Ciclo Formativo de Grado Superior de Instalaciones Electrotécnicas
Departamento de Electricidad
I.E.S “A T E N E A
Mairena del Aljarafe ( S e v i l l a )
Programación didáctica del módulo nº 1 :
“ Técnicas y Procesos en las Instalaciones Eléctricas de Media y Baja Tensión”
Índice
1. Características generales
2. Capacidades terminales y principios pedagógicos.
3. Orientaciones didácticas.
4. Metodología.
5. Criterios de evaluación.
6. Criterios de recuperación.
7. Presentación del proyecto. Contenidos
8. Secuenciación y temporización de contenidos
Nuestro Ciclo Formativo que forma a los futuros Técnicos Especialistas en Instalaciones Electrotécnicas debe dar respuesta a las necesidades educativas que la sociedad actual plantea a los jóvenes, para su posterior integración laboral en las diversas empresas del sector de la electricidad-electrónica, donde se precisa personal cualificado no sólo desde el punto de vista técnico, sino con capacidad de colaborar en el diseño a las órdenes de un ingeniero proyectista en la oficina técnica, o de control y gestión de obra civil, como mando intermedio de una o varias cuadrillas.
Nuestro modulo TPIEMBT, está asociado a la Unidad de Comtencia nº 1: “Desarrollar y mantener equipos e instalaciones de distribución de energía eléctrica en media tensión (MT), baja tensión (BT) y centros de transformación (CT)”, con las siguientes 5 realizaciones profesionales:
a) Definir o participar en la definición de las especificaciones técnicas y configurar instalaciones eléctricas de media y baja tensión, elaborando informes técnico-económicos que sirvan de base a los proyectos en las condiciones de normalización electrotécnica y reglamentación administrativa vigentes.
b) Realizar, a su nivel, cálculos mecánicos y eléctricos, mediante la consulta de las especificaciones técnicas y económicas de las instalaciones eléctricas de media y baja tensión, de acuerdo con la reglamentación electrotécnica vigente y bajo la supervisión del proyecto.
- En los cálculos mecánicos y eléctricos de líneas eléctricas de media, baja tensión y centros de transformación se utilizan los medios (tablas, ábacos, programas informáticos) oportunos y/o disponibles, teniendo en cuenta las condiciones y requisitos prescritos por la normativa electrotécnica vigente.
c) Elaborar o supervisar la elaboración de la documentación técnica y administrativa (planos, esquemas, relación de materiales, permisos de paso, boletines) de las instalaciones eléctricas de media y baja tensión en el soporte adecuado y con los medios normalizados.
d) Realizar, a su nivel, la verificación y puesta en servicio de las instalaciones eléctricas de media y baja tensión, llevando a cabo las medidas, pruebas y ensayos prescritos, garantizando la calidad y fiabilidad del servicio que prestan de acuerdo con la reglamentación electrotécnica y con la normativa de seguridad vigentes.
e) Modificar y/o elaborar procedimientos para el mantenimiento de las instalaciones eléctricas de media y baja tensión, optimizando los recursos humanos y materiales, garantizando la operatividad y seguridad en su aplicación.
Por ello en nuestro módulo, se desarrollarán unos contenidos que exponemos en el punto 7, para que nuestros alumnos adquieran las siguientes capacidades terminales:
2. Capacidades terminales y principios pedagógicos
El módulo de “Gestión del desarrollo de Instalaciones Electrotécnicas”, que es un módulo asociado a la competencia, contribuirá a desarrollar en los alumnos las siguientes 5 capacidades terminales:
1 Analizar las líneas de distribución eléctrica en media y baja tensión (aéreas y subterráneas), identificando las partes y elementos que las constituyen y describiendo la función que realizan, en el marco normativo y reglamentario vigentes.
2 Analizar los centros de transformación (de intemperie e interior) utilizados en la distribución de energía eléctrica, identificando las partes y elementos que los constituyen y describiendo la función que realizan, en el marco normativo y reglamentario vigentes.
3 Analizar las instalaciones de electrificación para viviendas y edificios, identificando las partes y elementos que las constituyen y describiendo la función que realizan, en el marco normativo y reglamentario vigentes.
4 Realizar, con precisión y seguridad, medidas en las instalaciones eléctricas de distribución de energía eléctrica y de electrificación, utilizando los instrumentos y elementos auxiliares apropiados y aplicando el procedimiento más adecuado en cada caso.
5 Diagnosticar averías en las instalaciones de distribución de energía eléctrica y de electrificación, identificando las causas de la avería y aplicando los procedimientos y técnicas más adecuados en cada caso.
3. Orientaciones didácticas
Tomaremos como referencia el libro de la editorial Paraninfo “Técnicas y Procesos en las Instalaciones Eléctricas de Media y Baja Tensión”, de José-Luis Sanz Serrano y José-Carlos Toledano Gasca. No se pone como texto porque el profesor ofrece sus propios apuntes, con los objetivos siguientes:
Hacer hincapié en los cálculos eléctricos, relacionando los mismos con el diseño y la ejecución de las instalaciones, haciendo referencia a los reglamentos y normas particulares de la compañía.
Fundamentar los cálculos eléctricos con supuestos de aplicación práctica que toquen los distintos aspectos de las instalaciones, y saber implementar los mismos mediante hoja de cálculo (excel u openoffice.cal).
Sentar la base para luego en los módulos de segundo año, aprender y comprender el manejo de programas de cálculo profesionales (Dmelect, Microsoft proyect, Indalux, iep, presto, etc).
Es aconsejable que los alumnos posean en su casa un ordenador personal.
4. Metodología
1. El desarrollo de los contenidos se llevará a la práctica mediante clases magistrales, utilizando apuntes del profesor, y ayudado para la demostración de programas de los ordenadores conectados en red, usando el “Net Meeting”. Para este curso, se considera importante el manejo de la hoja de cálculo, como herramienta final complemento de los cálculos manuales.
2. Intercalando con los contenidos, se propondrán actividades (problemas, trabajos, debates y resolución de cuestiones), que estimulen la participación del alumno.
Dichas actividades pondrán ser resueltas en clase, o en su caso recogidas para su corrección por el profesor. De esta forma, junto con las preguntas personales y los controles, se podrá recabar información puntual, sobre el grado de aprendizaje de cada alumno de los conocimientos aplicados.
Servirá también como referencia sobre el seguimiento que los alumnos realizan del módulo, y para conocer sus dificultades. Se podrán en caso necesario mandar trabajos de refuerzo o recuperación a los alumnos, para corregir aquellos aspectos que tengan más deficitarios.
5. La evaluación
1. Realización de pruebas objetivas a lo largo de cada trimestre. En ella se valorará el grado de consecución de contenidos (conceptos) y procedimientos, tomando como referencia los criterios de evaluación que para la consecución de las capacidades terminales de nuestro módulo se establecen en FPE-Andalucía. De dichas pruebas se obtendrán los puntos en los apartados de conceptos y procedimientos (4 puntos para cada apartado).
2. Valoración de la entrega de trabajos o problemas propuestos recogidos por el profesor (2 puntos máximos establecidos para dicho apartado). El incumplimiento en los plazos de entrega, podrá restar hasta 1 punto de dicha calificación, dependiendo del motivo que lo origine. Si además, se pasase de una fecha límite, que impida su corrección para la evaluación, se evaluará de forma negativa, quedando pendiente de recuperación.
Caso que el alumno no supere el mínimo necesario establecido en cada apartado quedará pendiente de recuperación, debiendo seguir las actividades de refuerzo que le marque el profesor para su recuperación durante el curso, o al final del mismo. Se cumplirá en todo caso la normativa vigente, y las indicaciones del proyecto curricular.
La evaluación final representará la globalización de los diferentes procesos de evaluación efectuados y tendrá que permitirnos conocer el progreso realizado por los alumnos, así como el grado de cumplimiento de los objetivos previstos.
6. Criterios de recuperación
7. Presentación del proyecto. Contenidos
Los contenidos básicos fijados por el RD 691/95 y aprobados posteriormente por nuestra Consejería de Educación, son los siguientes:
a) Redes eléctricas:
- Tipología. Características.
- Transporte y distribución de energía eléctrica (EE) por líneas eléctricas. Características.
- Cálculo eléctrico de líneas eléctricas.
- Reglamentación y normativa.
- Documentación técnica.
b) Líneas aéreas y subterráneas de media tensión (MT) y baja tensión (BT):
- Estructura y elementos de las líneas aéreas.
- Cálculo mecánico de conductores y apoyos de líneas aéreas.
- Equipos, dispositivos y materiales utilizados en las líneas de distribución.
- Procedimientos de montaje de líneas de distribución. Documentación técnica.
c) Centros de transformación (CT):
- Función, tipología y características generales.
- Características constructivas y de emplazamiento.
- Celdas.
- Transformadores.
-Maniobras en los CT. Procedimientos normalizados.
- Procedimientos de montaje de CT. Tipología y características. Puestas en servicio.
- Documentación técnica.
d) Instalaciones de enlace y de interior:
- Acometidas y centralización de contadores.
- Cálculo y selección de los conductores, tubos, canalizaciones y elementos de protección.
- Equipos, dispositivos y materiales. Tipología y características.
- Protección contra contactos directos e indirectos. Puestas a tierra.
- Procedimientos de montaje de instalaciones de enlace e interior.
- Documentación técnica.
e) Instalaciones de alumbrado:
- Magnitudes y unidades fundamentales utilizadas en luminotecnia.
- Fuentes de luz y accesorios para su funcionamiento.
- Cálculo de instalaciones de alumbrado interior y exterior.
- Procedimientos de montaje de las instalaciones de alumbrado de interior y exterior: tipología y características.
- Documentación técnica.
f) Medidas eléctricas:
- Equipos e instrumentos de medidas. Tipología y características de aplicación.
- Procedimientos de medida.
g) Puesta en servicio y mantenimiento:
- Mediciones y verificaciones reglamentarias.
- Diagnóstico de averías. Análisis de disfunciones.
- Seguridad en las operaciones de puesta en servicio, maniobra y mantenimiento.
Para abordar en la medida de nuestras posibilidades dichos contenidos, y teniendo en cuenta los medios con que contamos, y nuestro entorno socioeconómico (las empresas demandan técnicos con buenos fundamentos en los cálculos, que propicien el correcto manejo de programas informáticos (hoja de cálculo o profesionales) para ayudar de forma efectiva a los ingenieros/arquitectos, en la confección de proyectos, o solución de problemas de asesoría técnica, y teniendo en cuenta el nivel de partida del alumnado (tanteo realizado en los primeros días de clase, o prueba inicial), se ve la necesidad de llevar a cabo un repaso general de conocimientos de base (electrotecnia), que permita progresar posteriormente en cuestiones de mayor complejidad. Para ello el profesor propone la siguiente secuencia en los contenidos:
Temas 1, 2, 3 y 4: Repaso de electricidad (puede servir de apoyo cualquier libro de electrotecnia de bachillerato)
Tema 1 Fundamentos de la electricidad
La energía eléctrica: Generación transporte y distribución
Conceptos básicos de electricidad: Carga eléctrica, corriente eléctrica, resistencia eléctrica, tensión eléctrica, circuito eléctrico. Conductores. Resistencia del conductor. Aislantes.
Tipos de corriente eléctrica.
Tema 2 Corriente continua
Ley de Ohm. El generador de corriente continua: fem, ddp y tensión en bornas. Influencia de la temperatura en la resistencia. El condensador en cc. Carga y descarga: constante de tiempo. Asociación de condensadores. Asociación de resistencias (circuitos serie paralelo y mixto). Teorema de Thèvenin. Fuerza y trabajo mecánico: conceptos, y unidades de medida. Potencia y energía eléctrica en cc. Unidades de medida. Leyes de Kirchhoff. Resolución de circuitos de mallas. Balance de potencia y de energía. Conversión estrella-triángulo.
Tema 3 Magnetismo y electromagnetismo
Imanes. Campo magnético. Teoría molecular. Electromagnetismo (conductor rectilíneo espira y solenoide). Magnitudes magnéticas (flujo, inducción, fmm y reluctancia). Saturación magnética. Permeabilidad magnética. Ciclo de histéresis. Inducción electromagnética. Ley de Lenz. Autoinducción. Parámetro de la bobina”L” o coeficiente de autoinducción.. Fuerza sobre una corriente eléctrica en el seno de un campo magnético. Fundamentos de motores de cc y ca.
Tema 4 Corriente alterna
Trigonometría: razones y funciones trigonométricas. Magnitudes físicas vectoriales y escalares. El número complejo o fasor, como vector rotatorio.
Generación de la corriente alterna: el alternador. Expresión senoidal y fasorial de la tensión y la corriente alterna. Tipos de impedancias (receptores o circuitos). Ohmico puro, inductivo puro capacitivo puro, inductivo y capacitivo. Aplicación de la ley de ohm en ca a los distintos tipos de circuitos: diagramas de impedancias y fasoriales (tensión-corriente). Asociación de impedancias en circuitos serie, paralelo y mixto. Trifásica . Tipos de receptores trifásicos. Corrientes de fase y de línea con cargas equilibradas y desequilibradas usando el método fasorial. Potencia y energía en corriente alterna. Cálculo de las mismas, usando el análisis fasorial y/o el triángulo de potencia. Balance de potencia en circuitos de c.a. monofásicos y trifásicos. Conversión estrella triángulo. Factor de potencia de una instalación. Cálculo y mejora del cosjm mediante baterías de condensadores, de un receptor o de una instalación.
Tema 5 Cálculo de Secciones en baja tensión en corriente alterna monofásica y trifásica.
Se desarrolla mediante apuntes editados por el profesor. A la vez que se abordan los distintos procedimientos de cálculo, se proponen ejercicios donde se estudian redes de distribución, instalaciones de enlace e instalaciones interiores. El índice de dichos apuntes de Cálculos de Secciones en BT es el siguiente:
1.1. Reparto de la caída de tensión (pág. 2).
1.1.1 Caída de tensión absoluta y porcentuada (pág. 4).
1.2. Estimación de la caída de tensión. Método aproximado para baja tensión (pág. 6).
1.3. Circuitos monofásicos (pág. 7).
1.3.1. Carga única al final de línea (pág. 10).
1.3.2. Alimentador monofásico a sección constante (pág. 14).
1.3.2.1. Cálculo de las derivaciones del alimentador monofásico a sección constante (pág. 20).
1.3.3. Alimentador monofásico a sección telescópica o variable (pág.22).
1.3.3.1. Cálculo de las derivaciones del alimentador monofásico a sección telescópica (pág.29).
1.4. Circuitos trifásicos (pág. 30).
1.4.1. Carga única trifásica al final de línea (pág. 35).
1.4.2. Alimentador trifásico a sección constante (pág. 37).
1.4.2.1. Cálculo de las derivaciones del alimentador trifásico a sección constante (pág. 43).
1.4.3. Alimentador trifásico a sección telescópica o variable (pág. 45).
1.4.3.1 Cálculo de las derivaciones del alimentador trifásico a sección telescópica o variable (pág. 52).
1.5. Alimentadores en anillo, bucle o canalización cerrada (pág. 53).
1.5.1. Alimentadores en anillo monofásicos. Cálculo del punto de corte (pág. 54).
1.5.2. Alimentadores en anillo trifásicos. Cálculo del punto de corte (pág. 57).
Ejercicis resueltos (pág. 61 a 109)
Tema 6 Manejo de la hoja de cálculo (openoffice y excel)
Operaciones con celdas. Operaciones con funciones. Formato de números y textos. Creación de tablas. Formato de tablas. Relleno automático de series. Funciones (“SI” , “BUSCARV”, “MÁX”, “MÍN” y otras).
Automatización de búsquedas de tablas. Creación de un programa que calcule la sección de un conductor de forma automática (carga monofásica al final de línea).
Tema 7 Cálculo de Protecciones en las instalaciones eléctricas de BT frente a sobrecargas y cortocircuitos
Se analizan sobre todos los dispositivos más comunes (magnetotérmicos y fusibles), mediante apuntes editados por el profesor, cuyo índice es el siguiente:
- Consideraciones previas (pág. 2).
1.1 Tipos de cortocircuitos a considerar (pág. 2).
1.2 Intensidades permanentes de cortocircuitos a tener en cuenta para la correcta elección de las protecciones (pág. 4).
1.3 Impedancia total “Zt”de un punto “i” ó “f” de la instalación (pág. 4).
1.4 Impedancia de cortocircuito de un trafo. Tensiones de cortocircuitos a considerar en función de la potencia aparente de los trafos (pág. 9).
1.4.1 Método abreviado para calcular impedancia, resistencia y reactancia de un transformador referida al secundario, partiendo de las tensiones de cortocircuitos de línea total y óhmica porcentuadas (pág. 12).
1.5 Comportamiento de los conductores en función del tipo de aislamiento y la temperatura de trabajo (pág. 13).
1.6 Cálculo del tiempo máximo que un conductor soporta la Ipcc.. (pág. 14).
1.7 Sobrecargas de tiempo convencional (pág. 15).
- Dispositivos de protección frente a sobrecargas y cortocircuitos (pág. 17)
2.1 Interruptores magnetotérmicos (pág. 17).
2.1.1 Poder de corte de un magnetotérmico (pág. 18).
2.1.2 Curva de respuesta (pág. 18).
2.1.3 Selectividad con magnetotérmicos (pág. 21).
2.1.4 Recomendaciones de uso de las curvas de respuesta (pág. 22).
2.2 Fusibles (pág. 22).
2.2.1 Tipos de fusibles (pág. 23).
2.2.2 Curva de respuesta (pág. 28).
- Métodos de cálculo de las intensidades permanentes de cortocircuitos (pág. 31).
- Procedimiento de elección de un fusible (pág. 33).
- Procedimiento de elección de un magnetotérmico (pág. 37).
- Comparativa entre ambos procedimientos (pág. 39).
- Conclusiones finales para el correcto diseño de las instalaciones (pág. 40).
- Longitud máxima que puede alargarse un circuito para que siga protegido frente a cortocircuitos por un magnetotérmico o un fusible (pág. 40).
- Elección del fusible o del magnetotérmico para que no interfiera en el arranque del motor (pág. 44).
- Interruptores magnetotérmicos de potencia (pág. 45).
10.1 Tipos de relés (pág. 46).
10.2 Criterio de elección del interruptor magnetotérmico de potencia (pág. 55).
10..2.1 Elección de un interruptor magnetotérmico de potencia con relé analógico (pág. 55).
10.2.2 Elección de un interruptor magnetotérmico de potencia con relé digital o con microprocesador (pág. 58).
Problema 1: Método A (pág. 61).
Problema 2: Método B (pág. 69).
Para finalizar el estudio, se abraca la automatización del cálculo de las protecciones mediante la hoja de cálculo openoffice, y los supuestos calculados de forma manual, se automatizan con programas creados por el profesor que les son explicados a los alumnos en clase, usando el netmeeting.
Nota: El apartado 10 de los apuntes, no se da por considerarse más apropiado de una Ingeniería que de un Ciclo Formativo Superior, pero en todo caso, el alumno aventajado posee el medio de poder seguir profundizando en el estudio de las protecciones eléctricas.
Tema 8 Previsión de carga. Instalaciones de Enlace e interiores
Previsiones de carga en bloques de viviendas y edificios comerciales e industriales (ITC BT 10). Previsión de carga en urbanizaciones y áreas destinadas a comercios o a industrias (Instrucción sobre previsión de cargas y coeficientes de simultaneidad en áreas de uso residencial e industrial, de 14/X/04 Consejería de Innovación Ciencia y Empresa J.A). Creación de programas en excel para automatizar la previsión de cargas. Análisis de las instalaciones de enlace e interiores y su morfología, mediante las normas de Endesa, RBT y libro de Paraninfo. Supuestos prácticos de previsiones de cargas. (Los cálculos de IE e II se realizaron en el tema 6 y8.
Tema 9. Líneas aéreas de media y Baja tensión: Cálculo mecánico
Se aborda su estudio mediante el libro de la editorial Paraninfo de igual título, y cuyo autor es Fernando Bacigalupe Camarero, que según referencia el propio autor en el prólogo, es adecuado para nuestro Ciclo Formativo, donde se aborda el estudio de dichas líneas, con una profundidad suficiente, aunque no tan exhaustiva como se haría en otros como el de Julián Moreno Clemente o Zopetti (estos últimos de ámbito universitario).
Tema 10. Cálculo eléctrico de líneas de media tensión aéreas y subterráneas
Redes de distribución de media tensión. Tipología y características de redes aéreas y subterráneas. Ecuaciones de cálculo.
Tema 11. Centros de transformación
-Función, tipología y características generales s/normas de Endesa. Características constructivas y de emplazamiento. Celdas. Transformadores. Maniobras en los CT. Procedimientos normalizados. Procedimientos de montaje de CT. Puestas en servicio.
8. Secuenciación y temporización de contenido
Al ser un módulo de 1º curso, se desarrolla a lo largo de tres trimestres, que vienen a suponer 36 semanas, aunque no todas estén completas, por los días no lectivos. Si descontamos tres de ellas dedicadas a tareas de evaluación y recuperación, se nos queda en 33 semanas a repartir entre los contenidos expuestos de la siguiente forma:
Tema 1.
Temporización (orientativa): 1 semanas
Tema 2.
Temporización (orientativa): 3semanas
Tema 3.
Temporización (orientativa): 3 semanas
Tema 4.
Temporización (orientativa): 2 semanas
Tema 5.
Temporización (orientativa): 2 de 5 semanas
- Fin del primer trimestre (D3)
Tema 5.
Temporización (orientativa): 3 de 5 semanas
Tema 6.
Temporización (orientativa): 2 semanas
Tema 7.
Temporización (orientativa): 3 semanas
Tema 8.
Temporización (orientativa): 2 semanas
Tema 9.
Temporización (orientativa): 1 semana
- Fin del segundo trimestre
Tema 10.
Temporización (orientativa): 4 semanas
Tema 11.
Temporización (orientativa): 1 semanas
- Fin del tercer trimestre (M3)
- Periodo de recuperación (3 semanas).
Nota: La parte de cálculos luminotécnicos se dará en el segundo año del ciclo, dentro de DIED, como se viene haciendo en otras promociones anteriores, ya que se abordará el manejo de los programas de cálculos (Indalux e IEP) necesarios para los proyectos del módulo de DIED.
Mairena del Aljarafe a 24 de Septiembre de 2.007
El profesor: Alcado