informe

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA EXPERIMENTAL LIBERTADORINSTITUTO PEDAGOGICO DE BARQUISIMETO

“LUIS BELTRAN PRIETO FIGUEROA”

DEPARTAMENTO DE EDUCACION TECNICA

PROGRAMA ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

GUÍA DE ESTUDIO DE CARGAS EN TRANSFORMADORES

Autor: Darwin Carrasco

Prof.

Barquisimeto. Agosto de 2015

ÍNDICE GENERAL
PÁG

RESUMEN ................................................................................................................... iii
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
MARCO CONTEXTUAL ............................................................................................ 2                  Objetivo General ........................................................................................................... 2               Objetivos Específicos .................................................................................................... 2 Propósito........................................................................................................................ 3 Justificación................................................................................................................... 3
MARCO REFERENCIAL ............................................................................................ 5                       Bases Teóricas ............................................................................................................... 5
Transformadores............................................................................................................ 5
La relación de transformación……………………………………………… .........……6                        Bases Legales ................................................................................................................ 9
METODOLOGÍA ........................................................................................................11 Consideraciones finales ................................................................................................12 REFERENCIAS ...........................................................................................................13

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA EXPERIMENTAL LIBERTADORINSTITUTO PEDAGOGICO DE BARQUISIMETO“LUIS BELTRAN PRIETO FIGUEROA”DEPARTAMENTO DE EDUCACION TECNICAPROGRAMA ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

Línea de Investigación: Estrategias, Recursos e Innovaciones Pedagógicas en Educación Técnica

GUÍA DE ESTUDIO DE CARGASEN INSTALACIONES ELÉCTRICAS

RESUMEN

         La presente investigación tiene como objetivo brindar estrategias a los estudiantes conocimientos en cuanto a la distribución correcta de la carga de los transformadores, y justificar de esta forma las medidas adoptadas para la distribución de cargas correctamente. Con el propósito, enseñanza de estudios de cargas en transformadores para la educación formal se vincula con los contenidos de planes y programas de estudio de la materia transformadores. El tratamiento de la temática se aborda con un enfoque interdisciplinario que incide en la formación de las competencias para la vida que se proponen en dichos programas. Éste estudio se enmarcó dentro de la investigación documental, en su tipo de proyecto factible, con el objetivo de ofrecer a los estudiantes las herramientas necesarias mediante los contenidos para realizar la práctica y vincularla a la realidad.

Palabras Claves: Energía, transformadores, Estrategias

INTRODUCCIÓN

Se ha determinado que en los últimos años el consumo de energía eléctrica ah aumentado a un ritmo superior al crecimiento económico. La principal fuente de energía del país es la Centralhidroeléctrica "Simón Bolívar” o mejor conocida como la represa del Gurí la cual hace algunos meses había bajado su nivel de producción debido a la sequía que se presentó, el nivel del agua en el momento más crítico había descendido a un punto en el que ya caso no había producción de energía eléctrica motivo por el cual hubo un racionamiento energético el cual consistía en retirar la electricidad del país enzonas diferentes a distintas horas del día o la noche.

De allí, parte la necesidad de la creación de la guía didáctica sobre el estudio de cargas en transformadores, la misma esta encaminadas a conseguir que el estudiante conozca la importancia del tema dentro del proceso del uso adecuado de la electricidad de cualquier industria, servicio, residencia, y se interese “profesionalmente” en esta materia técnica. La misma es elaborada en un lenguaje sencillo a la vez que técnico para que el estudiante, futuro profesional, vaya conociendo la terminología y el argot que se utiliza en el campo de la electricidad.

Se puede señalar, que dicha guía tiene como propósito brindarle estrategias al estudiante en relación a la distribución correcta de la carga entre las tres fases, para controlar el consumo de energía, antes y después de las mejoras para justificar de esta forma las medidas adoptadas para el ahorro de energía, así como también, Dotar saberes a los estudiantes para que aprendan a construir su propio conocimiento con libertad de su proceso de enseñanza-aprendizaje.

MARCO CONTEXTUAL

Se realizó una guía didáctica para la enseñanza de estudios de cargas en transformadores para ser aplicado en las aula perteneciente a la UPEL específicamente en los laboratorios de Electricidad de dicha casa de Estudio, con la finalidad de servir de complemento a los temas de transformadores del sexto semestre, donde se pueda ofrecer a los estudiantes por medio de talleres eléctrico y diversas estrategias las herramientas necesaria para apropiarse de los conocimiento en relación a su práctica para poder desenvolverse con mayor facilidad en la vida cotidiana, la vida escolar y la interacción social.

Objetivo General

Brindar a los estudiantes conocimientos en cuanto a la distribución correcta de la carga de los transformadores, para controlar el consumo de energía, antes y después de las mejoras para justificar de esta forma las medidas adoptadas para el ahorro de energía.

Objetivos Específicos

1. Ofrecer a los estudiantes las herramientas necesarias mediante los contenidos para realizar la práctica y vincularla a la realidad.

2. Incentivar a los estudiantes con relación a la importancia de la carga en los transformadores

3. Dotar saberes a los estudiantes para que aprendan a construir su propio conocimiento con libertad de su proceso de enseñanza-aprendizaje en relación a instalaciones eléctricas.

Propósito

La propuesta de la guía didáctica para la enseñanza de estudios de cargas en transformadores para la educación formal se vincula con los contenidos de planes y programas de estudio de la materia transformadores. El tratamiento de la temática se aborda con un enfoque interdisciplinario que incide en la formación de las competencias para la vida que se proponen en dichos programas. La propuesta está enmarcada para trabajar en pro del de la importancia de el estudio de carga en el transformadores, y través de actividades y resolución de ejercicios prácticos que apoyan el trabajo de contenidos curriculares y que involucran la participación de la comunidad escolar (Docentes, padres de familia, personal administrativo y estudiantes).

Asimismo, esta guía contiene una serie de ejercicios con las simbologías y fórmulas de un estudio de transformadores eléctrico, para la formación del individuo en dicha especialidad.

Justificación

La razón de esta guía didáctica para la enseñanza de estudios de cargas en transformadores responde fundamentalmente a la necesidad de abordar los contenidos relacionados a estudio de cargas transformadores (definición, diagramas, materiales, accesorios, equipos, herramientas, instrumentos de medición, ejercicio matemático).

De lo antes planteado, se desprende el interés de parte de los investigador, de realizar un estudio que deje aportes de datos reales, elementos teóricos y metodológicos que permitan captar la atención de las personas para establecer normativas obligatorias del estudio de cargas en el transformador, además que los estudiantes tenga la facilidad de obtener conocimiento de manera más didáctica sobre la temática de transformadores. Tomando en consideración lo expresado anteriormente, se puede detectar la importancia de realizar dicha investigación, ya

que no sólo dejará datos reales que sirvan como registro, sino que ofrecerá resultados sobre una situación existente que pueda ser mejorada en provecho de la población estudiantil de la energía eléctrica.

Finalmente, se espera que la aplicación de la guía didáctica para la enseñanza de estudios de cargas en transformadores pueda ofrecerla oportunidad de la formación profesional con conocimientos teóricos y prácticos en relación a transformadores para la posibilidad de enfrentar situaciones en distintos ámbitos de la vida social.

Línea de Investigación. El presente proyecto permitirá implementar la información del área de conocimiento de Estudio de Cargas en transformadores y con la aplicación estrategia didáctica adecuada para que la información se captada por el estudiante, por lo tanto es enmarcado en la línea de investigación Estrategias, Recursos e Innovaciones Pedagógicas en Educación Técnica

MARCO REFERENCIAL

Bases Teóricas

En el transcurrir de los años, la industria eléctrica ha venido evolucionando trayendo consigo gran ser humano que a su vez ha sabido aprovechar esta forma de energía en múltiples aplicacionespara satisfacción de sus necesidades, estos grandes avances son consecuencias del esfuerzo y voluntad de muchas personas, desde científicos, ingenieros, técnicos y hastadel usuario común que ha aprendido su mejor uso.

Asimismo, para la ejecución de cualquier proyecto de electrificación se debe llevar a cabo antes, una revisión documental, lacual ilustrará al investigador en el tema. Por tanto, en todo estudio es importante la búsqueda de teorías que respaldenla información y complementen la estructura del trabajo. A continuación se presentan algunas conceptualizaciones estrechamente relacionadas al tema en cuestión:

TRANSFORMADORES

Es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferro magnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. El núcleo, generalmente, es fabricado bien sea de hierro o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.

Por otra parte la relación de transformación es importante ya que indica el aumento o decremento que sufre el valor de la tensión de salida con respecto a la tensión de entrada, esto quiere decir, la relación entre la tensión de salida y la de entrada.

La relación de transformacion

Entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), la aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), la obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) , según la ecuación:

La relación de transformación (m) de la tensión entre el bobinado primario y el bobinado secundario depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de tensión.

Donde: (Vp) es la tensión en el devanado primario o tensión de entrada, (Vs) es la tensión en el devanado secundario o tensión de salida, (Ip) es la corriente en el devanado primario o corriente de entrada, e (Is) es la corriente en el devanado secundario o corriente de salida.

Esta particularidad se utiliza en la red de transporte de energía eléctrica: al poder efectuar el transporte a altas tensiones y pequeñas intensidades, se disminuyen las pérdidas por el efecto Joule y se minimiza el costo de los conductores.

Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 100 veces mayor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230voltios en el primario, se obtienen 23.000 voltios en el secundario (una relación 100 veces superior, como lo es la relación de espiras). A la relación entre el número de vueltas o espiras del primario y las del secundario se le llama relación de vueltas del transformador o relación de

transformación. Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario:

El producto de la diferencia de potencial por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el primario es de 10amperios, la del secundario será de solo 0,1 amperios (una centésima parte).

El transformadores trifásicos han venido siendo útiles para la generación de corriente en grandes redes eléctricas son lo más usual en lo que tiene que ver al número de usuarios de tipo comercial e industrial que hacen uso del sistema, y es necesario considerar la importancia que tienen el mismo.

Para la energía de un sistema trifásico se puede transformar por medio de tres transformadores monofásico en otro caso solo con el uso de un transformador trifásico, por facilidad en las instalaciones eléctrica o ya sea por razones de tipo económico, es preferible el uso del transformador trifásico.

Normalmente los transformadores trifásicos están constituidos de un núcleo que tiene 3 columnas y sobre cada una se encuentran los devanados primarios y secundarios. Estos devanados pueden conectarse en estrella, delta o zigzag de las cuales se las puede hacer nueve combinaciones.

la Ley de Ohm

Es importante destacar, la Ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una de las leyes fundamentales de la electrodinámica, estrechamente vinculada a los valores de las unidades básicas presentes en cualquier circuito eléctrico como son:·ensión o voltaje "E", en volt (V). Intensidad de la corriente " I ", en ampere (A). Resistencia "R" en ohm () de la carga o consumidor conectado al circuito.

Circuito eléctrico cerrado compuesto por una pila de 1,5 volt, una resistencia o carga eléctrica "R" y la. Circulación de una intensidad o flujo de corriente eléctrica " I " suministrado por la propia pila.

Debido a la existencia de materiales que dificultan más que otros el paso de la corriente eléctrica a través de los mismos, cuando el valor de su resistencia varía, el valor de la intensidad de corriente en ampere también varía de forma inversamente proporcional. Es decir, a medida que la resistencia aumenta la corriente disminuye y, viceversa, cuando la resistencia al paso de la corriente disminuye la corriente aumenta, siempre que para ambos casos el valor de la tensión o voltaje se mantenga constante.

Por otro lado y de acuerdo con la propia Ley, el valor de la tensión o voltaje es directamente proporcional a la intensidad de la corriente; por tanto, si el voltaje aumenta o disminuye, el amperaje de la corriente que circula por el circuito aumentará o disminuirá en la misma proporción, siempre y cuando el valor de la resistencia conectada al circuito se mantenga constante.

Por último, las leyes (o Lemas) de Kirchhoff fueron formuladas por Gustav Kirchhoff en 1845, mientras aún era estudiante. Son muy utilizadas en ingeniería eléctrica para obtener los valores de la corriente y el potencial en cada punto de un circuito eléctrico. Surgen de la aplicación de la ley de conservación de la energía.

Estas leyes nos permiten resolver los circuitos utilizando el conjunto de ecuaciones al que ellos responden. En la lección anterior Ud. conoció el laboratorio virtual LW. El funcionamiento de este y de todos los laboratorios virtuales conocidos

se basa en la resolución automática del sistema de ecuaciones que genera un circuito eléctrico. Como trabajo principal la PC presenta una pantalla que semeja un laboratorio de electrónica pero como trabajo de fondo en realidad está resolviendo las ecuaciones matemáticas del circuito. Lo interesante es que lo puede resolver a tal velocidad que puede representar los resultados en la pantalla con una velocidad similar aunque no igual a la real y de ese modo obtener gráficos que simulan el funcionamiento de un osciloscopio, que es un instrumento destinado a observar tensiones que cambian rápidamente a medida que transcurre el tiempo.

Bases Legales

De acuerdo a lo establecido en el titulo ID, capítulo IV, artículo 2, de la Ley Orgánicade Servicio Eléctrico en Venezuela, las compañías de suministro de energía deben prestar el servicio de manera continua, eficiente, no discriminatoria y dentro de los parámetros de calidad y atención a los usuarios, en este sentido, la red de distribución hade tener la capacidad de mantener la carga total del conjunto, aunque cualquier circuitotroncal quede fuera de servicio.

Las normativas a utilizar en este proyecto son las siguientes

1. Comisión Venezolana de Normas Industriales (Covenin):

2. COVENIN159.1997 Tenciones de servicios normalizadas

3. COVENIN 288:1998 Sistema internacional de medidas

4. COVENIN 540:19989 Selección de los Grados de Protección de las Envolventes según la Norma

5. Código Eléctrico Nacional (CEN) revisión 2004-2016, secciones 100 y 110

6. Ley orgánica del Sistema y Servicio Eléctrico Gaceta Oficial Nº 39.573 del 14 de diciembre de 2010.. La presente Ley tiene por objeto establecer las disposiciones que regirán el servicio eléctrico en el Territorio Nacional, constituido por las actividades de generación, transmisión, gestión del Sistema Eléctrico Nacional, distribución y comercialización de potencia y energía eléctrica, así como la actuación de los agentes que intervienen en el servicio eléctrico, en concordancia con

la política energética dictada por el Ejecutivo Nacional y con el desarrollo económico y social de la Nación.

7. Reglamento de La Ley de Servicio Eléctrico Decreto N° 1.124 13 de diciembre de 2000

METODOLOGÍA

Naturaleza de la Investigación, Tipo y Diseño

Según textos consultados el nivel de investigación está relacionado al grado de complejidad y profundidad con que se aborda un fenómeno u objeto de estudio. Con respecto a la presente investigación, esta se puede enmarcar dentro de las características del tipo descriptivo, debido a que en este nivel los conocimientos se encuentran en un nivel intermedio. Para Arias F. (2004) en su texto “El proyecto de investigación” la investigación descriptiva es aquella que:

Consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento. Los resultados de este tipo de investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de los conocimientos que se refiere. (p.22)

Por tanto, se puede mencionar que el estudiocumple con estas características, debido a que se buscará describir y conceptualizar todos los requerimientos necesarios para la realización idónea del sistema eléctrico.

En relación al diseño de investigación se concibe como la estrategia general que toma el investigador para dar respuesta a los objetivos o tareas planteadas. Con respecto a la presente investigación las estrategias empleadas se enmarcan dentro del tipo documental, en su tipo de proyecto factible. Para Arias F, (2004) en su texto “El proyecto de investigación” define la investigación documental como:

“Un proceso basado en la búsqueda, recuperación, análisis, crítica e interpretación de datos secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales: impresas, audiovisuales o electrónicas” (p. 25)

Por tanto, esevidente que la investigación cumple con el mencionado concepto, ya que se produjo un análisis detallado de distintos documentos como trabajos de grado, textos especializados, fuentes electrónicas, además de fuentes “vivas” que aportaron información vitalpara el desarrollo del mismo

Consideraciones finales

Mediante la formación recibida en la clase didáctica de electricidad industrial me orienta una facilidad de aplicar diversas estrategias y metodología para las enseñanzas a los estudiantes para así convertirse en una rutina donde la interacción entre docente y estudiante sea más amplias y de mayor facilidad de entendimiento y aclaratoria del tema.

Entre los aporteshe realizó una guía didáctica para la enseñanza de estudios de cargas en transformadores para ser aplicado en el aula perteneciente a la UPEL específicamente en los laboratorios de Electricidad de dicha casa de Estudio. Esta guía contiene una serie de ejercicios con las simbologías y fórmulas de un estudio de carga un en transformador, para la formación del individuo en la cultura del ahorro y uso eficiente de la energía eléctrica, para contribuir con un desarrollo sustentable.

REFERENCIAS

TRANSFORMADORES DE (MANUEL ALVARES PULIDO)

HTTP://WWW.ADLERINSTRUMENTOS.ES/IMAGENES_WEB/

MANUAL DE DE ESTUDIOS DE CARGA EN EL TRANSFORMADOR INDUSTRIAL. AUTOR: ENRÍQUEZ HARPER