Manual de ingeniería eléctrica. Tomo 1 / Donald G. Fink (editor), H. Wayne Beaty (editor).

Trad. de la 13va. ed. en inglés

CONTENIDO
SECCION 1. UNIDADES, SIMBOLOS, CONSTANTES, DEFINICIONES Y FACTORES DE CONVERSION
Unidades del sistema SI 1-2
Cantidades fundamentales CGPM 1-2
Unidades complementarias del sistema SI Unidades derivadas del sistema SI 1-3
Prefijos decimales del sistema SI 1-3
Uso de las unidades, símbolos y prefijos del sistema SI 1-6
Otras unidades del sistema SI 1-7
Sistema de unidades cgs 1-8
Unidades prácticas (ISU) 1-8
Definiciones de las cantidades eléctricas 1-9
Definición de cantidades de radiación y luz 1-25
Letras empleadas como símbolos 1-26
Símbolos gráficos 1-27
Constantes físicas 1-27
Valores numéricos 1-27
Factores de conversión 1-27
Bibliografía 1-52
SECCION 2. CIRCUITOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS
CIRCUITOS ELECTRICOS Y MAGNETICOS 2-2
Desarrollo de voltaje y corriente 2-3
Campos magnéticos 2-5
Fuerzas que actúan en conductores 2-8
Componentes, propiedades y materiales 2-9
Resistores y resistencia 2-9
Inductores e inductancia 2-10
Capacitores y capacitancia 2-12
Potencia y energía 2-12
Leyes físicas para circuitos eléctricos y magnéticos 2-13
Fuentes de energía eléctrica y representaciones 2-15
Análisis de fasores 2-15
Consideraciones de energía y potencia de CA 2-17
Fuentes controladas 2-19
Métodos para análisis de circuito 2-19
Métodos generales para análisis de circuitos 2-23
Distribución de energía eléctrica en sistemas trifásicos 2-27
Componentes simétricas 2-29
Otros temas de circuitos trifásicos 2-31
Dos puertos 2-33
Análisis de transitorios y transformadas de Laplace 2-36
Análisis de Fourier 2-38
El circuito magnético 2-41
Corrientes de histéresis y parásitas en el hierro 2-44
Fórmulas de inductancia 2-47
Efecto pelicular 2-49
Pérdida de corrientes parásitas en devanados de transformadores 2-50
Pérdida de corrientes parásitas en bobinas de armadura 2-51
Electrostática 2-54
El circuito dieléctrico 2-56
Pérdida dieléctrica y corona 2-58
FILTROS 2-60
Nota histórica 2-60
Diseño de filtro de pérdida de inserción 2-61
La clasificación de filtros ideales 2-61
El prototipo de paso bajo 2-62
El problema de la aproximación 2-62
Consideraciones en el dominio del tiempo 2-63
La aproximación Butterworth 2-64
La aproximación Chebyshev 2-65
Comparación de aproximaciones Butterworth y Chebyshev 2-68
La aproximación Chebyshev modificada 2-69
La aproximación Legendre-Papoulis 2-69
La aproximación de Bessel 2-74
La respuesta de escalón 2-77
El filtro elíptico 2-78
Las redes de filtro prototipo 2-78
La tabla de valores de elemento 2-82
Diseño de un filtro práctico 2-83
El filtro de paso bajo 2-88
Una red de retardo de tiempo 2-89
El filtro de paso alto 2-89
El filtro de paso de banda 2-90
El filtro de eliminación de banda 2-92
Filtros de red activa 2-92
Realizaciones de fuente controlada 2-93
Realización de retroalimentación múltiple, de ganancia infinita 2-94
Realización de estado variable 2-94
Realizaciones de inductancia sintética 2-96
Filtros de líneas de energía eléctrica 2-96
Bibliografía sobre filtros 2-97
SECCION 3. MEDICIONES E INSTRUMENTOS
MEDICIONES ELECTRICAS Y MAGNETICAS 3-2
Detectores y galvanómetros 3-5
Mediciones de fem directa 3-12
Medición de corriente directa 3-18
Instrumentos analógicos 3-18
Transferencia de cd a ca 3-23
Instrumentos digitales 3-24
Transformadores para aparatos de medida 3-27
Medición de potencia 3-29
Medición del factor de potencia 3-34
Mediciones de energía 3-35
Instrumentos de registro eléctrico 3-44
Mediciones de resistencia 3-48
Mediciones de inductancia 3-60
Mediciones de capacitancia 3-64
Divisores inductivos 3-70
Mediciones de forma de onda 3-73
Mediciones de frecuencia 3-75
Mediciones de desviación de frecuencia 3-77
Mediciones magnéticas 3-79
MEDICIONES DE POTENCIA MECANICA 3-84
Mediciones de momento de torsión 3-84
Mediciones de velocidad 3-85
MEDICION DE TEMPERATURA 3-86
MEDICION ELECTRICA DE CANTIDADES NO ELECTRICAS 3-94
TELEMETRIA 3-100
ERRORES DE MEDICION 3-106
SECCION 4. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
MATERIALES CONDUCTORES 4-2
Propiedades generales 4-2
Propiedades de los metales 4-3
Propiedades de los conductores 4-17
Metales y aleaciones para fusibles 4-43
Metales y aleaciones diversas 4-78
CARBON Y GRAFITO 4-84
MATERIALES MAGNETICOS 4-89
MATERIALES AISLANTES 4-122
Propiedades generales 4-122
Gases aislantes 4-137
Aceites y líquidos aislantes 4-147
Conductores aislantes 4-154
Conductividad térmica de materiales aislantes eléctricos 4-159
MATERIALES ESTRUCTURALES 4-167
Definiciones de propiedades de materiales estructurales 4-167
Hierro y acero estructurales 4-172
Torón y cuerda de acero 4-183
Corrosión del hierro y el acero 4-184
Metales y aleaciones no ferrosas 4-189
Piedra, ladrillo, concreto y ladrillo de vidrio 4-199
PRODUCTOS DE MADERA 4-201
SECCION 5. GENERACION
PLANTAS ACCIONADAS CON COMBUSTIBLES FOSILES 5-2
Ciclos termodinámicos 5-2
Generadores de vapor con recalentamiento 5-4
Combustibles fósiles 5-8
Clasificación del carbón mineral 5-8
Impacto del combustible en el diseño de calderas 5-9
Consideraciones ambientales 5-14
Filtrado en tela 5-16
Sistemas de desulfurización de los gases de chimenea 5-17
Métodos avanzados en el uso del carbón mineral 5-17
Combustión en lecho fluidizado 5-19
Generadores de vapor de lecho fluidizado circulante 5-19
PLANTAS DE ENERGIA NUCLEAR 5-20
Energía nuclear 5-20
Radiación 5-27
Sistema de energía nuclear 5-32
Disposición de la planta 5-36
Sistemas de control 5-54
ENERGIA NUCLEAR PARA EL FUTURO 5-82
SISTEMAS DE CIRCULACION DE AGUA Y SUS COMPONENTES 5-99
COGENERACION INDUSTRIAL 5-119
Motivación para la cogeneración 5-119
Tipos de sistemas de cogeneración 5-121
Leyes y reglamentos que afectan la compra y venta de electricidad 5-125
Leyes y reglamentos que afectan a la construcción de una instalación cogeneradora 5-129
Requisitos ambientales 5-130
Requisitos para la protección de la interconexión de plantas de servicio público 5-134
SECCION 6. UNIDADES MOTRICES PRIMARIAS
UNIDADES MOTRICES PRIMARIAS DE VAPOR 6-2
Aplicaciones de las turbinas de vapor 6-24
Rendimiento de las turbinas de vapor 6-35
Referencias sobre turbinas de vapor 6-48
TURBINAS DE GAS 6-49
SECCION 7. GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA
GENERALIDADES 7-2
CIRCUITO MAGNETICO 7-3
GENERACION DE VOLTAJE, FORMA DE ONDA Y ARMONICAS 7-5
REACCION DE ARMADURA 7-9
DEVANADOS DE ARMADURA 7-10
AISLAMIENTO 7-13
ENFRIAMIENTO INDIRECTO 7-15
ENFRIAMIENTO DIRECTO 7-19
CONSTRUCCION MECANICA 7-21
REACTANCIAS Y CONSTANTES DE TIEMPO 7-25
CURVAS CARACTERISTICAS Y DIAGRAMAS DE FASORES 7-27
OPERACION EN PARALELO 7-32
CAMBIOS EN LA VELOCIDAD DE OSCILACION Y DE TRANSITORIOS 7-33
PERDIDAS Y EFICIENCIAS 7-35
PRUEBAS EN ALTERNADORES 7-37
SECCION 8. GENERADORES DE CORRIENTE DIRECTA
CONTENIDO LA MAQUINA DE CD 8-2
PRINCIPIOS GENERALES 8-3
DEVANADOS DE ARMADURA 8-6
REACCIONES DE ARMADURA 8-10
CONMUTACION 8-11
DISEÑO DE ARMADURA 8-21
CAMPOS DE COMPENSACION Y CONMUTACION 8-24
CALCULOS MAGNETICOS 8-25
CAMPOS PRINCIPALES 8-30
ENFRIAMIENTO Y VENTILACION 8-32
PERDIDAS Y EFICIENCIA 8-35
CARACTERISTICAS DE GENERADOR 8-37
PRUEBA 8-39
OPERACION Y MANTENIMIENTO DE GENERADORES 8-39
GENERADORES ESPECIALES 8-43
SECCION 9. GENERACION DE ENERGIA HIDROELECTRICA
CONTENIDO GENERALIDADES 9-2
ELEMENTOS DE UNA PLANTA HIDROELECTRICA 9-4
TIPOS DE TURBINAS HIDRAULICAS 9-6
POSICION DE LAS PLANTAS DE POTENCIA 9-15
FACTOR DE DISEÑO 9-18
DESEMPEÑO HIDRAULICO 9-20
ELEMENTOS DE TURBINAS A REACCION 9-24
ELEMENTOS DE TURBINAS DE IMPULSO 9-26
PRUEBAS DE MODELOS 9-28
CAVITACION 9-29
REGULACION DE LA VELOCIDAD 9-29
PRUEBAS DE TURBINAS 9-33
SECCION 10. COMPONENTES DE SISTEMAS DE ENERGIA ELECTRICA
TRANSFORMADORES 10-3
Teoría del transformador 10-3
Conexiones 10-10
Transformadores de potencia 10-14
Diseño 10-14
Aislamiento 10-18
Enfriamiento 10-21
Cambio de taps o conectores de carga 10-30
Sonido audible 10-37
Descargas parciales 10-42
Voltaje de influencia para la radio 10-43
Pruebas 10-43
Sistemas de preservación del aceite y detección de fallas 10-44
Protección por sobrecorriente 10-46
Proyección contra rayos 10-48
Instalación y mantenimiento 10-49
Métodos de aplicación de la carga 10-55
Evaluación de las pérdidas 10-59
Transformadores estándar de potencia 10-60
Autotransformadores 10-60
Transformadores de distribución 10-61
Transformadores para hornos 10-66
Transformadores para conexión a tierra 10-67
Transformadores para instrumentos 10-67
CORTACIRCUITOS O INTERRUPTORES AUTOMATICOS 10-76
Conceptos fundamentales 10-76
Condiciones de interrupción intensas 10-81
Especificación de capacidad y selección 10-84
Funciones operativas 10-85
Pruebas e instalación 10-88
Cortacircuito s o interruptores automáticos de bajo voltaje 10-90
Cortacitcuitos de alto voltaje 10-93
Conjuntos de interrupción 10-105
INTERRUPTORES DE CIRCUITOS 10-109
Historia del desarrollo del interruptor de circuito 10-110
Construcción general 10-111
Capacidades 10-115
Selección y aplicación 10-116
REGULADORES DE VOLTAJE 10-119
Métodos de regulación 10-120
Aplicación de los reguladores 10-124
Adelantos en el desarrollo de los reguladores 10-129
CAPACITORES DE POTENCIA 10-130
Corrección del factor de potencia 10-130
Capacitores primarios y secundarios 10-130
Aplicaciones de los capacitores 10-131
Principios de protección 10-134
FUSIBLES E INTERRUPTORES 10-137
Fusibles 10-137
Interruptores de fusibles 10-145
CONTROL AUTOMATICO DE SUPERVISION Y ADQUISICION DE DATOS 10-151
Unidades terminales remotas 10-152
Programas para unidades terminales remotas 10-153
Protocolos del SCADA 10-154
Estaciones maestras 10-155
Comunicaciones de SCADA 10-156
Distribución de las redes SCADA 10-162
SECCION 11. FUENTES ALTERNAS Y CONVERTIDORES DE ENERGIA ELECTRICA
ENERGIA SOLAR 11-3
ENERGIA GEOTERMICA 11-11
ENERGIA EOLICA 11-15
METODOS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA 11-24
FUSION NUCLEAR 11-29
BATERIAS 11-64
PILAS DE COMBUSTIBLE 11-87
CONVERSION TERMOELECTRICA Y TERMOIONICA 11-111
MAGNETOHIDRODINAMICA 11-120
SECCION 12. ASPECTOS ECONOMICOS DE LA GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA A GRAN ESCALA
FUENTES PRIMARIAS DE ENERGIA ELECTRICA 12-4
Generalidades 12-4
Combustión de combustibles fósiles 12-4
Reacción de combustible nuclear 12-5
Energía hidroeléctrica 12-5
Vapor geotérmico 12-6
Pilas de combustible 12-6
Baterías primarias 12-6
Energía eléctrica solar 12-6
Energía eólica 12-6
SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA 12-6
Aspectos generales 12-6
Fuentes intermitentes 12-6
Embalse de agua por bombeo 12-6
Acumuladores 12-7
Imanes criogénicos de almacenamiento 12-7
Ciclo de hidrógeno combustible 12-7
Volantes 12-7
ENERGIA ELECTRICA DERIVADA 12-7
Energía eléctrica derivada 12-7
COMBUSTIBLES 12-8
Carbón 12-8
Petróleo residual 12-8
Gas natural 12-8
Uranio 12-8
Plutonio 12-8
Deuterio 12-9
Desechos sólidos 12-9
DESARROLLO DEL COSTO TOTAL DE ENERGIA ELECTRICA 12-9
Necesidad de pronósticos de electricidad-carga 12-9
Conceptos básicos de aspectos económicos de ingeniería 12-9
Filosofía económica de los requisitos de ingreso 12-10
Costos de propiedad 12-10
Análisis de costos 12-11
Comparaciones de costo de construcción 12-12
Cargos fijos 12-12
Costo del combustible 12-13
Rendimientos térmicos 12-14
Costos de conservación y de operador 12-14
Métodos de análisis económico 12-14
RESERVA DE CAPACIDAD DE GENERACION, DE CONFIABILIDAD, DISPONIBILIDAD, FACTOR DE CAPACIDAD Y FACTOR
DE CARGA 12-15
Reserva de capacidad de generación 12-15
Confiabilidad 12-16
Disponibilidad 12-17
Factor de capacidad 12-18
Factor de carga 12-19
MEZCLA DE CAPACIDAD DE GENERACION 12-19
INTERCONEXIONES Y SERVICIO COLECTIVO 12-21
SECCION 13. ASPECTOS ECONOMICOS DE LOS PROYECTOS
MEDIDAS ECONOMICAS DEL RENGLON DE RESULTADOS 13-2
EL VALOR DEL DINERO 13-2
CRITERIOS DE DECISION 13-3
FLUJOS DE EFECTIVO DESPUES DE IMPUESTOS 13-6
EFECTOS DEL FINANCIAMIENTO 13-7
ARRENDAMIENTO 13-11
REQUISITOS DE LA TASA DE RENDIMIENTO 13-13
CARACTERISTICAS QUE AFECTAN A LAS INVERSIONES 13-16
RIESGO Y RECOMPENSA 13-16
SECCION 14. SISTEMAS DE TRANSMISION
TRANSMISION DE ENERGIA DE CA POR LINEAS AEREAS 14-2
Clasificación de sistemas 14-3
Aspectos económicos 14-3
Selección de conductores 14-4
Propiedades eléctricas de los conductores 14-7
Efectos eléctricos ambientales 14-12
Aislamiento de las líneas 14-24
Ubicación de líneas y estructuras 14-31
Diseño mecánico de los claros de líneas aéreas 14-37
Estructuras de soporte 14-60
Accesorios de las líneas (líneas de voltaje menor que el EHV) 14-83
Instalación de conductores y cables de tierra aéreos 14-87
Transposiciones 14-90
Operación y mantenimiento 14-91
Cimentaciones 14-95
TRANSMISION DE ENERGIA POR LINEAS SUBTERRANEAS 14-108
Aspectos generales 14-108
Tipos de sistemas de cables 14-108
Especificaciones de capacidad de los cables 14-111
Características eléctricas 14-116
Instalación 14-117
Accesorios 14-119
Operación y mantenimiento 14-122
Investigación para el futuro 14-122