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES * Corrección del factor de potencia distribuida. La batería de condensadores debidamente dimensionados se conecta directamente a los terminales del dispositivo que necesita la potencia reactiva, y pueden beneficiarsedelasmismasproteccionescontrasobrecorrientessiseconectan y desconectan a la vez. * Corrección del factor de potencia por grupos. Consiste en corregir localmente grupos de carga con características de funcionamiento similares mediante la instalación de condensadores. * Corrección del factor de potencia centralizada. El comportamiento iariodelascargastieneunaimportanciafundamentalparalaeleccióndeltipo d de corrección más conveniente. En instalaciones con muchas cargas, en las que todos sus elementos funcionan deformasimultáneay/oalgunosestánconectadossólounaspocas horas al día, es evidente que la solución de la corrección distribuida resulta demasiado costosa,quedandodurantelargosperíodosinutilizadosmuchosde los condensadores instalados. ortanto,elusodeunúnicosistemadecorrecciónenelpuntoinicialde P la instalación permite reducir notablemente la suma de potencias de los condensadores instalados. En este tipo de corrección centralizada se utilizan complejos automatismos para adaptar la potencia reactiva que entregan las baterías de condensadores a la demanda de la instalación en cada momento. ara esto se utiliza un sistema de detección varimétrico ( Contadorde P energíareactiva)ydeunreguladordelfactordepotencia,permitelainserción o la desconexión automática de los diferentes escalones de baterías. 1.6 Energía eléctrica alterna trifásica. astaahoranoshemosreferidoalacorrientealternacondoshilos(ida H y retorno), conocido por sistema monofásico(unúnicoconductordeida).Sin embargo, la inmensa mayoría de sistemas de generación, transporte y distribución de energía utilizan sistemas trifásicos ( tres conductores de ida) también la mayoría de cargas de potencia y casi todas depotenciasgrandes son trifásicas. En la actualidad una red de distribución de energía eléctrica con dos c onductores, es insuficiente en muchos casos debido al gran consumo de energía actual y a las distancias desde las zonas de generación hasta las zonas de consumo. A partir de unos 10Kw de potencia prevista en una instalación, deberíamos plantearnos utilizar un sistema trifásico. stesistematrifásicopermitetenerdosnivelesdetensiónnormalizados, E que son 230V para el sistema monofásico (1Ø) el cual utiliza una fase, un Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página26 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES eutro, y un conductor de tierras de protección ante derivaciones también n llamado tierra de herrajes, y por otro lado tenemos 400V para el sistema trifásico (3Ø) que según sea el sistema de consumo podemos tener:.- Sistema trifásico equilibrado (3Ø): Utiliza tres fasesdenominadas(R,S,T)o(L1, L2, L3 ) yunconductor de tierras de protecciónantederivaciones,tambiénllamadotierradeherrajes. Este sistema solo lo vamos a encontrar en motores trifásicos, por tanto, este tipo de motores no llevan neutro. Las condiciones para que un sistema trifásico se considere equilibrado son: 1.- La intensidad en las tres fases tienequeserlamismaIL1 = IL 2= IL3. 2.- Los Cos φ de cadaunadelasfasestambiéndebenserlos mismos Cos φL1= Cos φL2 = Cos φL3. Si solo se cumplen estas dos condiciones, la intensidad del conductor neutro es 0..- Sistema trifásico desequilibrado (3Ø): Utiliza tres fasesdenominadas(R,S,T)o(L1, L2, L3 ) yunconductor detierrasdeprotecciónantederivaciones,tambiénllamadotierradeherrajesy unconductordeneutro.Estesistemasueleserelmáshabitual,debidoaquela gran mayoría de las instalaciones suelen estar desequilibradas. Las condiciones para que un sistema trifásico se considere desequilibrado es que se cumpla alguna de estas dos condiciones: .- La intensidad en las tres fases son distintas IL1 ≠ IL2 ≠IL3. 1 2.- Los Cos φ de cada una de las fases también son distintos os φL1≠ Cos φL2 ≠ Cos φL3. C Si algunadelasdoscondicionesnosecumpleestaremosante un sistema trifásico desequilibrado. or otro lado existen unos colores normalizados para cada uno de P los conductores en los sistemas trifásicos. .- Fase R o L1 será de color negro. .- Fase S o L2 será de color marrón. .- Fase T o L3 será de color gris. .- Neutro N será siempre de color azul. .- Tierra de herrajes o protección será siempre amarillo – verde. 1.6.1.- Tensión trifásica. .- Tensión simple y tensión compuesta. ara poder diferenciar la tensión existente entre los distintos P conductores de un sistema trifásico, se indica los siguientes criterios: Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página27 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES .-Latensiónexistenteentrefasessellamatensióncompuesta(Uc)o tensión de línea ( Ul)..- La tensión existente entre cualquier fase y el conductor neutro se llamatensión simple ( Us)otensión de fase ( Uf). 1.6.2.- Formas de conexión en un sistema trifásico. xisten dos formas de acoplar en corriente alterna: E .- Acoplamiento en estrella. Se realiza uniendo entre sí todos los finales de las tres bobinas ( X,Y,Z), mientrasquelosprincipios(U,V,W),seconectanalosconductoresde lalíneadedistribucióndelasiguienteformaL1 conU,L2 conV,L3 conW,taly como se indica en la figura. Existen dos posibilidades para conectar la carga a un sistema trifásico;.- Entre fase y neutro. .- Entre dos fases. Escoger entre uno u otro dependerá de la tensión nominal de los receptoresy de latensión de la red. Conexión Circuito trifásico equilibrado. En este caso al ser un sistema equilibrado la intensidad que circularáporelneutroseráigualalasumavectorialdelastresintensidadesde Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página28 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES fase y cuyo resultado es cero, es decir las intensidades que circulan por las fases se anulan entre sí, al iguales y desfasadas 120º grados eléctricos. Las condiciones que definen este sistema trifásico en estrella son: .-Lasintensidadessimplesodefasesonigualesalasintensidades de la línea ( e iguales entre sí en un sistema equilibrado). I(fase) = I(Línea). .- Las tensiones compuestas o delíneason 3v eceslastensiones simplesodefase(eigualesenunsistematrifásicoequilibrado).U(Línea) = 3. U(Fase). lpuntodeuniónX,Y,Zdelastresfasessellamapuntoneutroartificial A o centro de la estrella y en este caso de un sistema trifásico equilibrado, la intensidad que circula por el neutro es cero. Conexión Circuito trifásico desequilibrado. n el caso de estrella desequilibrada es fundamental elconductor E neutro, ya que las intensidades de fasenosonlasmismas,porquecadafase tiene una impedancia distinta. Esto origina que la suma vectorial de las intensidades ya no sea cero, y por tanto circula la diferencia de intensidad por el conductor neutro. n instalaciones eléctricas en “tierra” el neutro juega un papel E fundamental debido a que como hemos visto absorbe la diferencia de intensidaddelasfases,yademásmantieneconstantelatensiónentrefasesy neutro, independientemente del consumo de cada una de ellas, es decir, siempre va a mantener la relaciónU(Línea) = 3. U(Fase). ste neutro va conectado a un sistema de tierra, independiente ( E separadomásde15metrosdedistancia)delatierradeherrajes,paraquede este modo cualquierderivaciónatierradeherrajesnopueda“retornar”porel conductor neutro a la instalación. Módulo: Organización del mantenimiento y montaje de instalaciones y sistemas eléctricos de buques y embarcaciones. Página29 TÉCNICO SUPERIOR EN ORGANIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE BUQUES Y EMBARCACIONES emos dicho que elneutromantienelatensiónentrefaseyneutro, H siempreconstante,independientementedelaimpedanciaquetengacadafase, pero¿quéocurriríasiserompieseoseabrieseeseconductorneutroenalgún punto entre el centro de la estrella y el sistema de tierras?. Para explicar esta situación observaremos el siguiente esquema: En este caso la tensión UL1 de la fase L1 sufre una sub-tensión debido a la sobrecarga que posee. Por el contrario la tensión UL3 de la fase L3 , que es la de menor c onsumo,seencontrarásometidaaunasobretensión.Decirquelastensiones compuestas o de línea permanecen con su valor nominal, esdecirnoseven afectadas por estas variaciones de tensión. En este caso la tensión UL1 de la fase L1 sufre una sub-tensión debido a la sobrecarga que posee. Por el contrario la tensión UL3 de la fase L3 , que es la de menor c onsumo,seencontrarásometidaaunasobretensión.Decirquelastensiones compuestas o de línea permanecen con su valor nominal, esdecirnoseven afectadas por estas variaciones de tensión..- Acoplamiento en triángulo. Se realiza uniendo el final de una bobina, con el principio?
