UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”
UNIVERSIDAD DISTRITAL “Francisco José de Caldas” Facultad Tecnológica Tecnología en Electricidad
1. Información General Espacio Académico Pensum al que pertenece Código Tipo Área Créditos académicos Docentes Espacio de acompañamiento
Coordinación de Aislamiento Espacio teórico-práctico Ingeniería aplicada HTD
HTC
HTA
Horas/semana
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3 Juan Carlos Aponte Gutiérrez jcaponteg@hotma
[email protected] il.com Martes 18:00 – 20:00 Sábado 06:00 – 08:00
2. Justificación Este espacio académico permite permite al futuro Ingeniero conocer y entender entender el comportamiento comportamiento de los materiales aislantes, tanto externos como internos, presentes en los equipos y sistemas eléctricos al ser sometidos a diferentes tipos de esfuerzos eléctricos. Esto es fundamental para el diseño de equipos y sistemas que requieran trabajar con electricidad, y en particular aquellos que se ven sometidos a altos voltajes.
3. Objetivos Teniendo como base las leyes electromagnéticas, de circuitos y la física de los materiales aislantes, los estudiantes deben estar en capacidad de: Conocer los diferentes métodos y procesos con los cuales pueden ser producidos altos esfuerzos eléctricos (altos voltajes) de forma natural o artificial. Conocer y analizar el comportamiento de los diferentes tipos de aislantes (gaseosos, líquidos y sólidos) ante altos esfuerzos eléctricos. Estudiar los aspectos básicos para la selección y el diseño de aislamientos en equipos y sistemas eléctricos. Utilizar métodos normalizados generar y medir altas tensiones. Utiliz Uti lizar ar mét método odoss normali normalizado zadoss para rea realiz lizar ar ensayos ensayos aislam aislamien iento to de equi equipos pos eléctricos y materiales simples.
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TECNOLOGÍA EN ELECTRICIDAD – INGENIERÍA EN DISTRIBUCIÓN Y REDES ELECTRICAS
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4. Requerimientos Requerimientos La posibilidad de entender el discurso y la práctica objeto de trabajo en el espacio académico Aislamiento Eléctrico, constitutivo de la línea de profundización en alta tensión de Inge Ingenie niería ría,, radica radica en la art articu iculac lación ión que el estudi estudiant antee realice realice con los con conten tenido idoss conte con temp mpla lados dos es espac pacio ioss ac acadé adémi micos cos qu quee fu funda ndame ment ntan an el co comp mport ortam amie ient ntoo de Fí Físi sica ca Electromagnética, Circuitos eléctricos y Electrónica análoga, por lo tanto se consideran como requerimientos los espacios: Física Electromagnética (Tecnología) Circuitos eléctricos (Tecnología) Medidas e Instrumentación (Tecnología) Dispositivos semiconductores (Tecnología) Métodos numéricos Haber visto o estar viendo campos electromagnéticos (Segundo semestre Ingeniería) Poseer interés por la utilización de herramientas de software para el análisis de circuitos (Orcad, EMTP-ATP) y programación (MATLAB, Visual Studio).
5. Aspectos pedagógicos La propuesta desarrollada porenelDistribución grupo de docentes proyecto curricular Tecnología en Electricidad e Ingeniería y RedesdelEléctricas, partió del de análisis de las características generales que debe poseer todo ingeniero como profesional en el sector eléctrico, además de los conocimientos específicos propios de la aplicación de su carrera que debe poseer todo ingeniero, y se encuentran detallados en el perfil profesional que hace parte de la propuesta para el transito a créditos créd itos académicos. Tales características, fusionadas al interior de los espacios académicos del plan de estudios son: Alto nivel de desarrollo de sus capacidades comunicativas. Habilidades para definir problemas, recoger y evaluar información, y desarrollar soluciones reales y eficientes. Capacidades para trabajar en equipo, habilidad para trabajar con otros. Habilidad para utilizar todo lo anterior a fin de encarar problemas en el complejo mundo real.
Todos los espacios académicos del plan de estudios, al igual que éste, se consideran teórico-prácticos, sustentando esta dinámica en un problema o pregunta que el estudiante debe solucionar a lo largo de las 16 semanas de duración del semestre, a modo de un proyecto o trabajo final.
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6. Descripción de créditos Distribución de las actividades
Clase presencial (trabajo directo)
Acompañamiento (trabajo cooperativo)
Actividades extractase (trabajo autónomo)
Horas semanales
Horas semestre
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Número de créditos
Diagnóstico de conocimientos Introducción de concepto Ejemplificación Ejemplificac ión del contenido Preguntas en clase Realización de ejercicios y problemas por parte del profesor y de los alumnos Formulación de Talleres de ejercicios. Evaluación teórica oral y escrita Desarrollo de prácticas de Laboratorio Desarrollo de talleres utilizando software para análisis de circuitos Asesoría de talleres de ejercicios Evaluación práctica oral y escrita Lecturas de preparación y/o complemento a las unidades temáticas. temáticas. Preparación de preinformes e informes de laboratorio. Desarrollo de prácticas libres de laboratorio Utilización de herramientas de software para el análisis análisis de circuitos circuitos eléctricos. Desarrollo de talleres de ejercicios TOTAL
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7. Competencias e indicadores Nombre de la unidad temática
Lineamientos 1.1. Objetivos de la coordinación de aislamiento.
1. Introducción
1.2. Tipos de aislamiento.
1.3. Definiciones de rigidez dieléctrica (insulation strenght). 2.1. Sobretensiones transitorias de origen interno: - Ondas viajeras - Apertura y cierre de 2. Producción de interruptores Sobretensiones - Ferro resonancia - Otros transitorias. 2.2. Sobretensiones transitorias de origen externo: - Rayos
Competencias
Indicadores de Idoneidad
Identifica los pasos generales necesarios de realizar coordinación de aislamiento en un sistema eléctrico de Comunicativa alta tensión. Crítica y creativa Identifica las diferentes tipos de aislamiento. Analítica
hSP hSA ThS
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Identifica los diferentes mecanismos mediante los cuales se Comunicativa producen sobretensiones transitorias. transitorias. Crítica y creativa Modela, mediante herramientas Analítica de circuitos, los mecanismos mediante 6 Experimental los cuales se producen sobretensiones Tecnológica transitorias Científica Utiliza herramientas y equipos de laboratorio para simular sobretensiones transitorias.
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Tecnológica
Entiende y diferencia lasde diferentes clases y conceptos rigidez dieléctrica o soportabilidad del aislamiento.
- Otras
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3.1. Concepto – Distribuciones continuas
Identifica los diferentes métodos para medir altas altas tensiones AC, DC e Impulso. Identifica los diferentes métodos para medir altas altas corrientes tipo tipo Impulso. Determina el comportamiento de Comunicativa los diferentes métodos para medir
3. Coordinación de aislamiento 3.2. Distribuciones de fase – tierra ante Crítica y creativa sobretensiones por sobretensiones transitorias por Analítica maniobra, en maniobras (SOV) Tecnológica líneas de Científica transmisión. 3.3. Estimación de la Tasa de Flameos por transitorios por maniobras (SSFOR)
4.1. Rigidez dieléctricaa fase - fase dieléctric 4.deCoordinación aislamiento 4.2. Sobretensiones fase – fase ante por maniobra fase sobretensiones por fase maniobra, en líneas de 4.3. Estimación de la transmisión. Tasa de Flameos por transitorios por maniobras (SSFOR) fase – fase.
Comunicativa Crítica y creativa Analítica Experimental Tecnológica Científica
5 Coordinación Comunicativa de aislamiento 5.1 Coordinación de ante aislamiento fase-tierra Crítica y creativa Analítica sobretensiones por Experimental maniobra, en 5.2 Coordinación de Tecnológica subestaciones. aislamiento fase-fase Científica
6. El fenómeno 6.1 Mecanismo de del rayo formación de rayos 6.2 Parámetros del rayo 6.3 Incidencia de rayos
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altas tensiones AC, DC e impulso: esto mediante cálculos analíticos, 18 simulaciones y ensayos. Determina el comportamiento de los diferentes métodos para medir altas corrientes tipo impulso: esto mediante cálculos analíticos, y simulaciones. Utiliza métodos normalizados para medir altas altas tensiones AC, DC e impulso. Utiliza las leyes de Maxwell para calcular de forma analítica intensidad de campo eléctrico, polarización, desplazamiento desplazamie nto y rigidez dieléctrica en asilamientos simples. Utiliza las leyes de Maxwell para determinar comportamiento de E, P y D en fronteras de aislantes. Utiliza las leyes de Maxwell para calcular de forma analítica intensidad 6 de campo eléctrico, polarización, desplazamiento desplazamie nto y rigidez dieléctrica en asilamientos combinados. Utiliza métodos numéricos para calcular intensidad de campo eléctrico, polarización, desplazamiento desplazamie nto y rigidez dieléctrica en asilamientos simples y combinados. Comprende los diferentes mecanismos de disrupción en gases. Determina el comportamiento de aislamientos gaseosos utilizando la teoría de disrupción en gases. Comprende y determina efectos 10 asociados a esfuerzos eléctricos altos en aislamientos gaseosos. Determina comportamiento de aislamientos gaseosos mediante ensayos de laboratorios. Comprende los diferentes 6 mecanismos de disrupción en aislamientos líquidos. Determina el comportamiento de aislamientos líquidos utilizando la teoría de disrupción en líquidos. Comprende y determina efectos asociados a esfuerzos eléctricos altos en aislamientos líquidos.
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6.4 Modelo electro 4
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geométrico 6.5 Ecuaciones de distancia de impacto 6.6 Número de impactos al cable guarda 6.7 Efectos de la altura sobre el mar 7.1 Usos, clasificación clasificación y característic características as eléctricas (permitividad relativa, rigidez dieléctrica) 7.2 Factor de Pérdidas (tan. Delta): Comunicativa Definición, medición 7 Apantallamient Apantallamientoo Crítica y creativa (Puente de Schering.) de líneas de Analítica transmisión. Experimental 7.3 Descargas Tecnológica parciales: Definición, Definición, Científica medición. 7.4 Mecanismos de Ruptura
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aislamientos al ser sometidos esfuerzos eléctricos altos. a Determina diferentes parámetros de aislamientos eléctricos mediante la realización realizaci ón de ensayos de laboratorio.
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Reconoce y comprende metodologías y procedimientos normalizados necesarios ensayar aislamientos eléctricos en alta tensión Plantea y realiza procedimientos
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Comprende los diferentes mecanismos de disrupción en aislamientos sólidos. Determina el comportamiento de aislamientos sólidos utilizando la teoría de disrupción en sólidos. Comprende y determina efectos asociados a esfuerzos eléctricos altos en aislamientos sólidos.
7.5 Factores que afectan la tensión de Ruptura. 8.1. Tipos de aislamientos - Autorecuperables - No autorecuperables 8.2. Medición de perdidas dieléctricas dieléctricas y capacidad 8.3. Medición de 8 Apantallamient Apantallamientoo descargas parciales de subestaciones 8.4. Ensayos con AC 8.5. Ensayos con DC 8.5. Ensayos con impulsos de tensión - Método de los múltiples niveles - Método de subir y bajar 9. Selección de 1. Conocimiento del descargadores de Laboratorio de Alta sobretensión Tensión. 2. Medición y
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Comprende fenómenos eléctricos y diferencias entre diferentes tipos de
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generación de altas tensiones AC. 3. Medición y generación de altas tensiones DC. 4. Ondas viajeras 5. Medición y generación de altas tensiones tipo impulso.
(experimentos) normalizados o no, para determinar el comportamiento de 6. Efecto corona. diferentes tipos de aislamientos. aislamientos. Comunicativa Analiza resultados y 7. Comportamiento Crítica y creativa comportamientos de aislamientos del aire como aislante Analítica eléctricos sometidos a ensayos en alta ante señales a Experimental tensión. frecuencia industrial Tecnológica Especifica características de (Ley de Paschen e Científica aislamientos necesarios para Influencia de la aplicaciones industriales. polaridad en la disrupción del aire). 8. Ensayo de aislamiento a frecuencia industrial. 9. Ensayo de aislamiento ante impulsos de tensión. 10. Práctica libre: Ensayo industrial.
TOTAL
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8. Estrategias de evaluación P Taarlcleiraeless: :
X X
L Eavbaoluraactoiorinoess: cortas orales o escritas:
X X
9. Valoración de las estrategias de evaluación Parcial
Talleres
La Laboratorios
TEMAS A EVALUAR
ra
1 Nota 2da Nota 3ra Nota 4ta Nota 5ta Nota 6ta Nota
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10. REQUERIMIENTOS:
Manejo de herramientas que permitan el desarrollo, simulación y análisis de circuitos eléctricos. Cursos de circuitos eléctricos. Cono Co noci cimi mien ento to de la las s le leye yes s básic básicas as de físi física ca elec electr trom omag agnét nétic ica a (l (ley eyes es de Maxwell) Maxwel l) . Cursos de física física eléctrica eléctrica y campos electromagnéticos. Conocimiento de los fundamentos básicos de la operación y funcionamiento de sistemas de potencia. Curso de sistemas de potencia. Manej nejo de herr rra amienta ntas estadí adísticas y pro rob babilísti sticas básicas cas. . Curso de probabilidad y estadística. Manejo de conceptos de aislamiento eléctrico. |Curso de Aislamiento Eléctrico
11. Bibliografía y demás fuentes de documentación 1. HILEM HILEMAN AN ANDR ANDREW. EW. Ins Insulati ulation on Coordin Coordination ation ffor or Power System Systems. s. Editorias Editorias Marcel Marcel Dekker. York, 1999. MALIK MALIK..New Elect Electrical rical Ins Insulati ulation on in Powe Powerr Systems. Systems. Edit Editorial orial CRC. CRC. New Y York, ork, 1997 1997.. IEEE St Std. d. 1313. S Standar tandards ds for Power Power Syste Systems ms Insulation Insulation an andd Coordinatio Coordination. n. 1993. IEEE Std Std.. 1313.1. St Standards andards fo forr Insulat Insulation ion Coord Coordinati ination on – Definitions Definitions,, Principles Principles and Rules. 1996. 5. IEEE S Std. td. 11313.2. 313.2. Guide for tthe he Applicat Application ion of Insulation Insulation Coordina Coordination. tion. 1999. 6. KUFFEL E., ZAE ZAENGL NGL W. W.S. S. y KUFFEL KUFFEL J. Hi High gh volt voltage age engineering engineering:: Fundam Fundamental entals. s. Editorial Newnes, Norfolk, 2000. 7. SIEGER SIEGERT T LU LUIS. IS. A Alta lta Tensió Tensiónn y sistem sistemas as de Transmi Transmisión. sión. 8. NAIDU M.S, K KAMARA AMARAJU JU V. A Alta lta T Tensión ensión y sistemas sistemas de Transmisión. Transmisión. 9. SADIKU M. Ele Elemento mentoss de electromagn electromagnetismo etismo.. Oxford Un Universi iversity ty Press. Press. USA, 2000. 2000. 10. JOHNK, C CARL. ARL. Teoría Electromagnética: Campos y ondas. Limusa, Mexico, 2004. 2. 3. 4.
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