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Cinco secretos industriales. Información conocida en el ambiente de ingeniería, pero menos familiar en los de compras, ventas y de estudio: interruptores de seguridad, tableros antisísmicos y para ambientes explosivos, esfuerzos de cortocircuito y transformadores hospitalarios. Se agrega un tema adicional sobre energía eólica.

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Biel2011h

  1. 1. 2011 Cinco secretos industriales Exponen Roberto Kaltner y Agustín Rela Versión del 9.Nov.2011 10:55H
  2. 2. Cinco secretos industriales
  3. 3. <ul><li>Tableros para atmósferas explosivas </li></ul><ul><li>Interruptores blindados de seguridad </li></ul><ul><li>Tableros para zonas sísmicas </li></ul><ul><li>Transformadores hospitalarios de aislamiento seco </li></ul><ul><li>Esfuerzos de cortocircuito </li></ul><ul><li>Energías alternativas: la eólica </li></ul>
  4. 4. 1. Tableros para atmósferas explosivas
  5. 6. Una de las maneras de medir la presión de prueba, que no requiere contraste ni homologación de instrumentos delicados, es un simple manómetro de tubo en U. La diferencia de alturas en metros, multiplicada por la aceleración de la gravedad, 9,8 m/s 2 , y por la densidad del agua, 1000  kg /m 3 , da el valor de la presión, en pascales . La presión atmosférica normal es de 1013 hectopascales , ó 101.300 pascales , aproximadamente un kilogramo por centímetro cuadrado. h
  6. 7. Una de las maneras de medir la presión de prueba, que no requiere contraste ni homologación de instrumentos delicados, es un simple manómetro de tubo en U. La diferencia de alturas en metros, multiplicada por la aceleración de la gravedad, 9,8 m/s 2 , y por la densidad del agua, 1000  kg /m 3 , da el valor de la presión, en pascales . La presión atmosférica normal es de 1013 hectopascales , ó 101.300 pascales , aproximadamente un kilogramo por centímetro cuadrado. h
  7. 8. Válvula de alivio, montada en el techo del gabinete. Cuando la presión excede el valor de seguridad (200 pascales , aproximadamente dos gramos por centímetro cuadrado, o dos centímetros 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 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.
  8. 10. 2. Interruptores blindados de seguridad
  9. 11. Interruptores blindados de seguridad
  10. 15. Es un dispositivo muy confiable que normalmente está conectado, pero que el usuario puede accionar, a salvo de chispas, arcos y contacto manual, cuando necesita interrumpir el suministro eléctrico en determinada zona, edificio o sector. ¿Qué es un interruptor blindado de seguridad?
  11. 16. ¿Dónde se aplican? Donde haya que interrumpir a veces el servicio eléctrico para mantenimiento, sin cortar la alimentación general, para aislar una falla sin que afecte toda la instalación, o para evitar riesgos de incendio cuando no hay vigilancia.
  12. 20. <ul><li>Sectores de una fábrica </li></ul><ul><li>Cintas transportadoras. </li></ul><ul><li>Edificios, pisos. </li></ul><ul><li>Dependencias. </li></ul><ul><li>Escaleras mecánicas. </li></ul><ul><li>Obras en construcción. </li></ul><ul><li>Estaciones de servicio, garajes. </li></ul><ul><li>Locales con riesgo de explosión .. o de incendio. </li></ul>
  13. 21. ¿Por qué hay que brindar más seguridad?  Para resguardar la vida y la salud de .. las personas.  Para proteger los bienes materiales .. .. . muebles e inmuebles.  Para evitar los cortes generales y sus . . trastornos.
  14. 22. ¿Por qué hay que brindar más seguridad?  Para resguardar la vida y la salud de .. las personas.  Para proteger los bienes materiales .. .. . muebles e inmuebles.  Para evitar los cortes generales y sus . . trastornos.  Para disminuir el tiempo y el costo ... del mantenimiento.
  15. 23. ¿De qué partes se componen?  Una caja metálica hermética, resistente a la lluvia y el sol, incombustible, y que no genera gases en caso de incendio.  Una puerta con ventana transparente de inspección.  Un interruptor tripolar de mando manual local, o remoto.
  16. 25. <ul><li>Una manija de accionamiento manual, o con motor de mando remoto. </li></ul><ul><li>Un indicador visual y mecánico de posición. </li></ul><ul><li>Opcionalmente, un mecanismo remoto de sólo apertura. </li></ul>
  17. 27. ¿Cómo funcionan?
  18. 28. <ul><li>Cierre y apertura manual. </li></ul><ul><li>Apertura manual o remota. </li></ul>
  19. 33. La manija manual (y en algunos casos un motor, o un dispositivo de apertura de comando remoto) establece contacto, o interrumpe la corriente. La puerta sólo se abre con la corriente cortada. Sólo conecta con la puerta cerrada.
  20. 34. ¿Admiten candado?
  21. 35. Evitan una alimentación sorpresiva mientras alguien está trabajando.
  22. 36. Aceptan hasta tres candados, lo que reduce el riesgo de accidentes cuando trabajan varias personas. El interruptor sólo se puede conectar cuando todos los que hayan intervenido en la tarea de mantenimiento hayan retirado sus candados. La manija sólo se puede bloquear con candado en su posición de interruptor desconectado.
  23. 37. ¿Qué normas satisfacen?
  24. 38. ANSI UL 98, IRAM, IEC. Tienen un grado de protección IP 65. (Resiste polvo, lluvia y lavado, pero no el lavado con una manguera de alta presión, y tampoco la inmersión prolongada.)
  25. 39. ¿Quiénes los exigen?
  26. 40. Aseguradoras de riesgos Organismos oficiales Industrias.
  27. 41. ¿Quiénes los recomiendan?
  28. 42. Arquitectos Ingenieros Gente práctica de mantenimiento Especialistas en costos de producción.
  29. 44. ¿Quiénes los fabrican?
  30. 45. Varios buenos fabricantes, entre ellos Nöllmann SA. Hay precios, detalles dimensionales y técnicos en http://www.nollmann.com.ar.
  31. 46. 3.Tableros para zonas sísmicas
  32. 47. Tectónico significa relacionado con la estructura, como la de un edificio o una construcción. Las palabras tectónico, arquitectura, tejer y techo se relacionan con la palabra griega tektón , que significa albañil, carpintero o constructor. Arquitecto es, en griego, jefe de construcción.
  33. 48. Se reconocen catorce placas tectónicas principales, y varias microplacas .
  34. 49. Deriva continental: Las placas tectónicas, con sus continentes a cuestas, se están moviendo desde el origen de la Tierra hace miles de millones de años. Actualmente América se aleja del África a una velocidad de tres centímetros por año. Hace 135 millones de años Hace 225 millones de años Hace 65 millones de años Hace 200 millones de años Hoy
  35. 50. El lugar bajo tierra donde se origina un terremoto es el hipocentro. El punto de la superficie más cercano es el epicentro. Onda sísmica Epicentro Hipocentro Antiguo aparato chino para saber de dónde vino una onda sísmica. La sacudida hace caer un objeto en la boca abierta de una rana de bronce.
  36. 51. Registro 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 superficie, aun más intensas.
  37. 52. Atemos a un libro u otro objeto varias gomitas o bandas elásticas encadenadas, y arrastrémoslo sobre una mesa. 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 modelo.
  38. 53. Grado Escala Nombre Efectos Mercalli Richter I < 3,5 Muy débil Sólo lo notan los sismógrafos. II 3,5 Débil Pocas personas lo notan. III 4,2 Leve Lo nota bastante gente. IV 4,5 Moderado Todos lo notan. Tiembla todo. V 4,8 Fuerte Oscilan las lámparas. VI 5,4 Bastante fuerte Caen cosas. Oscilan árboles. VII 6,1 Muy fuerte Hay olas. Caen paredes. VIII 6,5 Destructivo Daños en edificios débiles. IX 6,9 Ruinoso Daños en edificios fuertes. X 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.
  39. 54. En Buenos Aires, Rosario, Resistencia y Posadas hay terremotos frecuentes, pero de 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 de El G astre se planeaba construir un depósito internacional de residuos nucleares, hasta que la Constitución de 1994 lo prohibió. Una instalación apta para la zona 4 debe soportar terremotos de magnitud 8,2, que implican oscilaciones cuya aceleración alcanza 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 exige soportar una aceleración casi dos veces y media la gravitatoria, en razón de que se amortiguan menos que el hormigón, y además deben permanecer en pie con más razón que una casa.
  40. 55. Ensayo en la Universidad Nacional de San Juan, de una pared construida con ladrillos económicos.
  41. 56. Ensayo sísmico en Japón, de un edificio de cinco pisos.
  42. 57. Imágenes generadas por un programa simulador de sismos sobre la deformación presumible de un tablero Nöllmann de 208    80    80 centímetros. El software analiza sus diferentes modos de vibración. (La prueba resultó satisfactoria.)
  43. 59. Las pruebas de laboratorio y las simulaciones matemáticas permiten anticipar el comportamiento de una construcción en caso de sismos, y adoptar medidas preventivas de diseño, para asegurar su disponibilidad satisfactoria en emergencias y catástrofes.
  44. 60. 4.Transformadores hospitalarios de núcleo toroidal y aislamiento seco
  45. 61. Transformador encapsulado en resina y metal, circuito de control y alarma, e indicador de funcionamiento.
  46. 64. Hoy hay un mayor acceso de la población a bienes de buena calidad, entre ellos los servicios médicos, mucho más avanzados que los de hace pocos años, y sujetos a exigencias más estrictas. Los centros de atención médica encaran mejoras.
  47. 65. <ul><li>Por iniciativa propia y sentido humanitario, </li></ul><ul><li>Porque las leyes y reglamentos ya lo exigen </li></ul><ul><li>Para reducir los costos de los percances, medidos en daños a la salud y a la vida, deterioro de instrumental, o tiempo perdido por fallas. </li></ul>
  48. 66. Principio de funcionamiento
  49. 67. En caso de falla a tierra pueden saltar chispas, e interrumpirse el suministro.
  50. 68. Si se omite la puesta a tierra del equipo, quizá no se interrumpa el suministro, pero se podrán sufrir descargas peligrosas para médicos y pacientes.
  51. 69. Con un transformador aislador y un relé, no ocurren percances, y se obtiene un aviso de anormalidad, útil para el mantenimiento.
  52. 73. Encapsulados en resina Reducción de ruido Protección contra goteo Mejor disipación térmica
  53. 76. Circuito simplificado
  54. 77. 5. Esfuerzos de cortocircuito
  55. 78. Corriente nominal Cortocircuito Muy alta Sobrecarga Un poco alta 1000 A 10.000 A 1500 A
  56. 79. Cortocircuito Corriente de breve duración
  57. 80. Corriente eficaz Esfuerzos mecánicos Corriente de cresta Elevación de la temperatura 1 segundo 1 milisegundo 3 seg.
  58. 83. I d I d
  59. 84. 27.000 N/m = 2700 kgf/m Cada medio metro, 1350 kgf I d I d
  60. 85. Soporte de barras fabricado por Nöllmann SA, con cepos que resisten 1500 kilogramos de fuerza. Este fabricante ofrece variantes casi igualmente resistentes que no emplean tornillos de fijación; los cepos se calzan en las reglas .
  61. 86. Ensayo de cortocircuito realizado en la Universidad de La Plata .
  62. 87. Izquierda: Acometida de los cables de ensayo en el laboratorio. Derecha: un fragmento del informe del ensayo de la Universidad nacional de La Plata. La corriente de breve duración se hizo circular entre dos barras vecinas.
  63. 88. Energías convencionales y alternativas
  64. 90. Consumo horario en la Argentina, un día de verano de 2008. (Grafico de CAMMESA)
  65. 91. <ul><li>¿Cuál energía es mayor? </li></ul><ul><li>¿La que obtenemos de los alimentos? </li></ul><ul><li>¿La que resulta de quemar combustibles en los ... motores de coches y trenes? </li></ul><ul><li>¿O la que tomamos de la red eléctrica? </li></ul>
  66. 92. Son aproximadamente iguales; unos 180 kilovatios hora por bimestre y por habitante. 125 W 125 W 125 W 125 W
  67. 93. La producción de energía está cada vez más ligada a la problemática ambiental; calentamiento global, agotamiento de recursos y contaminación química y electromagnética.
  68. 95. En rojo, el calentamiento global, medido desde que hay termómetros. En azul, estimaciones indirectas. (Hay científicos que dudan del calentamiento global.)
  69. 96. Torres enfriadoras de agua. El humo blanco es vapor de agua condensado. Se pueden usar en cualquier central térmica, sea nuclear, o de quema de combustibles fósiles. (Atucha y Embalse, en cambio, enfrían en ríos.)
  70. 97. Reactor, o caldera Ambiente Calor tomado Calor cedido Turbina Trabajo útil
  71. 99. H <ul><ul><ul><li>Hídrica </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Renovable, convencional </li></ul></ul></ul>
  72. 100. Central nuclear refrigerada en un río
  73. 101. <ul><ul><ul><li>Térmica nuclear de fisión, comúnmente llamada nuclear </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Convencional, agotable a muy largo plazo </li></ul></ul></ul>
  74. 103. <ul><ul><ul><li>Eólica </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Alternativa, renovable </li></ul></ul></ul>
  75. 108. Coeficiente de potencia para diferentes tipos de generadores eólicos
  76. 111. <ul><ul><ul><li>1 MW; 1.000.000 USD; 30 km/h; 100 m </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Buenos Aires, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>2 GW, ó 2000 MW, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>2000 molinos, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>pero sólo soplan 10 km/h, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>1/3  1/3  1/3 = 1/27 </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>entonces, harían falta 54.000 molinos, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>54.000 hectáreas, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>23 km  23 km, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>toda la ciudad cubierta de molinos, </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>que costarían 54.000 millones de dólares. </li></ul></ul></ul>
  77. 112. Turbina Potencia nominal: 3 kVA Potencia máxima: 3,3 kVA Tensión: 34 V eficaces a 145 rpm; 200 V eficaces a 700 rpm. Tensiones: 34, 48, 110 y 220 V Eficiencia mecánica: 94 %
  78. 113. <ul><ul><ul><li>Generador </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Aislamiento: clase F </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad de rotación: 0 a 800 rpm </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad de operación: 145 a 700 rpm </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad de régimen: 600 rpm </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Viento de arranque: 2,5 m/s </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Umbral de protección: 13,5 m/s </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Máxima velocidad del viento: 13 m/s </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Velocidad de destrucción: 58,5 m/s </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Eficiencia eléctrica: 39 % </li></ul></ul></ul>
  79. 119. <ul><ul><ul><li>Celdas fotovoltaicas de primera, segunda y tercera generación. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Las primitivas tenían un 1 % de eficiencia; las actuales comerciales superan el 20 %, y ya hay celdas experimentales de rendimiento superior al 40 %. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>n </li></ul></ul></ul>
  80. 120. Posiblemente la generación y transporte de energía del futuro cercano sea casi gratuita, y el costo que prevalezca sea el de su control: conexión, interrupción y protección.
  81. 122. Nollmann S.A. Ituzaingo 795 San Fernando, BA +54 11 4725-6200 www.nollmann.com.ar, [email_address] [email_address] [email_address]

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