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20112011
CincoCinco secretos
industrialesExponen Roberto Kaltner
y Agustín Relay Agustín RelaVersión del 24.Oct.2011 18:45H
Cinco secretos ind strialesCinco secretos industriales
• Tableros para atmósferas explosivas• Tableros para atmósferas explosivas• Interruptores blindados de seguridad• Tableros para zonas sísmicas• Transformadores hospitalarios de aislamiento seco• Esfuerzos de cortocircuitoEsfuerzos de cortocircuito• Energías alternativas: la eólica
1. Tableros para patmósferas explosivas
Una de las maneras de medir la presión de prueba que nola presión de prueba, que no
requiere contraste ni homologación de g
instrumentos delicados, es un simple manómetro de tubo en U L dif i d lt hU. La diferencia de alturas en
metros, multiplicada por la aceleración de la gravedad,aceleración de la gravedad,
9,8 m/s2, y por la densidad del agua, 1000 kg/m3, da el valor de la presión, en pascales. La
presión atmosférica normal es de 1013 hectopascales óde 1013 hectopascales, ó
101.300 pascales, aproximadamente un hgp ρ=p
kilogramo por centímetro cuadrado.
hgp ρ
Una de las maneras de medir la presión de prueba que nola presión de prueba, que no
requiere contraste ni homologación de g
instrumentos delicados, es un simple manómetro de tubo en U L dif i d lt hU. La diferencia de alturas en
metros, multiplicada por la aceleración de la gravedad,aceleración de la gravedad,
9,8 m/s2, y por la densidad del agua, 1000 kg/m3, da el valor de la presión, en pascales. La
presión atmosférica normal es de 1013 hectopascales óde 1013 hectopascales, ó
101.300 pascales, aproximadamente un hgp δ=p
kilogramo por centímetro cuadrado.
hgp δ
Válvula de alivio, montada en el techo del gabinete. Cuando la gpresión excede el valor de seguridad (200 pascales,
aproximadamente dos gramos por centímetro cuadrado, o dos tí t d l d ) l t di dcentímetros de columna de agua) se levanta un disco de unos
veinte gramos que tapa un agujero de unos diez centímetros cuadrados. Si no se pusiera esa válvula, se deformaría levementecuadrados. Si no se pusiera esa válvula, se deformaría levemente el gabinete, y la separación de los burletes aliviaría la presión en
valores difíciles de prever. La reja impide el paso de llama. La campana que cubre el conjunto lo mantiene libre de polvo.
2. Interruptores pblindados de seguridad
Interruptores pblindados de seguridad
¿Qué es un interruptor blindado de seguridad?
Es un dispositivo muy confiable que normalmente está conectado, pero
l i d ique el usuario puede accionar, a salvo de chispas arcos y contactosalvo de chispas, arcos y contacto manual, cuando necesitamanual, cuando necesita interrumpir el suministro eléctrico en determinada zona, edificio o
tsector.
¿Dónde se aplican?¿Dónde se aplican?Donde haya que interrumpir aDonde haya que interrumpir a veces el servicio eléctrico paraveces el servicio eléctrico para mantenimiento, sin cortar la alimentación general, para aislar una falla sin que afecte toda la i l ió i iinstalación, o para evitar riesgos d i di d hde incendio cuando no hay vigilanciavigilancia.
• Sectores de una fábricaSectores de una fábrica• Cintas transportadoras.p• Edificios, pisos.• Dependencias.
E l á i• Escaleras mecánicas.• Obras en construcción• Obras en construcción.• Estaciones de servicio garajesEstaciones de servicio, garajes.• Locales con riesgo de explosión g p..o de incendio.
¿Por qué hay que brindar ¿ ymás seguridad?
•Para resguardar la vida y la salud de g y..las personas.• Para proteger los bienes materiales .. ..muebles e inmuebles. muebles e inmuebles.Para evitar los cortes generales y sus• Para evitar los cortes generales y sus .
. trastornos.
¿Por qué hay que brindar ¿ ymás seguridad?
•Para resguardar la vida y la salud de g y..las personas.• Para proteger los bienes materiales .. ..muebles e inmuebles. muebles e inmuebles.Para evitar los cortes generales y sus• Para evitar los cortes generales y sus .
. trastornos.• Para disminuir el tiempo y el costo ...del mantenimiento.
¿De qué partes se • ¿ q pcomponen?componen?
• Una caja metálica hermética, resistente a la j ,lluvia y el sol, incombustible, y que no genera gases en caso de incendiogases en caso de incendio.
• Una puerta con ventana transparente de inspeccióninspección.
• Un interruptor tripolar de mando manual local, o remotoo remoto.
• Una manija de accionamientoUna manija de accionamiento manual, o con motor de mando remoto.
• Un indicador visual y mecánico de yposición.
• Opcionalmente un mecanismoOpcionalmente, un mecanismo remoto de sólo apertura.
¿Cómo funcionan?¿Cómo funcionan?
• Cierre y apertura manual.y p
• Apertura manual o remota.Apertura manual o remota.
La manija manual (y en algunos casos un motor, o un dispositivo de apertura de comando remoto) establecede comando remoto) establece contacto, o interrumpe la corriente.contacto, o interrumpe la corriente.
La puerta sólo se abre con la corriente cortadacortada.
Sólo conecta con la puerta cerrada.
¿Admiten candado?
Evitan una alimentación sorpresiva i t l i tá t b j dmientras alguien está trabajando.
Aceptan hasta tres candados, lo que p , qreduce el riesgo de accidentes
d t b j icuando trabajan varias personas.El interruptor sólo se puede conectarEl interruptor sólo se puede conectar cuando todos los que hayan intervenido en la tarea de mantenimiento hayan retirado susmantenimiento hayan retirado sus candados.ca dadosLa manija sólo se puede bloquear con candado en su posición de interruptor desconectadodesconectado.
¿Qué normas satisfacen?¿Qué normas satisfacen?
ANSI UL 98, IRAM, IEC.
Tienen un grado de protecciónTienen un grado de protección IP 65 (Resiste polvo lluvia yIP 65. (Resiste polvo, lluvia y lavado pero no el lavado conlavado, pero no el lavado con una manguera de alta presión, u a a gue a de a ta p es ó ,y tampoco la inmersión y pprolongada.)
¿Quiénes los exigen?¿Quiénes los exigen?
Aseguradoras de riesgosAseguradoras de riesgos
Organismos oficialesOrganismos oficiales
Industrias.
¿Quiénes los recomiendan? ¿Q
ArquitectosIngenierosgGente práctica de pmantenimientoEspecialistas en costos de pproducción.p
¿Quiénes los fabrican?¿Quiénes los fabrican?
V i b f b i t t llVarios buenos fabricantes, entre ellos Nöllmann SANöllmann SA.
H i d t ll di i lHay precios, detalles dimensionales y técnicos entécnicos en
htt // llhttp://www.nollmann.com.ar.
3 Tableros para zonas3.Tableros para zonas sísmicassísmicas
Tectónico significa relacionado con la estructura, como la de un edificio o una construcción. Las palabras tectónicoLas palabras tectónico, arquitectura, tejer y techo se relacionan con la palabra pgriega tektón, que significa albañil, carpintero o
t t A it tconstructor. Arquitecto es, en griego, jefe de construcciónconstrucción.
Se reconocen catorce placas tectónicas principales, y varias microplacas.
Deriva continental:Deriva continental: Las placas tectónicas, con sus continentes a
Hace 225 millones de años Hace 200 millones de años
con sus continentes a cuestas, se están moviendo desde elmoviendo desde el origen de la Tierra hace miles dehace miles de millones de años. Actualmente América
Hace 135 millones de años Hace 65 millones de años
Actualmente América se aleja del África a una velocidad de tres centímetros por año.
Hoy
Epicentro
Onda sísmica
Hipocentro
El lugar bajo tierra donde se origina un terremoto
Antiguo aparato chino para saber de dónde se origina un terremoto
es el hipocentro. El punto de la superficie
vino una onda sísmica. La sacudida hace caer
bj t l bEl punto de la superficie más cercano es el
epicentro.
un objeto en la boca abierta de una rana de
bp bronce.
Registro de un sismógrafo actual Las ondas primarias PRegistro de un sismógrafo actual. Las ondas primarias P, débiles, anticipan las sacudidas mayores de la ondas
secundarias S y las que siguen las ondas de superficiesecundarias S, y las que siguen, las ondas de superficie, aun más intensas.
Atemos a un libro u otro objeto varias gomitas o bandas elásticas encadenadas, y arrastrémoslo sobre una mesa. , y
Veremos que aunque la mano se desplace muy lentamente, el libro avanza a los saltos. Y si ponemos arriba un flan, temblará
largo rato después de cada sacudida.Los movimientos y sacudidas del terreno guardan alguna
semejanza con ese modelosemejanza con ese modelo.
Grado Escala Nombre Efectos Mercalli Richter
I < 3,5 Muy débil Sólo lo notan los sismógrafos.II 3,5 Débil Pocas personas lo notan.pIII 4,2 Leve Lo nota bastante gente.IV 4,5 Moderado Todos lo notan. Tiembla todo.V 4 8 Fuerte Oscilan las lámparasV 4,8 Fuerte Oscilan las lámparas.VI 5,4 Bastante fuerte Caen cosas. Oscilan árboles.VII 6,1 Muy fuerte Hay olas. Caen paredes.y y pVIII 6,5 Destructivo Daños en edificios débiles.IX 6,9 Ruinoso Daños en edificios fuertes.X 7 3 Desastroso Caen muchos edificiosX 7,3 Desastroso Caen muchos edificios.XI 8,1 Muy desastroso Se doblan las vías del tren.XII Más Catastrófico Todo salta. Cambia el paisaje. p j
En Buenos Aires, Rosario, Resistencia y Posadas hay terremotos frecuentes, pero d it d L áde escasa magnitud. La zona más peligrosa ocupa un tercio de la provincia de San Juan; y la más tranquila, la provincia del Chubut, en cuya localidad deEl Gastre se planeaba construir un depósito internacional de residuos pnucleares, hasta que la Constitución de 1994 lo prohibió.Una instalación apta para la zona 4 debeUna instalación apta para la zona 4 debe soportar terremotos de magnitud 8,2, que implican oscilaciones cuya aceleración l l 40 i t d l it t ialcanza el 40 por ciento de la gravitatoria,
con frecuencias cercanas a los dos ciclos por segundo, y otras que incluyen las de resonancia.Sin embargo a ciertas construcciones, como los tableros metálicos se les exigecomo los tableros metálicos, se les exige soportar una aceleración casi dos veces y media la gravitatoria, en razón de que se amortiguan menos que el hormigón yamortiguan menos que el hormigón, y además deben permanecer en pie con másrazón que una casa.
Ensayo en la Universidad Nacional de San Juan de una paredEnsayo en la Universidad Nacional de San Juan, de una pared construida con ladrillos económicos.
Ensayo sísmico en Japón, de un edificio de cinco pisos.
Imágenes generadas por un programa simulador de sismos sobre la deformaciónsimulador de sismos sobre la deformación
presumible de un tablero Nöllmann de 208 × 80 × 80 centímetros. El software
analiza sus diferentes modos de vibraciónanaliza sus diferentes modos de vibración. (La prueba resultó satisfactoria.)
Las pruebas de laboratorio y las p ysimulaciones matemáticas permiten
ti i l t i t danticipar el comportamiento de una construcción en caso de sismos yconstrucción en caso de sismos, y
adoptar medidas preventivas de diseño, para asegurar su disponibilidad satisfactoria en emergencias ysatisfactoria en emergencias y
catástrofes.catástrofes.
4 T f d4.Transformadores hospitalarioshospitalarios
de núcleo toroidalde núcleo toroidaly aislamiento secoy aislamiento seco
Transformador encapsulado enencapsulado en resina y metal,
i it d t lcircuito de control y alarma, e indicador de funcionamiento.
Ho ha n ma or acceso de la poblaciónHoy hay un mayor acceso de la población a bienes de buena calidad, entre ellos losa bienes de buena calidad, entre ellos los servicios médicos, mucho más avanzados que los de hace pocos años, y sujetos a exigencias más estrictasexigencias más estrictas.
Los centros de atención médica encaranLos centros de atención médica encaran mejoras.mejoras.
• Por iniciativa propia y sentidoPor iniciativa propia y sentido humanitario,
• Porque las leyes y reglamentos ya lo• Porque las leyes y reglamentos ya lo exigeng
P d i l t d l• Para reducir los costos de los percances medidos en daños a la salud ypercances, medidos en daños a la salud y a la vida, deterioro de instrumental, o tiempo perdido por fallas.
Principio de funcionamiento
En caso de falla a tierra pueden saltarEn caso de falla a tierra pueden saltar chispas, e interrumpirse el suministro.p p
Si se omite la puesta a tierra del equipo, p q p ,quizá no se interrumpa el suministro, pero
d á f i d lise podrán sufrir descargas peligrosas para médicos y pacientesmédicos y pacientes.
Con un transformador aislador y un relé, no ocurren percances y se obtiene un avisoocurren percances, y se obtiene un aviso
de anormalidad, útil para el mantenimiento., p
Encapsulados en resinapReducción de ruido
Protección contra goteoProtección contra goteoMejor disipación térmicaj p
Circuito simplificado
5. Esfuerzos de cortocircuito
C i t i l 1000 ACorriente nominal 1000 A
Un poco alta 1500 A
Sobrecarga
M l
Sobrecarga
10 000 AMuy alta 10.000 A
Cortocircuito
CortocircuitoCortocircuito
Corriente de breve duraciónCorriente de breve duración
C i t fi 1 d3Corriente eficaz 1 segundo3 seg.
Elevación de la temperatura
C i d 1 ili dCorriente de cresta 1 milisegundo
Esfuerzos mecánicos
II 25 nth II 25=
II 52II 25 thd II 5,2=nth II 25=
I IId Id
I 2 )52251000( 2
dILKF
2
2=06,0
)5,2251000(210.22
7 ××××= −F
d 06,0
I IId Id
27.000 N/m = 2700 kgf/mgCada medio metro, 1350 kgf
Soporte de barras fabricado por Nöllmann SA con cepos queSoporte de barras fabricado por Nöllmann SA, con cepos que resisten 1500 kilogramos de fuerza. Este fabricante ofrece
variantes casi igualmente resistentes que no emplean tornillosvariantes casi igualmente resistentes que no emplean tornillos de fijación; los cepos se calzan en las reglas.
E d t i itEnsayo de cortocircuito realizado en la U i id d d L Pl tUniversidad de La Plata.
Izquierda: Acometida de los cables de ensayo en el ylaboratorio. Derecha: un fragmento del informe del
ensayo de la Universidad nacional de La Plata. yLa corriente de breve duración se hizo circular entre
dos barras vecinas.
Energías convencionales yEnergías convencionales y alternativasalternativas
Consumo horario en la Argentina, un día de verano deConsumo horario en la Argentina, un día de verano de 2008. (Grafico de CAMMESA)
¿Cuál energía es mayor?• ¿La que obtenemos de los alimentos?¿La que obtenemos de los alimentos?• ¿La que resulta de quemar combustibles en los
motores de coches y trenes?...motores de coches y trenes?• ¿O la que tomamos de la red eléctrica?
125 W 125 W125 W
125 W 125 W125 W
Son aproximadamente iguales; unos 180 kilovatios hora por bimestre y por habitantehora por bimestre y por habitante.
La prod cción de energía está cada e másLa producción de energía está cada vez más ligada a la problemática ambiental; g p
calentamiento global, agotamiento de recursos y contaminación química y electromagnéticacontaminación química y electromagnética.
En rojo, el calentamiento global, medido desde queEn rojo, el calentamiento global, medido desde que hay termómetros. En azul, estimaciones indirectas.
(Hay científicos que dudan del calentamiento global )(Hay científicos que dudan del calentamiento global.)
Torres enfriadoras de agua. El humo blanco es vapor de g pagua condensado. Se pueden usar en cualquier central
térmica, sea nuclear, o de quema de combustiblestérmica, sea nuclear, o de quema de combustibles fósiles.
(Atucha y Embalse en cambio enfrían en ríos )(Atucha y Embalse, en cambio, enfrían en ríos.)
Reactor, o calderacaldera
Calor tomado
Trabajo útil
Turbina
Calor cedido
Ambiente
H
Hídrica Renovable, convencional
Central nuclear refrigerada en un río
Térmica nuclear de fisión, comúnmente llamada nuclearcomúnmente llamada nuclear
Convencional, agotable a muy largo plazo
Eólica Alternativa, renovable
Coeficiente de potencia para diferentes tipos de generadores eólicos
3vAP ρvAP ρ=
1 MW; 1.000.000 USD; 30 km/h; 100 m
Buenos AiresBuenos Aires,2 GW, ó 2000 MW,
2000 molinos,pero sólo soplan 10 km/h,pero sólo soplan 10 km/h,
1/3 × 1/3 ×1/3 = 1/27t h í f lt 54 000 lientonces, harían falta 54.000 molinos,
54.000 hectáreas,,23 km × 23 km,
toda la ciudad cubierta de molinostoda la ciudad cubierta de molinos, que costarían 54.000 millones de dólares.
TurbinaTurbina
Potencia nominal: 3 kVAPotencia máxima: 3,3 kVATensión: 34 V eficaces a 145 rpm; 200 VTensión: 34 V eficaces a 145 rpm; 200 V eficaces a 700 rpm.Tensiones: 34, 48, 110 y 220 VEficiencia mecánica: 94 %Eficiencia mecánica: 94 %
GeneradorGenerador
Aislamiento: clase FVelocidad de rotación: 0 a 800 rpmVelocidad de rotación: 0 a 800 rpmVelocidad de operación: 145 a 700 rpmVelocidad de régimen: 600 rpmViento de arranque: 2,5 m/sViento de arranque: 2,5 m/sUmbral de protección: 13,5 m/sMá i l id d d l i t 13 /Máxima velocidad del viento: 13 m/sVelocidad de destrucción: 58,5 m/s,Eficiencia eléctrica: 39 %
Celdas fotovoltaicas de primera, segunda y tercera generacióny tercera generación.
Las primitivas tenían un 1 % de eficiencia; lasLas primitivas tenían un 1 % de eficiencia; las actuales comerciales superan el 20 %, y ya h ld i t l d di i thay celdas experimentales de rendimiento superior al 40 %.pn
1
2
1
2
1
2
Posiblemente la generación y transporte dePosiblemente la generación y transporte de energía del futuro cercano sea casi gratuita,
l t l l dy el costo que prevalezca sea el de su control: conexión, interrupción y protección.control: conexión, interrupción y protección.
Nollmann S ANollmann S.A.
Ituzaingo 795San Fernando BASan Fernando, BA +54 11 4725-6200
www.nollman.com.ar,[email protected]@nollmann.com.ar
