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Ingeniería Mecánica Eléctrica
Universidad Veracruzana
“INSTALACIÓN DE CORRIENTE REGULADA PARA LOS
LABORATORIOS DE FÍSICA E INVESTIGACIÓN DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA.”
TESIS
QUE PARA APROBAR LA EXPERIENCIA RECEPCIONAL
DEL PROGRAMA DE:
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
PRESENTAN:
Ramirez Martinez Lucio
Vázquez Molina Angel Ricardo
ASESOR:
ING. Hugo Ismael Noble Pérez
Coatzacoalcos, Ver. Febrero 2010.
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AGRADECIMIENTOS
A Dios:
Por darme vida, salud, sabiduría y luz para terminar mis estudios profesionales.
A MIS PADRES Y FAMILIARES:
Por darme todo su apoyo (moral y económico) incondicional durante todos
estos años, que sus mayores deseos es ver la superación y el bienestar de sus
hijos. Que han dado lo mejor de si día a día desde que nací sin importarle el
sacrificio que deban hacer simplemente con la finalidad de brindarnos un futuro
mejor al que ellos tuvieron. También por haberme apoyado en los buenos o
malos momentos en mi etapa como estudiante, y por haberme dado los
consejos que en su momento necesitaba.
A MIS AMIGOS:
Por la amistad incondicional
que siempre me han brindaron durante todos
estos años.
A MI ASESOR DE TESIS:
AL ING. HUGO ISMAEL NOBLE PEREZ
Por sus atenciones y consejos como profesor y como ser humano, por haberme
brindado algunos de sus conocimientos, que mas adelante me servirán para
desempeñarme en la vida como profesional y por apoyarme en la realización
de este trabajo en base a su experiencia en el ámbito escolar y laboral.
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A MIS SINODALES:
ING. CIRO CASTILLO PEREZ
MC. ALFREDO GONZALES FUENTE VILLA
Por brindarme los conocimientos necesarios en cada una de las
materias impartidas a lo largo de la vida estudiantil, y por su
participación en la elaboración de este trabajo.
A MIS PROFESORES:
Por haberme enseñado lo indispensable de cada una de las materias impartidas
y por haberme regalado algunas de sus experiencias en sus vidas tanto
profesionales como sociales que considero que son de mucha importancia para
iniciar mi vida profesional
A TODOS Y CADA UNO DE USTEDES MUCHAS GRACIAS.
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INDICE
Introducción----------------------------------------------------------------------------------------1
Justificación-----------------------------------------------------------------------------------------3
Problemática actual ------------------------------------------------------------------------------4
Impacto ambiental---------------------------------------------------------------------------------4
Objetivo general, objetivos específicos, hipótesis general -----------------------------5
CAPÍTULO I. ASPECTO TÉCNICO Y GENERALIDADES.
1.1
Conceptos generales ----------------------------------------------------------------------7
1.2
Concepto de regulador de voltaje -----------------------------------------12
1.2.1 Principios de funcionamiento-------------------------------------------------12
1.2.2 Beneficios de contar con un regulador de voltaje-----------------------14
1.2.3 Regulador adecuado-----------------------------------------------------------14
CAPITULO II. FUNCIONAMIENTO Y TIPOS DE REGULADORES DE VOLTAJE.
2.1
Funcionamiento -----------------------------------------------------------------------------17
2.1.1 Necesidad de regulación-------------------------------------------------------------18
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2.2
Símbolo, definición de reguladores de tensión -----------------------------------------19
2.3
Reguladores electromecánicos --------------------------------------------------------23
2.4
Red de reguladores ----------------------------------------------------------------------------26
2.5
Coil rotación del regulador de voltaje de CA ---------------------------------------------27
2.6
Estabilizadores de voltaje de CA.------------------------------------------------------------28
2.7 Reguladores activos -------------------------------------------------------------------31
2.7.1 Reguladores lineales ------------------------------------------------------------------32
2.7.2 Reguladores de conmutación---------------------------------------------------------33
2.8 Comparando lineales y reguladores reconmutación--------------------------------------34
2.9 Reguladores SCR---------------------------------------------------------------------------------35
2.10 Combinación (híbrido) reguladores -----------------------------------------------------------35
CAPÍTULO III. OPERACIÓN DEL REGULADOR VOGAR Y PUESTA A TIERRA.
3.1 Regulador vogar-------------------------------------------------------------------------------------37
3.2 Recomendaciones para una operación segura y eficiente del regulador------------38
3.3 Normas de seguridad del regulador vogar----------------------------------------------------39
3.4 Criterios establecidos por ANCE---------------------------------------------------------------41
3.5 Objetivo y elementos de un regulador de voltaje vogar----------------------------------43
3.5.1 Elementos del acondicionador de voltaje---------------------------------------44
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3.6 Características del regulador--------------------------------------------------------------------45
3.7 Diagrama de regulación---------------------------------------------------------------------------46
3.8 Conexión del regulador de voltaje vogar------------------------------------------------------48
3.8.1 Configuración de una instalación eléctrica básica----------------------------49
3.9 Puesta en marcha y encendido del regulador vogar---------------------------------------50
3.10 Mantenimiento y recomendaciones del regulador vogar -------------------------------52
3.11 Cuadros de posibles soluciones a fallas. ---------------------------------------------------54
3.12 Sistemas de puesta a tierra.--------------------------------------------------------------------55
3.13 Puesta a tierra de equipos electrónicos -----------------------------------------------------58
3.14 Esquemas y Disposiciones de Conexión a Tierra-----------------------------------------59
3.14.1 Esquema convencional--------------------------------------------------------------59
3.14.2 Esquema de tierra aislada ----------------------------------------------------------62
3.14.3 Esquema de tierra aislada total ----------------------------------------------------68
3.14.4 Esquema de malla de referencia---------------------------------------------------70
3.15 Valores puesta a tierra adecuada en base a la NOM 001------------------------------71
3.15.1 Secretaria del trabajo y previsión social------------------------------------------72
3.16 Consideraciones finales -------------------------------------------------------------------------75
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CAPITULO IV. INSTALACIÓN DE CORRIENTE REGULADA DE LOS
LABORATORIOS DE INVESTIGACIÓN Y DE FISICA DE LA UNIVERSIDAD
VERACRUZANA CAMPUS COATZACOALCOS.
4.1
Localización y orientación de los laboratorios de investigación y de física.-------77
4.1.1 Plano de distribución eléctrica de los laboratorios. ----------------------------78
4.2
Cuadro de cargas reguladas de los laboratorios de física y de investigación----79
4.3
Diagrama unifilar General.---------------------------------------------------------------------80
4.4
Calculo para la selección de regulador adecuado.--------------------------------------81
4.4.1 Selección de regulador adecuado---------------------------------------------------83
4.4.2 Herramientas útiles para la selección----------------------------------------------85
4.5
Características de funcionalidad del regulador Vogar.--------------------------------86
4.6
Especificaciones del regulador empleado.------------------------------------------------87
4.7
Calculo de calibre de los conductores de alimentación al regulador.--------------89
4.7.1 Calculo por corriente-------------------------------------------------------------------89
4.7.2 Por caída de tensión--------------------------------------------------------------------92
4.7.3 Calculo del diámetro de la tubería a utilizar --------------------------------------93
Conclusiones----------------------------------------------------------------------------------------94
Recomendaciones.---------------------------------------------------------------------------------96
Bibliografía--------------------------------------------------------------------------------------------99
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INTRODUCCIÓN
Actualmente la ciencia y la tecnología se han desarrollado rápidamente en las
últimas décadas. En poco tiempo, se ha visto la necesidad de aportar diseños
de instalaciones eléctricas de corriente regulada a la vida diaria, ya que nos
brinda mejores protecciones contra los cambios climatológicos y posibles fallas
en el servicio de la compañía suministradora también nos permite ahorrar
energía eléctrica y dinero y contribuir al cuidado del planeta.
La corriente regulada es un método de protección a equipos electrónicos e
instalaciones eléctricas completas, aparatos o equipo eléctrico sofisticado,
fabricas, entre otros.
También es excelente en el ahorro de energía eléctrica, Elimina los recursos
económicos gastados innecesariamente, aprovechando todo el potencial
instalado: recursos técnicos, humanos, materiales, y de tiempo. Incremento en
la productividad y eficiencia del sistema protegido así como aumento de la vida
útil de sus equipos.
Este trabajo, el cual lleva por título: “INSTALACION DE CORRIENTE
REGULADA PARA LOS LABORATORIOS DE FISICA E INVESTIGACION DE
LA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA.”
Se elaboro con tres objetivos principales:
1. Qué las industrias, comercios y escuelas dispongan de información útil de
cómo realizar una instalación de corriente regulada.
2. Promover en la universidad veracruzana proyectos de instalación de corriente
regulada.
3.- Vincular al alumno con la investigación de nuevas formas de ahorro de
energía para armonizar con la naturaleza y contribuir en la economía.
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Este trabajo, se estructuró en cuatro capítulos de tal forma que se entienda
Con claridad los temas aquí presentados.
Los capítulos son:
Capítulo 1. – Aspecto técnico y generalidades
En este capítulo mencionaremos los aspectos técnicos de la corriente regulada,
su historia conceptos y algunas definiciones pertinentes.
Capitulo 2.- Funcionamiento y tipo de reguladores de voltaje
En este capítulo detallaremos los tipos de reguladores y sus diferentes
características y su funcionalidad.
Capitulo 3.-operación del regulador vogar y puestas a tierra.
Este capitulo lo desarrollamos de tal manera que sea como una guía practica
que nos muestra cómo opera el regulador vogar y algunas recomendaciones
al instalar el regulador de voltaje además de la instalación de puesta tierra del
equipo.
Capítulo 4 – instalación de corriente regulada de los laboratorios de
investigación y de física de la universidad veracruzana campus Coatzacoalcos.
En este capitulo Presentaremos un ejemplo de una instalación real que se llevo
acabo en la universidad veracruzana campus Coatzacoalcos en el laboratorio
de investigación y de física de la universidad veracruzana.
Es conveniente indicar el cálculo de la instalación ya que así podemos definir
que tipo de regulador y los calibres de los conductores que debe de llevar la
instalación eléctrica.
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JUSTIFICACIÓN
En la ciudad de México existe un escaso conocimiento de los beneficios
de contar con una instalación de corriente regulada, para la mayoría de los
mexicanos la electricidad es algo que siempre esta disponible en los hogares,
sin conocer toda la infraestructura que hay de tras de cada instalación, que en
la mayoría de los casos estas instalaciones pueden ser afectadas por factores
climatológicos o de cualquier otro tipo de índole, Por ello es que mostramos de
manera simplificada al ojo del alumno y del ciudadano común un ejemplo real
de una instalación de corriente
regulada tomando como ejemplo las
instalaciones reguladas de los laboratorios de energía y física de la universidad
veracruzana campus Coatzacoalcos.
Es por eso que se presenta la posibilidad de y realizar este trabajo ya que
mediante el podemos impulsar el uso de instalaciones de corriente regulada,
que son de gran importancia en lugares como los laboratorios, hospitales,
palacios de justicia, escuelas bancos etc. Donde se maneja información
preciada y equipo que contienen tarjetas electrónicas que están expuestos alas
inclemencias del tiempo o a las fallas de la infraestructura eléctrica de la
compañía suministradora, es importante conocer que estas instalaciones no son
muy difíciles de llevar a cabo como normalmente se creé, y es mas importante
saber que contar con una instalación de corriente regulada no solo protege a los
equipos si no también cuando es correctamente instalada siguiendo las normas
y haciendo los cálculos pertinentes puede brindarnos buenos rendimientos en
cuanto al consumo de energía eléctrica.
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PROBLEMÁTICA ACTUAL
Hoy en día la mayoría de los equipos eléctricos y electrónicos
contienen
tarjetas electrónicas que son susceptibles de dañarse por una variación de
voltaje por lo que surgió la necesidad de hacer uso de instalaciones de
corriente regulada.
Esto fue razón suficiente para proponer las instalaciones de corriente regulada,
con la finalidad de que las nuevas generaciones y los que actualmente son
estudiantes de ingeniería, tengan un panorama mas claro acerca de los
beneficios que brindan este tipo de protecciones tanto para los equipos como
para los usuarios
IMPACTO AMBIENTAL
No tiene impacto ambiental debido a que todos los materiales de desechos son
almacenados para venderlos a plantas recicladoras.
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OBJETIVO GENERAL
Realizar una guía práctica que sirva de consulta para el alumnado, basándose
en un ejemplo real que muestra detalladamente
la instalación de corriente
regulada de los laboratorios de física y de investigación
de la universidad
veracruzana campus Coatzacoalcos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Establecer los principios teóricos de reguladores de voltaje.
Desarrollar el análisis de la importancia de realizar una instalación de
corriente regulada y como afecta económicamente a la sociedad.
Realizar los cálculos necesarios para la correcta instalación del sistema
de regulación.
Apegarse a las normas oficiales mexicanas.
Desarrollo de un ejemplo real de la instalación que se llevo acabo en la
universidad veracruzana campus Coatzacoalcos en el laboratorio de
investigación y de física.
HIPÓTESIS GENERAL
Este trabajo puede dar a conocer algunos de los requerimientos para llevar a
cabo una instalación de corriente regulada a los alumnos de la Carrera de
Ingeniería Mecánica Eléctrica de la Universidad Veracruzana Campus
Coatzacoalcos
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CAPÍTULO I
ASPECTO TÉCNICO Y GENERALIDADES
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1.1 Conceptos generales.
Definiciones generales NOM 001 sede 2005 aplicables a este tema articulo
100.
Acometida: Conductores de acometida que conecta la red del suministrador al
alambrado del inmueble a servir.
Alimentador: Todos los conductores de un circuito entre el equipo de
acometida o la fuente de un sistema
Derivado separadamente u otra fuente de alimentación y el dispositivo final de
protección contra sobrecorriente del circuito derivado.
Aparato eléctrico: Equipo de utilización, generalmente no industrial, que se
fabrica en tamaños normalizados y que se instala o conecta como una unidad
para realizar una o más funciones, como lavar ropa, acondicionar aire, mezclar
alimentos, freír, etcétera.
A tierra: Conexión conductora, intencionada o accidental, entre un circuito o
equipo eléctrico y el terreno natural o algún cuerpo conductor que sirva como
tal.
Capacidad de conducción de corriente: Corriente eléctrica expresada en
amperes (A), que un conductor eléctrico puede conducir continuamente, bajo
condiciones de uso, sin exceder su temperatura nominal.
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Carga continua: Aquella con la que se espera que la corriente eléctrica
máxima continúe circulando durante tres horas o más.
Circuito derivado de uso general: Circuito derivado que alimenta a diversas
salidas para alumbrado y aparatos eléctricos.
Circuito derivado individual: Circuito derivado que alimenta a un solo equipo
de utilización.
Conductor del electrodo de puesta a tierra: Conductor utilizado para
conectar el electrodo de puesta a tierra al conductor de puesta a tierra del
equipo, al conductor puesto a tierra o a ambos, del circuito en el equipo de
acometida o en la fuente de un sistema derivado separado.
Conductor desnudo: Conductor que no tiene ningún tipo de cubierta o
aislamiento eléctrico.
Conductor de puesta a tierra: Conductor utilizado para conectar un equipo o
el circuito puesto a tierra de un sistema de alambrado al electrodo o electrodos
de puesta a tierra.
Conductor de puesta a tierra de los equipos: Conductor utilizado para
conectar las partes metálicas no-conductoras de corriente eléctrica de los
equipos, canalizaciones y otras envolventes al conductor del sistema puesto a
tierra, al conductor del electrodo de puesta a tierra o ambos, en los equipos de
acometida o en el punto de origen de un sistema derivado separado.
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Interruptor automático: Dispositivo diseñado para abrir y cerrar un circuito ya
sea por medios no-automáticos y para abrir el circuito automáticamente a una
sobrecorriente en condiciones predeterminadas, sin dañarse a sí mismo,
cuando se aplica apropiadamente dentro de su valor nominal.
Interruptor de circuito por falla a tierra: Dispositivo diseñado para la
protección de personas, que funciona para des energizar un circuito o parte del
mismo, dentro de un período determinado, cuando una corriente eléctrica a
tierra excede un valor predeterminado, menor al necesario para accionar el
dispositivo de protección contra sobrecorriente del circuito de alimentación.
Protección de falla a tierra de equipos: Sistema diseñado para dar protección
a los equipos contra daños por corrientes de falla entre línea y tierra, que hacen
funcionar un medio de desconexión que desconecta los conductores no-puestos
a tierra del circuito afectado. Esta protección es activada a niveles de corriente
eléctrica inferiores a los necesarios para proteger a los conductores contra
daños mediante la operación de un dispositivo de protección contra
sobrecorriente del circuito alimentador.
Puesto a tierra eficazmente: Conectado al terreno natural intencionalmente a
través de una conexión o conexiones a tierra que tengan una impedancia
suficientemente baja y capacidad de conducción de corriente, que prevengan la
formación de tensiones eléctricas peligrosas a las personas o a los equipos
conectados.
Sobrecarga: Funcionamiento de un equipo excediendo su capacidad nominal,
de plena carga, o de un conductor que excede su capacidad de conducción de
corriente nominal, cuando tal funcionamiento, al persistir por suficiente tiempo
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Puede causar daños o sobrecalentamiento peligroso. Una falla, tal como un
cortocircuito o una falla a tierra, no es una sobrecarga (véase Sobrecorriente).
Sobrecorriente: Cualquier corriente eléctrica en exceso del valor nominal de
los equipos o de la capacidad de conducción de corriente de un conductor. La
sobrecorriente puede ser causada por una sobrecarga (véase definición de
"sobrecarga"), un cortocircuito o una falla a tierra.
Tablero de distribución: Panel grande sencillo, estructura o conjunto de
paneles donde se montan, ya sea por el frente, por la parte posterior, o en
ambos lados,
Los tableros de distribución de fuerza son accesibles generalmente por la parte
frontal y la posterior, y no están previstos para ser instalados dentro de
gabinetes.
Tensión eléctrica a tierra: En los circuitos puestos a tierra, es la tensión
eléctrica entre un conductor dado y aquel punto o el conductor del circuito que
es puesto a tierra. En circuitos no-puestos a tierra, es la mayor diferencia de
potencial entre un conductor determinado y otro conductor de referencia del
circuito.
Tensiones eléctricas. A lo largo de esta NOM, las tensiones eléctricas
consideradas deben ser aquellas a las que funcionan los circuitos. La tensión
eléctrica nominal de un equipo eléctrico no debe ser inferior a la tensión
eléctrica real del circuito al que está conectado.
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Tensión eléctrica nominal. Es el valor asignado a un sistema, parte de un
sistema, un equipo o a cualquier otro elemento y al cual se refieren ciertas
características de operación o comportamiento de éstos.
Fusible: Dispositivo de protección contra sobrecorriente con una parte que se
funde cuando se calienta por el paso de una sobrecorriente que circule a través
de ella e interrumpe el paso de la corriente eléctrica en un tiempo determinado.
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1.2 Concepto de regulador de voltaje
Un regulador de Voltaje (también llamado estabilizador de voltaje o
acondicionador de voltaje) es un equipo eléctrico que acepta una tensión de
voltaje variable a la entrada, dentro de un parámetro predeterminado y
mantiene a la salida una tensión constante (regulada).
Existen diversos tipos de reguladores de voltaje, los más comunes son de dos
tipos: para uso domestico o industrial. Los primeros son utilizados en su
mayoría para proteger equipo de cómputo, video, o electrodomésticos. Los
segundos protegen instalaciones eléctricas completas, aparatos o equipo
eléctrico sofisticado, fabricas, entre otros. El costo de un regulador de voltaje
estará determinado en la mayoría de los casos por su calidad y vida útil en
funcionamiento continuo.
1.2.1 Principios de funcionamiento
Existen diversos tipos de reguladores en el mercado, los cuales se clasifican de
acuerdo al principio de regulación que utilizan. Los más importantes son:
Los reguladores electromecánicos basan su principio de funcionamiento
en un auto transformador de columna, sobre la cual se dispone un cursor
accionado por un servomotor, que en su recorrido suma o resta espiras.
Este movimiento de auto ajuste es controlado por un comando
electrónico, que se activa cada vez que la tensión de salida se desvía de
su valor de calibración, ajustándose automáticamente y con ello
mantiene permanentemente el voltaje de salida estable.
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Las ventajas que ofrece este principio son que cuenta con una alta
precisión de voltaje +/- 1.5% y eficiencia del 99%, teniendo capacidad de
sobrecarga de hasta 500% sin generación de contenido armónico.
Además su vida útil es mayor a 25 años en funcionamiento continuo a
plena carga por su diseño, tecnología y robustez.
Los reguladores electrónicos o a veces llamados acondicionadores,
utilizan microprocesadores para regular el voltaje de manera monofásica.
Su tiempo de respuesta y velocidad de regulación son muy rápidos
además de ser económicos en comparación a los otros tipos. Los rangos
de voltaje de entrada son reducidos y la precisión del voltaje de salida es
de +/- 3% a +/- 5%. Además su diseño propicia que se desconecten para
autoprotegerse en condiciones extremas de alto y bajo voltaje tendiendo
a fallar y generando costos de mantenimiento, si es que pueden ser
reparados, lo que puede ser muy costoso o en otras palabras, los
convierte en productos de corta duración.
Los reguladores ferrosonantes son diseñados para proveer voltaje
regulado a través de un núcleo el cual esta magnéticamente saturado a
determinado voltaje y frecuencia. Los problemas se hacen claros al
generar armónicos, siendo muy sensibles a cambios de frecuencia y
teniendo una eficiencia del 70-80%. Ello significará que solamente por
tener al regulador conectado va a consumir en promedio 15-25% de su
capacidad. Energía que pagara el usuario además de provocar
calentamiento lo que reducirá la vida útil del mismo.
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1.2.2 Beneficios de contar con un Regulador de Voltaje
1. Funcionamiento permanente y seguro de todos sus equipos, las
variaciones de voltaje de la red eléctrica no afectarán el funcionamiento,
la calidad de sus procesos y tiempo de fabricación.
2. Eliminar
los
recursos
económicos
gastados
innecesariamente,
aprovechando todo el potencial instalado: recursos técnicos, humanos,
materiales, y de tiempo.
3. Incremento en la productividad y eficiencia del sistema protegido así
como aumento de la vida útil de sus equipos.
1.2.3 Regulador adecuado
La capacidad de los reguladores se mide en kVA. Para seleccionar el equipo
que Usted necesita será necesario conocer cuatro puntos importantes:
1. Voltaje de entrada o alimentación de los equipos a proteger: Es la
tensión de salida del regulador y de entrada que requerirá su maquinaria,
equipos o instalaciones para su correcto funcionamiento. Puede ser
localizado en la placa de datos o manual de instalación del equipo o
maquinaria a proteger. La tensión de la red eléctrica variará de un país a
otro así como el voltaje de alimentación de sus equipos dependiendo de
su origen.
2. Consumo de los equipos: Datos localizados en la placa de datos o
manual de instalación del equipo o maquinaria, puede estar expresado
en: - Watts para equipos monofásicos y Kilowatts en sistemas trifásicos
(1 kW= 1000 watts) - Amperes - HP
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3. Campo de regulación del equipo: Es la capacidad que tiene el
regulador de corregir las variaciones de voltaje de la línea eléctrica.
Cuando el campo de regulación es insuficiente podemos fabricar un
equipo con un rango adecuado a la necesidad. Para este caso es
necesario monitorear o graficar la línea de alimentación para determinar
los limites máximo y mínimo de variación de la línea.
4. Número de fases de alimentación de los mismos: Se determina a
través de la placa de datos o manual de instalación del equipo o
maquinaria a proteger. Los sistemas eléctricos convencionales pueden
ser: - Monofásicos - Bifásicos con neutro - Bifásicos sin neutro (para
equipos monofásicos de 220 V) - Trifásicos
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CAPITULO II
FUNCIONAMIENTO Y TIPOS DE
REGULADORES DE VOLTAJE
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2.1 Funcionamiento
Un regulador de tensión eleva o disminuye la corriente para que el voltaje sea
estable, es decir, para que el flujo de voltaje llegue a un aparato sin
irregularidades. Esto, a diferencia de un "supresor de picos" el cual únicamente
evita los sobre voltajes repentinos (picos). Un regulador de voltaje puede o no
incluir un supresor de picos.
Cuando el voltaje excede cierto límite establecido en el protector de picos es
desviado hacia una línea a tierra, evitando así que se dañe el aparato eléctrico
delicado.
Un protector de picos consta de los siguientes componentes:
Un fusible o un protector termomagnético que desconecta el circuito
cuando se está sobrepasando el límite de voltaje, o en caso de una
descarga.
Un transformador.
Resistencia variable.
Diodo Zener también conocido como diodo de supresión de voltaje.
Estos aparatos se utilizan desde hace ya mucho tiempo, sólo que era común
verlos protegiendo los televisores. Actualmente es normal verlos en los equipos
de cómputo. A un regulador de voltaje ya conectado con el ordenador, no se le
debe conectar ninguna otra cosa, por ejemplo si le conectamos una aspiradora
se quemará el fusible del regulador en cuanto la encendamos, si una cantidad
así llega a la computadora, lo menos que pasaría sería que la fuente o la tarjeta
madre se quemaran.
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2.1.1 Necesidad de regulación
La tensión que llega a las tomas de corriente de los hogares, no es adecuada,
en general, para alimentar los aparatos electrónicos, ya que es una tensión
cuyo valor y sentido de circulación cambia periódicamente. La mayoría de los
circuitos electrónicos necesitan una tensión de menor amplitud y valor continuo
en el tiempo.
Lo primero que se hace es reducir esta tensión con un transformador, después
se rectifica para que circule en un solo sentido, y luego se añade un filtro que
absorberá las variaciones de tensión; todos estos bloques componen la fuente
de alimentación regulada básica. Para circuitos más sensibles o para dar una
alimentación de mayor calidad, se hace necesaria la inserción en la fuente de
alimentación del bloque regulador de tensión, el cual va a proporcionar una
tensión constante, además de disminuir el pequeño rizado que queda en la
tensión tras pasar por el filtro.
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2.2 Símbolo en electrónica y concepto básico de un Regulador
de voltaje.
Símbolo electrónica para el regulador de voltaje
Un regulador de tensión es un regulador eléctrico diseñado para mantener
automáticamente una nivel de tensión constante.
Se puede utilizar un mecanismo electromecánico, los componentes electrónicos
o pasivos o activos. Dependiendo del diseño, puede ser utilizado para regular
una o más voltajes de CA o de CC.
Con la excepción de algunos reguladores antiguos, todos los modernos
reguladores de voltaje electrónicos operan mediante la comparación de la
tensión de salida real a la tensión de algunos internos de referencia fija.
Cualquier diferencia se amplifica y se utiliza para controlar el elemento de
regulación de tal manera que se reduzca el error de tensión.
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El aumento de la ganancia de lazo abierto tiende a aumentar la precisión de
regulación, pero reduce la estabilidad (evita la oscilación). También habrá un
equilibrio entre la estabilidad y la velocidad de la respuesta a los cambios.
Si la tensión de salida es demasiado baja (tal vez debido a la tensión de entrada
de la reducción o aumento de la corriente de carga), se ordenó el elemento de
regulación, hasta cierto punto, para producir una tensión de salida - dejando
caer menos de la tensión de o para llamar la corriente de entrada por períodos
más largos (impulso de tipo cambio de los reguladores).
Si el voltaje de salida es demasiado alto, el elemento de regulación
normalmente se reordenó a producir una tensión más baja.
Sin embargo, muchos reguladores tienen un exceso de protección actual, de
modo que todo abastecimiento actual se detiene (o limita la corriente de alguna
manera) si la corriente de salida es demasiada alta. Algunos reguladores
también se pueden cerrar si el voltaje de entrada está fuera de un determinado
alcance.
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El voltaje de salida sólo puede ser considerado más o menos constante, se
especifica mediante dos medidas:
Regulación de la carga es la variación de voltaje de salida para un
cambio dado en la corriente de carga (por ejemplo: "típicamente 15mV,
100mV máximo de las corrientes de carga entre 5 mA y 1,4 A, en alguna
temperatura y voltaje de entrada").
Reglamento de la línea o la regulación de entrada es el grado en que
los cambios de voltaje de salida con la entrada, las variaciones de
tensión - como proporción de la producción a cambio de entrada (por
ejemplo "típico 13mV / V"), o el cambio de tensión de salida sobre la
entrada especificada todo Rango de voltaje (por ejemplo, "más o menos
2% para los voltajes de entrada entre 90V y 260V, 50-60Hz).
Otros parámetros importantes son:
Coeficiente de temperatura de la tensión de salida es el cambio de la
tensión de salida con la temperatura (tal vez como promedio durante un
intervalo de temperaturas).
Precisión inicial de un regulador de voltaje (o simplemente "la
exactitud de tensión") refleja el error en el voltaje de salida de un
regulador fijo sin tener en cuenta la temperatura o los efectos del
envejecimiento sobre la exactitud de salida.
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-Voltaje de salida - la diferencia mínima entre el voltaje de entrada y voltaje de
salida para que el regulador aún puede proporcionar la corriente especificada.
-Una baja caída de salida, el regulador está diseñado para funcionar bien,
incluso con una fuente de entrada de sólo un voltio más o menos por encima de
la tensión de salida.
-Valores nominales máximos absolutos se definen los componentes del
regulador, especificando las corrientes de salida continua y pico que pueden
utilizarse (a veces limitada internamente), la tensión máxima de entrada, la
disipación de potencia máxima a una temperatura dada, etc.
-Salida de ruido (ruido blanco térmica) y la impedancia de salida dinámica
se puede especificar con gráficos en función de la frecuencia, mientras que el
ruido de flujo de salida (toma de corriente "zumbido" o cambiar el modo de
"control" de ruido) se puede administrar como pico a pico o tensiones RMS, o
en términos de su espectro.
-Consumo en reposo en un circuito regulador es la corriente consumida
internamente, no disponible a la carga, normalmente se mide como la corriente
de entrada, mientras que la carga no está conectada (y por tanto una fuente de
ineficiencia, y algunos reguladores lineales son, sorprendentemente, más
eficientes con la corriente muy baja).
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2.3 Reguladores electromecánicos
Muelle
Núcleo
El diseño de circuito para el regulador de tensión de un simple electromecánico.
Interior de un antiguo regulador de voltaje electromecánico.
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En los antiguos reguladores electromecánicos, la regulación de voltaje se
realiza fácilmente al enrollar el cable de detección para hacer un electroimán. El
campo magnético producido por la corriente atrae a un núcleo de hierro en
movimiento retenido bajo la tensión del muelle o de atracción gravitacional.
A Medida que aumenta la tensión, también lo hace el campo, el fortalecimiento
del campo magnético producido por la bobina y tirando el núcleo hacia el
campo. El imán está físicamente conectado a un interruptor de energía
mecánica, que se abre a medida de que el imán entra en el campo.
A medida que disminuye el voltaje, también lo hace el campo, la liberación de
la tensión del resorte o el peso del núcleo y provocando que se retraiga. Esto
cierra el interruptor y permite que el poder fluya una vez más.
Si el diseño del regulador mecánico es sensible a las fluctuaciones de voltaje
pequeño, el movimiento del núcleo del solenoide puede ser utilizado para mover
el selector a través de una serie de resistencias o bobinas del transformador
para el paso poco a poco la tensión de salida hacia arriba o abajo, o para rotar
la posición de una (moving-coil) bobina en movimiento al regulador AC.
A principios los generadores de automóviles y alternadores tenían un regulador
de tensión mecánica con uno, dos o tres relés y resistencias diferentes para
estabilizar la salida del generador en poco más de 6 o 12 V, independiente de la
rpm´s del motor o de la carga variable sobre el vehículo eléctrico sistema.
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Esencialmente, el relay (s) empleado en la modulación con pulso para regular
la salida del generador, el control de la corriente de excitación de llegar al
generador (o alternador) y de esta manera el control de la tensión de salida
producida.
Los reguladores utilizados para los generadores (pero no alternadores) también
desconecta el generador cuando no produce electricidad, lo que impide la
descarga de la batería, dentro del generador y tratar de ejecutarlo como un
motor.
Los diodos rectificadores en un alternador realizan esta función de forma
automática de manera que un relé específico no es necesario, lo que simplifica
considerablemente el diseño del regulador.
Los diseños más modernos ahora utilizan la tecnología de estado sólido
(transistores) para realizar la misma función de los relés en los reguladores
electromecánicos.
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2.4 Red de reguladores
Los reguladores electromecánicos se han utilizado también para regular el
voltaje en las líneas de distribución de CA de energía. Estos reguladores suelen
operar seleccionando la toma adecuada de un transformador con toma múltiple
Si la tensión de salida es demasiado baja, el conmutador cambia conexiones
para producir un mayor voltaje. Si la tensión de salida es demasiado alta, el
conmutador cambia conexiones para producir una tensión más baja.
Los controles
proporcionan una banda muerta en la que el controlador no
actúa, protege al controlador de cambios constantes o ajustes constantes de la
tensión que se requieren para alcanzar el objetivo deseado de tensión.
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2.5 Rotación de Bobina del regulador de voltaje de CA
Principios básicos de diseño y diagrama de circuito de la rotación de bobina del
regulador de voltaje de CA.
Se trata de un tipo más antiguo de regulador utilizado en la década de 1920 que
utiliza el principio de una bobina fija la posición de campo y una bobina de
segundo campo que se pueden girar sobre un eje en paralelo con la bobina fija.
Cuando la bobina móvil se coloca perpendicular a la bobina fija, las fuerzas
magnéticas que actúan sobre el equilibrio de la bobina móvil el uno al otro y la
tensión de salida no se modifica. La rotación de la bobina en un sentido o en
otro fuera de la posición central aumentará o disminuirá la tensión en la bobina
móvil secundaria.
Este tipo de regulador se puede automatizar a través de un mecanismo de
servo control para avanzar en la posición de la bobina móvil con el fin de
proporcionar incremento de la tensión o disminuir. Un mecanismo de frenado o
la relación de elevado apalancamiento se utiliza para mantener la bobina de
rotación en contra lugar de las poderosas fuerzas magnéticas que actúan sobre
la bobina móvil.
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2.6 Estabilizadores de voltaje de CA
Un estabilizador de tensión es un tipo de regulador de la red de hogares que
utiliza un autotransformador variable de forma continua para mantener una
salida de CA que es lo más cercano a la tensión de red estándar o normal como
sea posible, en condiciones de fluctuación.
Se utiliza un servomecanismo (o feedback negativo) para controlar la posición
de la llave (o limpia) del autotransformador, generalmente con un motor. Un
aumento de la tensión de la red provoca que la salida aumento, que a su vez
provoca el grifo (o limpia) para moverse en la dirección que reduce la salida
hacia la tensión nominal.
Un método alternativo es el uso de un tipo de saturación de transformador
llamado un transformador ferroresonant o transformador de tensión
constante.
Estos transformadores utilizan un circuito compuesto por un alto voltaje de
resonancia de liquidación y un condensador para producir una media de salida
casi constante con una potencia variable..
El enfoque ferroresonant es atractivo debido a su falta de componentes activos,
basándose en las características de saturación de la plaza del bucle del circuito
tanque para absorber las variaciones de tensión de entrada a la media.
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En los antiguos diseños de transformadores de ferroresonant había una salida
con un contenido de armónicos altos, llevando a una forma de onda de salida
distorsionada. Los dispositivos modernos son usados para construir una onda
senoidal perfecta. La acción ferroresonant es un limitador de flujo en lugar de un
regulador de tensión, pero con una frecuencia fija de suministro que puede
mantener casi constante la tensión media de salida, aun cuando la tensión de
entrada varía ampliamente.
Los transformadores de ferroresonant, que también son conocidos como
transformadores de voltaje constante (CVT) o ferros, también son buenos
supresores de sobretensión, ya que proporcionan un alto aislamiento y
protecciones inherentes cortocircuito.
Un transformador de ferroresonant puede funcionar con un rango de voltaje de
entrada ± 40% o más de la tensión nominal.
Factor de potencia de salida se mantiene en el rango de 0,96 o más de la mitad
a plena carga. Debido a que se regenera una onda de tensión de salida, la
distorsión de salida, que normalmente es inferior al 4%, es independiente de
cualquier distorsión de la tensión de entrada, incluyendo muescas.
Eficiencia a plena carga es típicamente en el rango de 89% a 93%. Sin
embargo, con cargas bajas, la eficiencia puede caer por debajo del 60% y sin
pérdidas de carga puede ser tan alta como 20%. La actual capacidad de limitar
también se convierte en una desventaja cuando una formación profesional
continua se utiliza en una aplicación con moderada a alta corriente de arranque,
como motores, transformadores o imanes
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En este caso, el CTV tiene que ser de buen
tamaño para adaptarse a la
corriente máxima, lo que le obliga a circular con cargas bajas y poca eficiencia.
El mantenimiento
necesario es mínimo ya que los Transformadores y
condensadores que pueden ser muy fiables.
Algunas unidades han incluido capacitores redundantes lo que produce que
varios capacitores fallaran en las inspecciones sin ningún efecto notable en el
rendimiento del dispositivo.
La Tensión de salida varía alrededor de 1,2% para el cambio cada 1% en la
frecuencia de suministro Por ejemplo, un cambio de 2 Hz de la frecuencia del
generador, que es muy grande, se traduce en un cambio de voltaje de salida de
sólo el 4%, que tiene poco efecto para la mayoría de las cargas.
Cuenta con un 100% una sola fase de poder, en el modo-switch de suministro
sin ningún tipo de requisito para la reducción, incluyendo todos los
componentes neutros.
La distorsión de entrada actual es inferior al 8% THD, aun cuando el suministro
de cargas no lineales con más de 100% THD actual.
Inconvenientes de CVT (transformadores de voltaje constante) son su mayor
tamaño, zumbido audible, y la generación de calor de alta.
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2.7 Reguladores activos
Los reguladores Activos emplean al menos un activo (amplificador) como
componente de un transistor o amplificador operacional.
La Derivación reguladores son a menudo (pero no siempre) pasivos y sencillo,
pero siempre ineficientes debido a que (esencialmente) de volcado de la
corriente del exceso no es necesario por la carga. Cuando más poder debe ser
suministrado, se usan circuitos más complejos. En general, estos reguladores
activa puede dividirse en varias clases:
Reguladores de la serie lineal
Reguladores de conmutación
Reguladores SCR
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2.7.1 Reguladores lineales
Regulador lineal
Reguladores lineales se basan en dispositivos que operan en su región lineal
(en contraste, un regulador de conmutación se basa en un dispositivo obligados
a actuar como un interruptor on / off).
En el pasado, uno o más tubos de vacío eran usados comúnmente como la
resistencia variable. Los diseños modernos utilizan uno o más transistores en
su lugar, tal vez dentro de un circuito integrado.
Los Diseños lineales tienen la ventaja de una salida muy "limpia" con poco
ruido introducido en su salida de CC, pero a menudo son mucho menos
eficientes y capaces de invertir el voltaje de entrada, como fuentes de
encendido.
Todos los reguladores lineales están disponibles como circuitos integrados.
Estos chips vienen en los tipos de tensión fija o ajustable.
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2.7.2 Reguladores de conmutación
Los Reguladores de conmutación cambian rápidamente un dispositivo de serie
dentro y fuera. El ciclo de servicio del conjunto de interruptores de carga de
establece cuánta carga se transfiere. Esto es controlado por un mecanismo de
retroalimentación similar a la de un regulador lineal.
Los Reguladores de conmutación también son capaces de generar voltajes de
salida que son superiores a la de entrada, o de polaridad opuesta - algo que no
es posible con un diseño lineal.
Al igual que los reguladores lineales, los reguladores de conmutación completa
también están disponibles o se encuentran como circuitos integrados.
A diferencia de los reguladores lineales, estos por lo general requieren de un
componente externo: una bobina que actúa como elemento de almacenamiento
de energía (Grandes inductores de valor tienden a ser físicamente grande en
relación con casi todos los otros tipos de componentes, por lo que rara vez son
fabricados dentro de los circuitos integrados y los reguladores IC - con algunas
excepciones.
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2.8 Comparando lineal vs reguladores de conmutación
Los dos tipos de reguladores tienen sus ventajas diferentes:
Reguladores lineales son mejores cuando se requiere la producción de
ruido bajo (y el ruido de RFI bajo radiada)
Reguladores lineales son mejores cuando se requiere una respuesta
rápida a perturbaciones de entrada y de salida.
A bajos niveles de potencia, reguladores lineales son más baratas y
ocupan menos impresos espacio placa de circuito.
Reguladores de conmutación son mejores cuando la eficiencia
energética es crítica (como en los ordenadores portátiles), con excepción
de reguladores lineales son más eficientes en un pequeño número de
casos (como el microprocesador de 5V a menudo en modo "dormido"
alimentado por una batería de 6V, si la complejidad de la conmutación de
circuitos y la capacidad de la unión, una corriente de carga de alta
corriente de reposo en el regulador de conmutación).
Reguladores de conmutación son necesarios cuando la fuente de
alimentación sólo es una tensión continua, y una tensión de salida es
obligatorio.
En altos niveles de poder (por encima de unos pocos vatios), reguladores
de conmutación son más baratos (por ejemplo, el costo de remover el
calor generado es menor).
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2.9 Reguladores SCR
Los Reguladores de potencia de
circuitos de alimentación de CA pueden
utilizar silicio rectificador controlado (SCR) como dispositivo de serie.
Cada vez que el voltaje de salida está por debajo del valor deseado, el SCR se
activa, permitiendo que la electricidad fluya en la carga hasta la tensión de red
AC pasa por cero (ponen fin al medio ciclo).
Los SCR tienen la ventaja de ser a la vez muy eficientes y muy simples, pero
no pueden terminar un medio ciclo en curso de conducción, no son capaces de
regulación de tensión muy precisos en respuesta a la rápida evolución de las
cargas.
2.10 Combinación (híbrido) reguladores
Muchas fuentes de poder utilizar más de un método de regulación en serie. Por
ejemplo, la salida de un regulador de conmutación puede ser más regulada por
un regulador lineal. El regulador de conmutación acepta una amplia gama de
voltajes de entrada y eficiente genera una (un poco ruidoso) ligeramente por
encima de la tensión de salida en última instancia deseada. Eso es seguido por
un regulador lineal que genera exactamente el voltaje deseado y elimina casi
todo el ruido generado por el regulador de conmutación. Otros diseños puede n
utilizar un regulador de SCR como "pre-regulador", seguido por otro tipo de
regulador Una manera eficaz de crear una variable de tensión, precisa de
suministro de potencia de salida es la combinación de un multi-transformador
con toma con un puesto lineal ajustable regulador.
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CAPITULO III
OPERACIÓN DEL REGULADOR VOGAR Y
PUESTA A TIERRA.
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3.1 Regulador Vogar
En la instalación de corriente regulada de la universidad veracruzana campus
Coatzacoalcos, que se tomo como ejemplo en el trabajo presentado, se empleó
un regulador de la marca vogar debido a sus grandes beneficios y a su enorme
eficiencia.
También hay que destacar su avanzada tecnología, seguridad, y la protección
de alta confiabilidad que ofrece, además de
desarrollados y fabricados por mexicanos y
que son productos que son
cumplen ampliamente con la
Norma oficial Mexicana y otros sistemas de calidad internacionales.
La marca vogar es muy reconocida por que desarrolla sus productos con una
selección cuidadosa de sus materiales, bajo un estricto control de calidad,
logrando a si obtener la seguridad que se requiere.
Además cuentan con una amplia experiencia en la resolución de problemas
originados por disturbios en redes eléctricas y a través de la investigación han
desarrollado productos de alta confiabilidad, comprobada con el apoyo y
servicio especializado en el momento que se requiera.
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3.2 Recomendaciones para una operación segura y eficiente
del regulador vogar.
1.- Para prevenir el riesgo de incendio, descarga eléctrica o corto circuito no
exponga su acondicionador a lluvia o humedad.
2.- El regulador tiene voltajes activos, aun estando apagado.
3.- No se debe abrir sin tomar las precauciones necesarias y desconectarlo
totalmente.
4.- Instalar la unidad de forma adecuada conforme al instructivo o manual de
operación.
5.- Evitar lugares con alta temperatura o con falta de ventilación, la temperatura
de operación que asegura un rendimiento satisfactorio es de 0 a 50°C.
6.- Pretéjalo de luz directa del sol y la intemperie.
7.- Protéjalo de polvos y productos químicos.
8.- Evitar lugares con vibraciones.
9.- Verificar que las conexiones estén solidamente apretadas evitando falsos
contactos en la instalación.
10.- Dejar espacio suficiente y fácil acceso para su revisión y mantenimiento.
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3.3 Normas de seguridad del regulador vogar
1.- Para garantizar la protección adecuada de los equipos que conecte a su
acondicionador es muy importante apegarse alas normas establecidas.
2.- El sistema eléctrico debe ser estrella (Y), es decir que tenga un neutro real.
3.- Conectar a tierra física.
4.- Respetar la polaridad señalada de los conectores.
5.- La frecuencia debe ser 60Hz +/- 2% (es importante verificar las plantas de
emergencia).
6.- El voltaje entre neutro y tierra no debe exceder del 1% entre fases es decir
2,2 volts.
7.- La alimentación debe ser proporcionada desde un interruptor de acuerdo ala
capacidad del acondicionador.
8.- Los cables tanto de alimentación como de salida deben calcularse para una
caída de tensión no mayor de 2%, considerando el funcionamiento a plena
carga.
9.- Es importante que no existan falsos contactos entre los amarres y o
conexiones en general.
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10.- El neutro y la tierra física deben estar separados
11.- Hacer tareas periódicas de mantenimiento y revisión de la red eléctrica.
La capacidad de este regulador se expresa en KVA y la determina la cantidad
de equipos o carga eléctrica que pretende conectar ala salida del
acondicionador.
De esto depende su
óptimo rendimiento y funcionalidad para brindar la
protección que sus equipos necesitan. Es muy importante y sencillo determinar
los datos básicos en la placa de datos (del equipo que desea conectar al
acondicionador) que se encuentra normalmente en la parte posterior.
Los datos a considerar son:
Voltaje normalmente viene en 120/127 VCA Volts corriente alterna (
)
para la republica mexicana aunque este generalizado siempre se debe verificar.
Se puede expresar en
(A)
Ampere
(VA) Volt-Ampere
(KVA) KiloVolt-Ampere
(W)
Volt-Ampere por factor de potencia.
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3.4 criterios establecidos por ANCE.
Para definir la familia de productos correspondiente a una familia de productos
correspondiente a una familia de balastros conforme a lo establecido en la
norma mexicana NMX-J-512-ANCE-1998 Productos eléctricos reguladores
automáticos de tensión, especificaciones y métodos de
prueba
se debe
cumplir con las siguientes condiciones:
Los reguladores se agrupan en familias de acuerdo al tipo de tecnología
que
se emplea… a saber.
Reguladores automáticos de tensión electromecánicos.
Reguladores automáticos de tensión electromagnéticos.
Reguladores automáticos de tensión electrónicos.
Reguladores automáticos de tensión ferrosonantes.
Y estos se dividen en:
Numero de fases
Mayores de 25000 capacidad en VA
Hasta 5000
1
Mayores de 5000 y hasta 10000
Mayores de 10000 y hasta 15000
Hasta 5000
2
Mayores de 5000 y hasta 10000
Mayores de 10000 y hasta 25000
Mayores de 25000 y hasta 50000
Hasta 5000
3
Mayores de 5000 y hasta 10000
Mayores de 10000 y hasta 25000
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Dos o mas productos pertenecen a la misma familia, siempre y cuando su
tecnología especificaciones e instalación y semejanza en sus componentes
eléctricos tengan características de funcionamiento similares sin importar la
apariencia física, color o accesorios que no sean determinantes en el
funcionamiento del equipo no se consideran de la misma familia los productos
que e no cumplen con uno o mas de los criterios aplicables ala definición de
familias antes expuesta.
De las familias hasta 10000 VA se debe probar solo un modelo el de máxima
capacidad y menor tensión de operación sin importar su configuración
8conexion estrella, conexión delta, etc.) Esto para reguladores trifásicos.
En el caso de las familias mayores de 10000 VA se prueba el modelo de mayor
capacidad que se tiene en existencia
En el caso de los criterios establecidos en este procedimiento sean insuficientes
para definir la pertenencia de algún producto a una familia favor de dirigirse al
área de certificación ANCE donde se analizara y definirá la pertenencia de este
tipo de productos.
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3.5 Objetivo y elementos de un regulador de voltaje vogar
El objetivo principal de los acondicionadores automáticos de tensión vogar, es
proteger los delicados componentes de los circuitos que se encuentran en
todos los aparatos electrónicos, tales como microprocesadores, Circuitos
Integrados, memorias digitales etc.
El acondicionador mide el voltaje de alimentación con una velocidad que le
permite analizarlo cada 0,5 ciclos de onda senoidal (8,33 ms), solo en caso de
que el voltaje este fuera del rango optimo considerado entrara en regulación
incrementando o reduciendo el voltaje necesario de manera que siempre
proporcione el +/- 3% de la tensión nominal a la salida.
Gracias a este sistema podemos controlar que el voltaje de salida siempre este
en rango seguros. Es importante señalar que existe una tolerancia de 1,5 volts
que nos permite estabilizar el voltaje cuando la alimentación se encuentra en
los límites de regulación.
El equipo vogar cuenta con componentes diversos en su interior (varistores y
fusibles)
que son susceptibles a dañarse por causa de una sobrecarga o
voltajes anormales, estos elementos tienen como finalidad proteger a los
equipos conectados al acondicionador y pueden ser reemplazados por otros de
las mismas características.
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3.5.1 Elementos del acondicionador de voltaje
Supresor de picos de voltaje.-
Para eliminar o minimizar el poder destructivo de los picos de voltaje que
contaminan las redes eléctricas ante diferentes circunstancias el acondicionador
de voltaje cuanta con un supresor de picos de voltaje y /o filtro ICV, el cual
funciona en base a la inductancia, capacitancia y un banco de varistores, por
esto al sistema se le conoce como filtro INDUCTIVO-CAPACITIVO-VARISTIVO
(ICV).
Este sistema tiene la capacidad de reducir picos de voltaje de 4000V a 100V
con una energía de 10 joules a pesar de que este tipo de transitorios de voltaje
se presenten con una frecuencia de 10 veces por segundo.
Fusibles.Estos elementos tienen por objeto proteger a su acondicionador de una
sobrecarga y o corto circuito localizados en el modulo de regulación.
Térmicos bimetalicos.Estos elementos tienen como función proteger al acondicionador de una
sobrecarga o corto circuito que se presentan en la línea de alimentación, estos
elementos se encuentran en el interior de los transformadores de regulación. En
caso de sobrecarga el térmico elevara su temperatura abriendo el circuito y
apagando el acondicionador, protegiendo a si todos los equipos conectados
solo hasta que se enfrié lo suficiente permitirá que el término cierre el circuito y
reconoce automáticamente al acondicionador.
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3.6 Características del regulador
Acondicionadores automáticos de tensión trifásicos de 3 a 15
KVA.
Modelo
Capacidad Amperaje
Calibre
Peso aprox.
KVA
x fase
**AWG
Kg.
Lb.
LAN-33
3
8
14
32
70
LAN-36
6
16
12
38
84
LAN-310
10
28
10
44
97
LAN-315
15
40
8
52
114
**CALIBRE MINIMO RECOENDADO PARA LA INSTALACION ELECTRICA
Nunca se debe exceder la capacidad indicada para garantizar el óptimo
desempeño de su acondicionador vogar.
Instalación
Numero de
Numero de
Forma de
fases
hilos
conexión
3
5 (3F+N+TF)
Tablilla
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3.7 Diagrama de regulación.
120V
Voltaje central: 120 VCA monofásico.
Voltaje nomina de entrada: 120 VCA +/-15%
Voltaje nominal salida 120 VCA +/- 3%
127V
Voltaje central: 127 VCA monofásico.
Voltaje nomina de entrada: 127 VCA +/-15%
Voltaje nominal salida 127 VCA +/- 3%
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Los diagramas muestran el comportamiento de cada fase del acondicionador de
acuerdo al voltaje que los alimenta, indicando la ventana de salida
correspondiente al +/3%.
Al regular cada fase con respecto al neutro también queda regulada la salida
entre fases, el diagrama (1) a 208 VCA en el diagrama (2) a 220 VCA,
respectivamente.
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3.8 Conexión del regulador de voltaje vogar
Recomendamos que la conexión de su acondicionador la realice un electricista
o personal que tenga conocimientos básicos de electricidad.
En la parte superior del acondicionador se encuentra una tablilla de conexiones,
a la cual se accede retirando su tapa frontal.
Para abrir el gabinete se debe retirar el tornillo (1) de la parte frontal y los
tornillos (2) de la parte posterior que sujetan la tapa frontal. Una vez retirados se
precede a deslizar hacia enfrente y hacia arriba encontrando así la tablilla de
conexiones donde se localizan e identifican las fases de entrada, fases de
salida neutro y tierra física.
Una vez identificados los cables de la instalación eléctrica basta con
conectarlos ala tablilla de conexión
Es muy importante que los cables se conecten en el orden indicado y esta
operación se haga con la precaución necesaria.
Es importante que los cables provengan de un interruptor termomagnetico del
tablero de alimentación y que este sea de acuerdo ala capacidad del
acondicionador y antes de conectarse deberán ser identificados correctamente.
Por ningún motivo abra este equipo estando en operación corre el riesgo de
sufrir una descarga eléctrica ya que en el interior hay voltaje peligroso sin
aislamiento.
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3.8.1 Configuración de una instalación eléctrica básica.
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3.9 Puesta en marcha y encendido del regulador vogar
Después de que todos los cables estén conectados en la tablilla
de conexiones deberá proceder a lo siguiente:
UNO. Cuando el COMPENSADOR DE VOLTAJE sea destinado a alimentar un
Centro de Cargas, debemos verificar que todos los interruptores de éste se
encuentren en posición de apagado.
DOS. En caso de que el COMPENSADOR DE VOLTAJE sea destinado a
alimentar alguna línea de contactos directamente, entonces se debe verificar
que se encuentre(n) apagado(s) el (los) equipo(s) a proteger.
TRES. Se deberá verificar que el voltaje de alimentación esté dentro del
rango del +/- 15% de acuerdo al voltaje nominal deseado (120 ó 127 VCA) en
cada fase con relación al neutro.
CUATRO. Verificar que el selector de BY-PASS se encuentra en la posición
OFF.
CINCO. Accionar el interruptor que controla al Timer del COMPENSADOR DE
VOLTAJE a la posición de encendido, esperar 5 minutos para que el equipo
funcione.
SEIS. Verificar que el voltaje de salida se encuentre dentro del rango de
regulación entre cada una de las fases con respecto al neutro.
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SIETE.
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Ahora puede encender el (los) interruptor(es) del centro de cargas y
los equipos conectados con la seguridad de tener una mejor calidad en su
red eléctrica.
OCHO. El COMPENSADOR DE VOLTAJE se puede configurar de dos formas
para elegir el modo de encendido en caso de apagado autom2.
Panel de control.
1.- EN LINEA.
Los Led´s se encienden cuando existan condiciones norma en la alimentación y
el Acondicionador esté funcionando.
2.- FUSIBLES DE REGULACIÓN.
Los Led´s se encenderán si algún Fusible Interno se daña, reemplácelo.
3.- ACONDICIONADOR FUNCIONANDO.
El Led indica cuando el Acondicionador está en operación.
4.- ENCENDIDO INSTANTÁNEO.
Para encender el equipo inmediatamente en caso de estar
programado el
encendido a 5 minutos o 5 segundos.
5ENCENDIDO Y APAGADO.
El encendido está programado con un retardo de 5 segundos.
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3.10 Mantenimiento y recomendaciones del regulador vogar
MANTENIMIENTO:
Si alguno de los dos Led´s de Regulación que se encuentran en el Panel de
Control se enciende, es necesario dar mantenimiento al COMPENSADOR DE
VOLTAJE.
En la mayor parte de los casos esto se soluciona cambiando el Fusible de
Regulación.
Los COMPENSADORES DE VOLTAJE VOGAR han sido diseñados para
proteger aparatos delicados y costosos por lo que la instalación eléctrica debe
estar en las mejores condiciones posibles, con un mantenimiento y revisiones
periódicas.
RECOMENDACIONES:
Verificar continuamente que el Compensador de Voltaje esté libre de polvo,
agua y/o productos que puedan provocar mal funcionamiento.
Verificar que las conexiones estén sólidamente apretadas evitando falsos
contactos.
Verificar que no existan signos de calentamiento ó rastros de humo en
ninguna parte del Compensador de Voltaje.
Verificar que las soldaduras se encuentren en perfecto estado, libres de
agrietamientos ó desprendimientos de material soldante.
Verificar que los componentes electrónicos de los circuitos impresos del
Compensador de Voltaje no presenten huellas de calentamientos. (De ser
necesario utilizar lupa y lámpara).
Verificar que los Varistores no presenten signos de sobrecalentamiento, en
caso necesario sustituir por otros de las mismas características.
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NOTA: El varistor debe ser un 30% superior al voltaje nominal entre fase y
neutro.
Ejemplo: Para 120 VCA nominal el Varistor debe ser de 150 LA 20A, donde 150
corresponde a Volts y 20 corresponde a
Joules.
Verificar el Fusible de Protección al Transformador.
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3.11 Cuadros de posibles soluciones a fallas.
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3.12 Sistemas de puesta a tierra
Un sistema de puesta a tierra consiste en la conexión de equipos eléctricos y
electrónicos a tierra, para evitar que se dañen nuestros equipos en caso de una
corriente transitoria peligrosa.
El objetivo de un sistema de puesta a tierra es:
El de brindar seguridad a las personas.
Proteger las instalaciones, equipos y bienes en general, al facilitar y garantizar
la correcta operación de los dispositivos de protección.
Establecer la permanencia, de un potencial de referencia, al estabilizar la
tensión eléctrica a tierra, bajo condiciones normales de operación.
La importancia de realizar una conexión a tierra en un edificio inteligente es
mucha, ya que en estos edificios hay una gran cantidad de equipos electrónicos
y una corriente indeseable o sobré tensión podría causar una pérdida muy
costosa en estos equipos.
Los fenómenos fisiológicos que produce la corriente eléctrica en el organismo
humano dependen del valor de la intensidad de la corriente, tiempo de duración
del contacto, callosidad, sexo, estado de epidermis, peso, altura, estado de
animo, estado del punto de contacto a tierra.
La resistividad del terreno se define como la resistencia que presenta 1 m3 de
tierra, y resulta de un interés importante para determinar en donde se puede
construir un sistema de puesta a tierra. En la resistividad del terreno influyen
varios factores que pueden variarla, entre los más importantes se encuentran:
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Naturaleza del Terreno, Humedad, Temperatura, Salinidad, Estratigrafía,
Compactación y las Variaciones estaciónales.
Es la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la corriente en un sistema de
puesta a tierra, esta resistencia depende de la resistividad del terreno y área de
los conductores Para realizar un sistema de puesta a tierra se necesitan
electrodos de tierra, los cuales existen de muchos tipos, algunos mejores que
otros en ciertas características como el costo, entre otras.
Los electrodos pueden ser artificiales o naturales. Se entiende por electrodos
artificiales los establecidos con el exclusivo objeto de obtener la puesta a tierra,
y por electrodos naturales las masas metálicas que puedan existir enterradas.
A continuación se presentan los conceptos más comunes, de acuerdo a la
NOM−001− SEDE−2005 artículo 250:
CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA
Es aquel conductor de un circuito que se conecta a tierra intencionalmente. Este
conductor garantiza la conexión física entre las partes metálicas expuestas a
alguna falla y la tierra. Por medio de este conductor circula la corriente no
deseada hacia la tierra.
ELECTRODO DE PUESTA A TIERRA
Es un cuerpo metálico conductor desnudo que va enterrado y su función es
establecer el contacto con la tierra
Física.
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PUENTE DE UNION
Este puente es un conductor que nos sirve para proporcionar la conductividad
eléctrica entre partes de metal que requieren ser conectadas eléctricamente.
RED DE TIERRA
Es la porción metálica subterránea de un sistema aterrizado que dispara hacia
la tierra todo flujo de corriente no deseado. Esta red se puede componer de
varias mallas interconectadas.
RESISTENCIA DE TIERRA
Es la resistencia que nos ofrece el terreno hacia la corriente en un sistema de
puesta a tierra, esta resistencia depende de la resistividad del terreno y área de
los conductores
RESISTIVIDAD DEL TERRENO
Es la propiedad del terreno que se opone al paso de la corriente eléctrica, la
resistividad varia de acuerdo a las características del terreno.
SUPRESOR DE PICOS
No son más que elementos de protección contra sobretensiones transitorias.
TIERRA AISLADA
Es un conductor de tierra con aislamiento que se conecta a algún equipo, este
conductor se coloca en la misma
Soportaría donde se encuentran los cables de energía.
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3.13 Puesta a Tierra de Equipos Electrónicos
Los equipos electrónicos no trabajan satisfactoriamente cuando se presentan
transitorios o interferencias.
Transitorios.- La causa mayor de fallas de los componentes electrónicos de los
puertos de interconexión de datos, y los de control en bajo voltaje, es el sobreesfuerzo eléctrico que usualmente se origina en los transitorios causados por:
(1) las descargas atmosféricas; (2) por las maniobras de interrupción de cargas
inductivas, o; (3)
por descargas electrostáticas. Este sobre-esfuerzo es
causado por voltajes de una magnitud de decenas de volts a varios miles de
volts y, con duración de unas decenas de nanosegundos a unas centenas de
microsegundos. Los que se conocen normalmente como "picos" de voltaje".
Ningún cable enterrado, ni siquiera de potencia, es inmune a los transitorios
provocados por los rayos.
Los transitorios se eliminan mediante componentes conectados a la tierra del
sistema.
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3.14 Esquemas y Disposiciones de Conexión a Tierra
Existen cuatro esquemas de aterrizado de equipos electrónicos. Estos son:
a) El convencional.
b) El esquema de tierra aislada.
c) Esquema de tierra aislada total.
d) Esquema de malla de referencia.
3.14.1 ESQUEMA CONVENCIONAL.
El esquema convencional utiliza únicamente las recomendaciones de puesta a
tierra de la NOM [1.3]{250-} pero no incluye el uso de los contactos de tierra
aislada de la sección {250-74 Excepción 4}.
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Este esquema (figura 2) encuentra su uso en las instalaciones de PCs donde
únicamente existe alumbrado y algún otro equipo eléctrico, tal como en los
pequeños comercios o en las viviendas. Pero, no es recomendado para las
instalaciones comerciales, educativas o industriales, porque:
a) Puede resultar excesivamente ruidoso el sistema de tierras.
b) Los transitorios pueden sobrepasar el nivel de aislamiento.
c) No es compatible con las recomendaciones de puesta a tierra de la mayoría
de los fabricantes de equipos electrónicos.
d) El alambrado puede resultar obsoleto cuando se cambien las tarjetas y
equipos por otros de una tecnología de mayor velocidad.
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3.14.2 Esquema de tierra aislada
Este esquema (figura3) es el más socorrido en la industria, y por la mayoría de
los proveedores de equipos electrónicos, porque reduce el ruido de modo
común, y está descrito en la NOM [1.3]{250-74 Excepción 4}. En él, la puesta a
tierra del equipo es separada de la puesta a tierra de las canalizaciones, así
cualquier corriente espúrea no afecta a los equipos así conectados.
El ruido de modo común es toda señal no deseada que aparece en todos los
conductores de señal al mismo tiempo con respecto a la tierra.
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El tipo de receptáculo (contacto) para este esquema es diferente, y, tiene un
triángulo de color naranja pintado en la placa para diferenciarlo de los
receptáculos normales.
La frase "tierra aislada" ha sido interpretada equivocadamente como de una
tierra separada, provocando en caso de falla precisamente un voltaje a tierra
inseguro para las personas y para los equipos.
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En esta configuración (figura 9) se tiene una conexión a tierra relativamente
libre de ruido e interferencia para la referencia lógica de los aparatos y, es
complementada con la tierra de seguridad convencional del sistema de tierras
de potencia. Pero, tiene las siguientes limitaciones:
a) En altas frecuencias, la impedancia del conductor de tierra puede ser
demasiado alta para servir de buena conexión.
b) El acoplamiento no intencional de los dos sistemas de tierras (aislado y de
puesta a tierra de las canalizaciones) dentro de los aparatos o en sus
conexiones a cables blindados, puede causar lazos de corriente, resultando en
ruidos electrónicos que inutilizan el sistema aislado. Un ejemplo de ese caso, es
cuando la impresora está conectada al sistema de tierra normal, y la
computadora al sistema de tierra aislado.
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3.14.3 Esquema de tierra aislada total
Este esquema consiste en conectar todas las computadoras, los aparatos e
instrumentos a tierra usando una configuración de estrella a partir de un solo
punto físico, el cual es un cabezal o placa de conexión -Existen fabricantes de
ellas-, el o la cual a su vez está conectada mediante un conductor apropiado a
la red general de tierras, de acuerdo con la norma NOM-001-SEDE-2005 [1.3].
Esta configuración es utilizada en los transmisores de comunicaciones
(radiodifusión, sitios celulares, etc.), donde es posible tener un mismo punto de
puesta a tierra para todos los equipos y para todas las pantallas de los cables.
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Sin embargo, también tiene sus limitaciones:
a) Esta configuración puede ser difícil de crear en un ambiente industrial.
b) Todos los equipos cercanos deben conectarse de esta manera a tierra
o, se pueden tener lazos de corrientes.
c) Puede tener una impedancia en alta frecuencia muy alta, que en
términos prácticos, la puesta a tierra sea ineficaz. Este problema es
posible que no se tenga en la mayoría de equipos industriales, porque no
emplean muy altas frecuencias
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3.14.4 Esquema de malla de referencia.
La figura muestra esta configuración para una sala o centro de cómputo, con
piso falso de tipo celular. Observar que adicionalmente a la estrella mencionada
en el punto anterior, los equipos y partes metálicas estructurales se conectan a
este tipo de piso mediante trencillas, y que al ofrecer un plano de referencia de
tierra, baja la impedancia a tierra en todas las frecuencias.
En el mercado se conoce dicha malla como Signal Reference Grid (SRG) y la
comercializa la compañía Erico entre otras.
Sus limitantes son:
a) Muchos fabricantes de equipos electrónicos industriales no están de acuerdo
con su empleo.
b) En ambientes industriales, es difícil su implementación.
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3.15 Valores de puesta a tierra adecuados conforme ala nom001
sede 2005 y STPS nom022.
De acuerdo con la NOM 001 {250-83c} los electrodos de varilla y tubo, no
deben tener menos de 2,40 m de largo y deben instalarse de tal modo que por
lo menos 2,40 m de su longitud esté en contacto con la tierra.
Las varillas de metales no ferrosos deben estar aprobadas y tener un diámetro
no inferior a 13 mm de diámetro, y las demás de por lo menos 16 mm. Las
tuberías deben tener un diámetro no inferior a 19 mm, y si son de hiero, deben
tener una protección contra corrosión en su superficie.
Las varillas de acero con un recubrimiento de cobre de 10 milésimas dura un
promedio de 35 años en un suelo promedio; si tiene un recubrimiento de 13
milésimas dura hasta 45 años. En cambio, una varilla de acero galvanizado
tiene una vida estimada de 15 años.
Estos electrodos se aplican al suelo mediante percusión hasta que alcanzan la
profundidad adecuada. En caso de terrenos rocosos o de tepetate, las varillas
no pueden meterse de esa manera; se doblan o solamente no pueden entrar.
Ocasionalmente se ha sabido de casos donde las varillas han sido regresadas
hacia la superficie después de haber tratado de clavarlas en terrenos rocosos.
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3.15.1 SECRETARIA DEL TRABAJO Y PREVISION SOCIAL
NORMA Oficial Mexicana NOM-022-STPS-2008, Electricidad
estática en los centros de trabajo-Condiciones de Seguridad
aplicable a este tema.
Método de caída de tensión para la medición de la resistencia
de la red de puesta a tierra
Instrumentos.
a) Medidor de resistencia a tierra para medir la resistencia de la red de puesta a
tierra, con una frecuencia entre 90 y 200 Hertz, y
b) Ohmetro, multímetro o medidor de resistencia a tierra, para medir la
continuidad de las conexiones a tierra.
Procedimiento para evaluar la resistencia de la red de puesta a tierra.
a) Ajustar a cero la aguja del instrumento de medición analógico o verificar que
la fuente de poder del equipo digital tenga suficiente energía para realizar el
conjunto de mediciones, y comprobar la ausencia de tensión eléctrica en el
sistema antes de efectuar la medición. En cualquier caso, constatar que el
equipo de medición tenga el registro vigente de calibración;
b) La aplicación de este método, consiste en hacer circular una corriente entre
dos electrodos: uno llamado c1 (que corresponde a la red de puesta a tierra) y
un segundo electrodo auxiliar c2, mismo que se introduce al terreno a una
distancia mínima de 20 metros. Para realizar la primera medición se introduce
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En el terreno un tercer electrodo auxiliar denominado p1, a un metro de
distancia entre el electrodo bajo prueba c1 y el electrodo auxiliar c2. El segundo
punto de medición se debe realizar desplazando el electrodo auxiliar p1 de
manera radial a 3 metros de la primera medición y en dirección al electrodo
auxiliar c2, los siguientes puntos de medición se desplazarán cada 3 metros
hasta complementar 19 metros;
c) Con los valores registrados se debe elaborar una gráfica similar a la que se
ilustra en la parte inferior de la figura 1;
d) El valor de la resistencia de la red de puesta a tierra, es el que se obtiene en
la intersección del eje de resistencia con la parte paralela de la gráfica al eje de
las distancias;
e) Si la curva no presenta un tramo paralelo, quiere decir que la distancia entre
los electrodos c1 y c2 no es suficiente, por lo que el electrodo c2 debe alejarse
de la red de puesta a tierra, y
f) Los valores de la resistencia de la red de puesta a tierra que se obtengan en
esta prueba, deben estar comprendidos entre 0 y 25 ohms para el sistema de
pararrayos, y tener un valor no mayor a 10
ohms para la resistencia de la red de puesta a tierra, con objeto de drenar a
tierra las corrientes generadas por las cargas eléctricas estáticas.
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3.16 Consideraciones finales.No importa cual de los tres últimos métodos se emplee para la puesta a tierra
de los equipos electrónicos, la trayectoria de los cables es crucial. Siempre
conecte a tierra cada aparato por separado.
Los equipos en racks deben conectarse a tierra mediante cables, no obstante
se supondría que los perfiles del rack los pondrían a tierra, lo que no siempre es
real porque existen problemas de pintura y de montaje. Este cable es mejor que
sea forrado y de color verde para que no cortocircuiten otros cables.
El aterrizado de blindajes y el de cables de señal también deben ser parte
integral del diseño de sistemas de tierras.
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CAPITULO IV
INSTALACIÓN DE CORRIENTE REGULADA
DE LOS LABORATORIOS DE
INVESTIGACIÓN Y DE FÍSICA DE LA
UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAMPUS
COATZACOALCOS
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4.1 Localización y orientación de los laboratorios de
investigación y de física pesada.
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4.1.1 Plano de distribución eléctrica de los laboratorios de física
y de energía.
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4.2. Cuadro de cargas reguladas del laboratorio de física e
investigación
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4.3 Diagrama Unifilar general
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4.4
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Calculo para la selección de regulador adecuado
Para la elección del regulador adecuado necesitamos tener como datos la
carga total a regular, esto lo obtuvimos con anterioridad, se sabe que la
instalación ya esta hecha y la carga total que calculamos fue de 9760 watts se
puede confirmar en el cuadro de carga del tema entonces tenemos que buscar
un regulador que pueda soportar esta carga y debemos
escoger el mas
cercano al valor calculado, el inmediato superior, no se debe elegir uno menor
por que no podría soportar la carga a regular y con ello la falla del regulador
seria inminente,
por ello es muy importante hacerlos cálculos de manera
eficiente, por que de un buen calculo depende el correcto funcionamiento con
que trabajara el regulador mostraremos los modelos mas usuales del regulador
vogar que es el que esta empleado en los laboratorios y con los modelos la
capacidad que tienen en KVA.
GABINETE
Altura: 99 cm
Ancho: 42 cm
Prof.: 74 cm
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capacidad
LAN 33
3 kVA
LAN 36
6 kVA
LAN 310
10 kVA
LAN 315
15 kVA
Con la siguiente tabla podemos elegir el regulador adecuado a utilizar en este
caso recordaremos que la carga total al regulador es de 9760 entonces
tenemos que elegir el inmediato superior en este caso es el de 10 KVA con
marca LAN310 y así se demuestra que el regulador que trabaja para regular la
tensión en los laboratorios
de física y de investigaron es correctamente
adecuado.
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4.4.1 Selección de regulador adecuado
La capacidad de los reguladores se mide en KVA. Para seleccionar el equipo
que Usted necesita será necesario conocer tres puntos importantes:
Voltaje de entrada o alimentación del equipo a proteger
Puede ser localizado en la placa de datos o manual de instalación del equipo o
maquinaria a proteger.
La tensión de la red eléctrica variara de un país a otro así como el voltaje de
alimentación de sus equipos dependiendo de su origen.
Consumo de los equipos/instalación a proteger
Datos localizados en la placa de datos o manual de instalación del equipo o
maquinaria, puede estar expresado en:
- Watts para equipos monofásicos y
Kilowatts en sistemas trifásicos,
- Amperes ó
- HP
Para equipos que ya están instalados, el consumo de corriente se puede medir
físicamente con un amperímetro de gancho. Este dato será indispensable para
conocer la capacidad del regulador en KVA
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Numero de fases de alimentación del equipo/instalación
Se determina a través de la placa de datos o manual de instalación del equipo o
maquinaria a proteger. Los sistemas eléctricos convencionales pueden ser:
- Monofásicos
- Bifásicos con neutro
- Bifásicos sin neutro (para equipos monofásicos de 220 V)
- Trifásicos
Para los sistemas trifásicos con neutro existen dos alternativas de uso:
a) Cuando el suministro eléctrico tiene fases desbalanceadas con diferencias
mayores a 7 volts entre fases, la solución es corregir la línea con un banco de
reguladores monofásicos o un equipo con regulación individual por fase.
b) Para sistemas trifásicos estables, cuando la variación entre fases es menor a
7 volts, se selecciona un regulador trifásico estándar con núcleo de regulación
único.
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4.4.2 Herramientas útiles para la selección.
Otra herramienta útil para la elección del regulador adecuado, son el uso de
hojas de cálculos o programas realizados por las empresas que se dedican ala
venta de los reguladores de voltaje aquí mostraremos un ejemplo de una hoja
de calculo que nos facilita la elección de nuestro reguladores entregándonos los
kVA al momento de introducir el dato de la carga en
KW o en HP o los
amperes, que demanda nuestra instalación o equipos a proteger.
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4.5 Características de funcionalidad del regulador Vogar.
Protección contra picos de voltaje.
Cuentan con una protección contra picos de voltaje del orden de 4000 Volts.
Los cuales pueden aparecen en la línea bajo condiciones de tormentas
eléctricasa través de un Filtro ICV (inductivo, capacitivo y varistivo), el cual los reduce a
un nivel menor a 100vp
Desconexión automática por voltaje” peligroso" o fuera de rango seguro.
De +/-20% en el voltaje de entrada con el fin de evitar que los equipos
alimentados por el regulador se dañen al operar con un bajo o alto nivel
"peligroso"
de
voltaje.
Los equipos cuentan con un selector de reconexión automático o manual en
caso de que el regulador se desconecte por un voltaje fuera de rango.
Así mismo un timer de encendido 5 seg. O 5 min. Esto con el fin de que cuando
este el voltaje muy variante el regulador espere a que este se normalice.
•Bypass-automático.
En caso de falla, el equipo puede seguir alimentando la carga (excepto en el
caso de desconexión por alto o bajo voltaje) Protección contra sobrecarga y/o
cortocircuito. Esta característica permite desconectar el regulador cuando haya
una sobrecarga y/o cortocircuito del sistema a proteger.
Los usuarios que no poseen protección contra problemas de energía, pueden
experimentar costosas consecuencias. Los rayos eléctricos y sobretensiones
transitorias que viajan por la línea de la energía eléctrica, pueden destruir
componentes internos de los PCs; mientras que los apagones y caídas de
voltaje pueden causar "caídas" inesperadas de los sistemas.
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4.6 Especificaciones del Regulador Empleado
Aislamiento Dieléctrico al
Gabinete:
2000 Vrms, Mínimo
Capacidad de Desbalanceo en
Fases:
100%
Protección contra Sobrecarga y/o
Corto Circuito:
Fusible y/o Térmico Bimetálico
Filtro de Ruido Eléctrico:
Frecuencia de corte a 4 kHz
Ruido Audible:
Menor a 10 dB a 1m de distancia
Tipo de Transformador:
Autotransformador
Multiprimario
VOGAR
Timer
(Temporizador
de Arranque)
Para retardo en la reconexión automática después de
un apagón, con dos tiempos:
5 segundos estándar ó 5 minutos.
Protección a los Transformadores
de Regulación:
Térmico Bimetálico
Selector (para escoger modo de
reconexión)
Automático ó Manual.
Gabinete Metálico:
Lámina de Acero al Carbón Rolado en frío
(Cold Rolled Steel)
Acabado del Gabinete:
Pintura Electrostática
en Polvo color Beige
Texturizado Semi-mate
Tipo Híbrido.
Humedad Ambiental:
0 - 90% sin condensación
Forma de Conexión:
Tablilla de conectores con indicación de Fases de
Entrada, Fases de Salida, Neutro y
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Tierra Física
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Corriente Eléctrica:
CA Senoidal Grado Computadora
Tensión Nominal:
120/127 VCA, RMS (F+N)
208/220 VCA, RMS (F+N)
254/440 VCA, RMS (F+N)
277/480 VCA, RMS (F+N)
Sistema Eléctrico:
Estrella (Y)
Frecuencia:
58,8Hz-61,2Hz (60Hz +/- 2%)
Tensión
de Entrada:
208/220 +/- 15%
de la Tensión Nominal
Tensión
de Salida:
+/- 3% Típico
+/- 4% Condiciones extremas
Rango de Regulación:
+/- 15% a la entrada
+/- 3% a la salida
Desconexión Automática
Por Alto o Bajo Voltaje: +/- 20% del voltaje nominal
Tiempo de Respuesta:
0.5 ciclos
2 ciclos en condiciones extremas
Eficiencia:
99%
Distorsión Armónica:
Menor al 1% THD
Supresor de
Picos de Voltaje:
4000 V a 100 V, Filtro (ICV)
Calor Generado:
2 BTU por kVA aprox.
Factor de Potencia:
99%
Capacidad de Sobrecarga:
Para 10 segundos 200%
Para 60 segundos 100%
Temperatura de operación:
0° a 50° C (Centígrados)
32° a 122° F (Fahrenheit)
Aislamiento Dieléctrico al Gabinete:
2000 Vrms, Mínimo
95
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4.7
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Calculo de calibre de los conductores de alimentación al
regulador y cálculo de la tubería a utilizar.
4.7.1 Calculo por corriente.
Formula del cálculo del calibre de los conductores por corriente para un sistema
trifásico a cuatro hilos (formula consultada en el libro )……………...…………[A].
P= VIcosø√3 --------------
I= P/ (Vf*FP√3)
I = Corriente
P = Potencia, carga total instalada expresada en Watts.
Vf= Voltaje entre fases.
Fp= Factor de potencia.
Fu= Factor de utilización = 98% (establecido por el manual del usuario del
regulador.)
Calculo del calibre del conductor para alimentar el regulador vogar.
P= 9760 Watts (dato obtenido del cuadro de cargas del tema 4.2 )
FP = 90% (establecido por el manual de usuario del regulador)
Aplicando la formula obtenemos
I = 9760w / 1.73*(220v) * 0.9
I = 9760 /342.54
I = 28.5
96
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Ahora obtenemos la corriente corregida multiplicando la corriente obtenida por
el factor de utilización en este caso es del 98%.
Ic = I* Fu
Ic = 28.5 * 0.98 = 27.93
En base al resultado obtenido buscamos en las tablas de capacidades
promedio de Conducción que tienen los diferentes calibres y elegimos el
inmediato superior al valor que obtuvimos al realizar los cálculos y obtenemos
que según la tabla el calibre mínimo a utilizar sea de 10 AWG .que conduce en
condiciones normales hasta 30 A. Actualmente se establece que de acuerdo a
la capacidad mínima promedio de conducción de los conductores, sea la
capacidad de los elementos fusibles (tabla 310-16 NOM001 SEDE 2005)
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Para la corriente obtenida el calibre mínimo requerido para alimentar al
regulador es del No.10 este calibre coincide con el calibre sugerido por el
manual del usuario del equipo regulador.
Tomando en cuenta el factor de demanda o de utilización del 98% asignado El
reglamento para el suministro de energía eléctrica, el consumidor está obligado
a mantener un factor de potencia tan aproximado a 100% como sea práctico si
el factor de potencia es menor a 85% se tendrá que pagar un recargo por cada
k.V.A., extra que se le suministre para una demanda dada.
Los valores recomendables del factor de potencia fluctúan entre 0.9 y 0.95
correspondientes a ángulos de desfasamiento entre 25 y 18 grados
respectivamente. Por ello supusimos un valor de 0.9 para realizar este cálculo.
Por el fabricante y especificado en los manuales de usuario del regulador.
Por lo anterior cuando no se trate de alimentar una sola carga total instalada
sea la suma de varias cargas parciales que se supone no van a ser utilizadas
en forma simultánea, hay necesidad de corregir la corriente para que de
acuerdo al nuevo valor se calculen los conductores eléctricos por corriente y por
caída de tensión.
98
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4.7.2 Por caída de tensión.
Formula del cálculo del calibre de los conductores por voltaje o tensión para un
sistema trifásico a cuatro hilos formula consultada en el libro………………….[A].
e%= 2 *√3*L*Ic / S*Vf
e% = Porcentaje asignado por la compañía fabricante en este caso es del 2%
Ic = Corriente corregida
Vf = Voltaje entre fases.
Fp = Factor de potencia. % (establecido por el manual del usuario del
regulador.)
S = sección transversal del conductor (tabla 310-16 de la NOM 001 SEDE
2005)
L = longitud
e% = (2 *1.73 * 5m * 27.93 ) / (5.26 * 220v)
e% = 0.208
El valor esta dentro del 2% a sí que la sección del calibre utilizado en este caso
fue calibre 10 con sección trasversal de 5.26 es correcto. Cabe señalar que
entre más distancia haya mayor es la caída de tensión en estos casos es
cuando se utiliza esta fórmula,
para esta instalación
la distancia entre la
alimentación y el regulador es mínima se podría utilizar calibres más pequeños.
Por norma y por los cálculos obtenidos por corriente y por caída de tensión se
cumple con las condiciones y se acepta el calibre 10 como el requerido para la
instalación.
99
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4.7.3 Calculo del diámetro de la tubería a utilizar
Conductor
calibre
Área
No.
Área
(mm^2)
Cond.
total
Fases
10
16.62
3
49.86
Tierra f.
10
6.83
1
6.83
Neutro
10
16.62
1
16.62
total
73.31
mm^2
DIAMETROS
AREAS INTERIORES EN MM^2
NOMINALES
PARED
PARED
DELGADA
GRUESA
PULGADAS
MM
40%
100%
40%
100%
1/2
13
78
196
96
240
3/4
19
142
356
158
392
1
25
220
551
250
624
En base a la tabla de la NOM001 SEDE 2005
La tubería de tubo conduit mínimo a utilizar es de ¾”
100
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Conclusiones
Con la realización de este trabajo se cumplieron los objetivos propuestos, pues
se logro la realización de un trabajo que servirá como ejemplo de cómo debe
ser una instalación de corriente regulada, en este trabajo se detalla como hacer
los cálculos pertinentes para la elección de los materiales adecuados para la
instalación y cumpliendo con la norma oficial vigente de nuestro país
En la
actualidad la universidad veracruzana campus Coatzacoalcos ha ido creciendo
debido a su gran demanda por los jóvenes de Coatzacoalcos que desean
superarse y se inscriben para cursar una de sus diferentes carreras que ofrece,
como consecuencia de este crecimiento hay un constante incremento en la
renovación de equipos
para el aprendizaje (computadoras cañones etc.), para
las oficinas administrativas (computadoras impresoras copiadoras fax etc.)
Por ello es muy importante proteger a los equipos eléctricos, electrónicos y a los
propios
alumnos
de
las
variaciones
de
las
tensiones,
sobrecargas,
sobrecorrientes eléctricas etc. Ya que esto beneficiara a la institución con un
mayor ahorro energético y por consiguiente ahorro económico, que puede ser
utilizado para adquirir equipos de vanguardia que sean de gran apoyo para
enriquecer los conocimientos de los alumnos de dicha institución,
101
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Con el presente trabajo se alcanzaron los objetivos planteados y resaltamos
que es muy importante crear en el alumno con ayuda de los catedráticos de la
universidad veracruzana del área de ingeniería mecánica eléctrica en especifico
el habito de proteger a los equipos eléctricos y electrónicos,
mediante
reguladores de tensión, en las instalaciones eléctricas que en sus vidas
profesionales puedan desarrollar, con ello se les garantiza seguridad tanto para
los equipos como para los operadores.
Tomando en cuenta estas situaciones es conveniente
señalar
el aspecto
económico como una parte muy importante de este trabajo ya que uno de los
objetivos de hacer una buena instalación eléctrica de corriente regulada es el
del ahorro energético, entendemos que una buena instalación regulada indica
hacer los cálculos pertinentes para la elección de las mejores alternativas. Un
ejemplo de ello seria un buen cálculo del calibre de los conductores si se hace
de forma óptima, podemos ahorrar tanto energía como material
siempre
apegados a las normas establecidas por la nom001sede 2005.
102
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Recomendaciones
Con el presente trabajo exponemos de una manera simple un ejemplo real de
una instalación de corriente regulada de los laboratorios de física y de
investigación de la universidad veracruzana campus Coatzacoalcos, mostrando
los componentes principales de dicha instalación y haciendo constar que se
llevo acabo de manera eficiente, esto lo comprobamos haciendo los cálculos
pertinentes para la elección de calibres interruptores de protección y la puesta
a tierra de la instalación, teniendo como recomendación al momento del calculo
de los calibres para alimentar los receptáculos tomar en cuenta el valor del
factor de utilización, esto es debido a que no siempre se utiliza toda la carga de
al mismo tiempo de un circuito y a si podemos ahorrar material y con ello un
ahorro económico, y aplicando el mismo caso para los interruptores y el propio
regulador su adecuada elección es primordial para el buen funcionamiento de
la instalación, teniendo en cuenta que estos lineamientos deben ser de acuerdo
o apegados ala norma de vigencia en nuestro país(NOM 001 sede 2005).
La elección del regulador adecuado nos beneficiara dando una protección
óptima, a los equipos electrónicos. El trabajo expuesto queda para la consulta
de los alumnos y primordialmente los alumnos de ingeniería, debido a su
contenido tiende a ser
un ejemplo de
como
debe estar realizada
una
instalación de corriente regulada en base al la instalación de los laboratorios de
física y de investigación.
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Antes de usar un regulador de voltaje, verifique que la suma de los consumos
individuales en watts de los equipos que le conectará no sobrepase la carga
máxima recomendada por el fabricante.
El regulador debe usarse preferentemente a un 75% de su capacidad máxima.
Los reguladores de mayor capacidad (alrededor de 1200 watts) pueden
aprovecharse mejor cuando se piensa conectar más aparatos electrónicos, por
ejemplo dos computadoras (350 watts en total), una impresora de inyección de
tinta (80 watts) y algún otro equipo.
Algunos modelos de reguladores ofrecen, además, protección para línea
telefónica (supresión de picos). Ésta es útil para evitar que el módem de su
computadora (con el que se conecta a Internet) se dañe ante una eventual
descarga de voltaje. Otros modelos ofrecen esa misma protección para el cable
coaxial de televisión.
Los reguladores de voltaje sólo deben usarse para proteger aparatos
electrónicos que no poseen un motor, tales como televisores, mini componentes
de audio, computadoras, impresoras de inyección de tinta, etc.
Los reguladores no deben ser usados para proteger aparatos con motor (como
refrigeradores o bombas) o electrodomésticos como planchas u hornos de
microondas, porque el regulador se dañará.
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Antes de adquirir un regulador considere el número de contactos que necesita
de acuerdo con el número de aparatos que requerirán ser protegidos.
Antes de instalar o utilizar su regulador o compensador, lea el instructivo
correspondiente, prestando atención a lo referente a su instalación y
precauciones
De uso.
Tanto los reguladores como los compensadores de voltaje requieren de un
lugar ventilado libre de polvo, humedad y contaminantes. Antes de hacer su
compra considere un espacio suficiente para que el equipo tenga una buena
ventilación.
Si el regulador o compensador emplea fusibles intercambiables, cuando alguno
requiera reemplazo seleccione uno de la misma capacidad. Revise el manual
del usuario antes de realizar el cambio.
No conecte otros reguladores o compensadores a la salida o entrada del
mismo.
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Bibliografía
El ABC de las instalaciones eléctricas
Enríquez Harper, Gilberto.
Predicción
Editorial limusa
México, DF 1985
Manual de equipos eléctricos
Enríquez Harper Gilberto
1° Edición
Editorial Limusa
México, DF 2008
Instalaciones eléctricas prácticas…………………………………… [A]
Becerril L. Diego Enésimo
12ª Edición
México DF 2008
Paginas Web consultadas:
· http://www.itlp.edu.mx/publica/tutoriales/instalacelectricas/42.htm
· http://www.medicionycontrol.com/p−tierra.htm
· http://www.lobos.com.mx/pg_lobos/ser_edu/puesta/inicio.htm
Sistemas de puesta a tierra. 2001
· Norma oficial mexicana NOM−001−SEDE−1999 de instalaciones eléctricas
(Art. 250)
· Norma oficial mexicana NOM−008−SCFI−1993
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