1.1 Introducción a la Ingeniería de Protección Eléctrica: Definición de la función de los sistemas de protección, sus objetivos de seguridad y continuidad. Estudio de los distintos tipos de fallas (cortocircuito, sobrecarga, falla a tierra) y sus efectos destructivos en los equipos e integridad operacional, estableciendo la base para la justificación del estudio de coordinación.

1.2 Normativa Fundamental: Comparativa ANSI C37.2 y Estándares IEC 60255: Análisis detallado de las diferencias y similitudes entre los códigos y estándares de protección eléctrica más importantes a nivel global. Se cubre la nomenclatura de funciones ANSI y la simbología IEC, preparando al alumno para trabajar en cualquier entorno normativo.

1.3 Conceptos Clave: Selectividad, Sensibilidad, Rapidez y Fiabilidad: Exploración de los cuatro criterios esenciales para un esquema de protección exitoso. Se profundiza en la definición de selectividad total y parcial, y se analiza la importancia de la sensibilidad de los relés para detectar fallas de baja corriente, especialmente en fallas de alta impedancia.

1.4 Análisis de Cortocircuito y sus Componentes: Fundamentos para el cálculo manual y asistido por software de las corrientes de cortocircuito trifásico y monofásico, incluyendo la determinación de los componentes simétricos y asimétricos. Este módulo es crítico, ya que la corriente de falla es el insumo principal para el estudio de selectividad y el dimensionamiento de los dispositivos.

1.5 Dispositivos de Protección: Relés, Fusibles e Interruptores Automáticos: Estudio de las características constructivas y operacionales de los principales equipos de protección. Se analiza la curva tiempo-corriente de cada dispositivo y se establecen los principios básicos para su correcta selección y aplicación en un sistema eléctrico, diferenciando los roles de cada uno.

2.1 Inspección Visual y Verificación de Documentación Técnica (Unifilares): Desarrollo de la metodología de inspección inicial en campo, enfocándose en la verificación física de los dispositivos instalados, el estado de los transformadores de medida (TC/TP) y la coherencia de la instalación real con los planos unifilares y los esquemas de control, detectando anomalías o discrepancias.

2.2 Diagnóstico de Condiciones de Carga y Operación del Sistema: Aprendizaje de la técnica para recopilar datos operacionales clave, como los perfiles de carga máxima, las tensiones de operación y las condiciones ambientales. Estos datos son vitales para la modelación precisa del sistema en el software y para la correcta selección de los ajustes de protección.

2.3 Introducción a la Simulación de Sistemas de Potencia (Software): Familiarización con el software de análisis de potencia líder en la industria (ej. ETAP, SKM), cubriendo la creación de diagramas unifilares, la entrada de datos de equipos y la ejecución de la simulación de cortocircuito para obtener las corrientes de falla base en todos los nodos del sistema.

2.4 Recopilación y Análisis de Curvas de Fabricantes y Settings Actuales: Metodología para obtener las curvas tiempo-corriente de los fabricantes (librerías de relés) y para extraer los settings operativos actuales de los relés digitales y breakers electrónicos. Esta información es la base para el diagnóstico de la selectividad existente.

2.5 Elaboración de Informe Preliminar de Patología de Protecciones: Desarrollo de la habilidad para documentar las deficiencias encontradas, tanto a nivel de hardware (equipos subdimensionados) como de settings (curvas superpuestas). Se genera un informe que justifica la necesidad de un estudio de coordinación formal y una intervención.

3.1 Curvas Tiempo-Corriente y el Principio de Coordinación: Estudio detallado de la lectura e interpretación de las curvas T-C y la aplicación de la regla de gap o banda de tiempo/corriente mínima requerida entre dispositivos. Se define la estrategia de coordinación adecuada (total o parcial) según la criticidad del alimentador.

3.2 Coordinación de Relés de Sobrecorriente con Característica de Tiempo Definido (50/51): Aplicación de los principios de coordinación para los relés más comunes, incluyendo el cálculo de los ajustes de pickup (corriente de arranque) y el Time Dial Setting (TDS), asegurando la discriminación de fallas a lo largo de un circuito de protección en cascada.

3.3 Selectividad Vertical y Horizontal en Sistemas de Distribución: Análisis de las técnicas para coordinar dispositivos en serie (selectividad vertical), como main y sub-main breaker, y en paralelo (selectividad horizontal) para la protección de transformadores y barras. Se resuelven casos prácticos de coordinación en sistemas radiales y anillados.

3.4 Protección de Transformadores y Motores: Coordinación con Corrientes de Inrush: Estudio de las particularidades de la protección de equipos críticos, incluyendo cómo ajustar los relés para ser insensibles a las corrientes de magnetización (inrush) del transformador y las corrientes de arranque del motor, evitando disparos indeseados pero manteniendo la protección contra fallas.

3.5 Impacto de la Falla a Tierra en la Coordinación: Protección 51N/50N y 67N: Profundización en los esquemas de protección de falla a tierra. Se analizan las protecciones de sobrecorriente residual y direccional (67N) y se enseña a coordinarlas con los interruptores de falla a tierra de baja tensión y los esquemas de protección de neutro.

4.1 Coordinación de Fusibles con Relés y otros Fusibles: Estudio de la coordinación en sistemas donde los fusibles interactúan con relés de sobrecorriente o con otros fusibles en serie. Se aprende a utilizar las curvas de mínima fusión y máxima interrupción para garantizar la selectividad en el rango de cortocircuito alto.

4.2 Introducción al Estudio de Arc Flash (Arco Eléctrico): Conocimiento de las bases para realizar estudios de arco eléctrico según la norma NFPA 70E e IEEE 1584. Se explica cómo los settings de la protección afectan directamente la energía incidente y, por lo tanto, los requisitos de equipo de protección personal (EPP) y la seguridad del operario.

4.3 Reducción de Riesgo de Arco Mediante Ajuste de Protecciones: Aplicación de estrategias de coordinación optimizadas para reducir el tiempo de despeje de la falla, minimizando la energía incidente de arco. Se cubren soluciones como la protección instantánea temporizada y el uso de la maintenance mode del relé.

4.4 Protección de Barras y Subestaciones con Relés Diferenciales (87): Estudio avanzado de los principios de la protección diferencial de barras y transformadores. Se analiza el cálculo de la zona de protección, la selección de TCs y el setting del slope diferencial para asegurar la rápida detección de fallas internas sin disparos por fallas externas.

4.5 Aplicación de Protecciones Direccionales (67) en Redes Anilladas: Profundización en la necesidad y el ajuste de la protección direccional de sobrecorriente en sistemas mallados o anillados, donde la corriente de falla puede fluir en ambas direcciones. Se enseña el setting de la dirección y la coordinación con otros relés direccionales.

5.1 Metodología de Desarrollo del Estudio de Coordinación con Software: Taller práctico donde el estudiante ejecuta el estudio completo en el software, desde la modelación y la simulación de cortocircuito hasta la generación de las curvas T-C y la identificación de las áreas de falta de selectividad, replicando un caso de ingeniería real.

5.2 Optimización de los Settings y Ajuste Fino de las Curvas: Fase de refinamiento donde se aplican las reglas de gap de tiempo/corriente, se prueban diferentes curvas de relés (IEC: Standard Inverse, Very Inverse, Extremely Inverse) y se ajustan los settings para alcanzar la máxima selectividad y sensibilidad posible dentro de los límites de la norma.

5.3 Validación de la Selectividad para Múltiples Puntos de Falla: Práctica de simulación de fallas en diversos puntos críticos (tableros principales, secundarios, alimentadores) para verificar que el esquema de protección actúa selectivamente para cada escenario, comprobando la robustez del diseño final de coordinación.

5.4 Generación de los Entregables Finales: Tablas de Settings y Diagramas: Aprendizaje de la estructura y formato de los entregables profesionales: tabla detallada con los ajustes de pickup y tiempo para cada dispositivo, y los diagramas de curvas T-C limpios y con las bandas de tiempo claramente demarcadas, listos para la implementación en campo.

5.5 Casos de Estudio: Problemas Reales de Coordinación y Soluciones: Análisis de ejemplos de la vida real donde una mala coordinación ha provocado fallas catastróficas. Los alumnos proponen y diseñan la solución de retrofit de protecciones aplicando todos los conocimientos del diplomado, reforzando el criterio práctico.

6.1 Protocolos de Pruebas de Inyección Secundaria y Primaria: Introducción a las pruebas de verificación de relés. Se detalla la inyección secundaria (prueba de la lógica y la calibración del relé) y la inyección primaria (prueba del lazo completo TC-Relé-Disparo), entendiendo su rol en la validación de los settings en campo.

6.2 Uso de Equipos de Pruebas (Test Sets) y Generación de Reportes: Familiarización con los equipos de prueba de relés (ej. Omicron, Doble). Se cubren los principios de su operación y se explica cómo generar reportes de prueba que demuestran que el relé opera según las curvas y los settings diseñados.

6.3 Verificación de la Polaridad y Conexión de los Transformadores de Corriente: Importancia crítica de la correcta conexión de los TCs, especialmente en esquemas diferenciales o direccionales. Se aprende a realizar pruebas de polaridad en campo para asegurar que el relé recibe la información de corriente con la fase correcta.

6.4 Procedimientos de Puesta en Servicio (Commissioning) de la Protección: Desarrollo de una lista de chequeo y un protocolo para la puesta en servicio de un nuevo sistema de protección, desde la verificación de la lógica de disparo hasta la prueba del lazo completo, asegurando una transición segura a la operación normal.

6.5 Mantenimiento Predictivo y Correctivo de Sistemas de Protección: Definición de un plan de mantenimiento basado en el tiempo y en la condición, incluyendo la periodicidad de las pruebas de relés, la limpieza de contactos, y la interpretación de los reportes de eventos para la gestión proactiva de la fiabilidad del sistema de protección.

7.1 Modelado Detallado de Transformadores y Generadores: Profundización en la representación precisa de los parámetros de los equipos rotatorios y estáticos en el software de simulación, incluyendo las impedancias y la contribución de cortocircuito de los generadores y el impacto de los bancos de condensadores.

7.2 Protección de Líneas de Transmisión y Distribución (Protección de Distancia 21): Introducción a la protección de distancia (Relé 21), su principio de operación basado en la impedancia y su aplicación en líneas de alta y media tensión. Se cubren los ajustes de las zonas de protección y la coordinación con la protección de respaldo.

7.3 Esquemas de Protección por Transferencia de Disparo (Permissive Overreach): Análisis de los esquemas de protección de alta velocidad que utilizan la comunicación entre subestaciones (teleprotección) para garantizar la selectividad y la rapidez en la apertura de interruptores, un componente clave en redes de transmisión.

7.4 Protecciones No Eléctricas: Presión, Temperatura y Mecánicas (63/49/74): Estudio de los dispositivos que protegen los activos por fallas no eléctricas (por ejemplo, el Relé de Buchholz en transformadores, la protección de temperatura). Se explica cómo integrar la lógica de estos dispositivos con el esquema de protección eléctrica general.

7.5 Análisis de la Selectividad en Sistemas de Red Inteligente (Smart Grid): Discusión de los desafíos de protección en un entorno de red inteligente, incluyendo la gestión de flujos bidireccionales de potencia, la intermitencia de la generación distribuida y el uso de relés con capacidades avanzadas de automatización y comunicación (IEC 61850).

8.1 Relación entre Coordinación de Protecciones y Estudio de Arco Eléctrico: Profundización en cómo las decisiones de setting afectan el time-to-clear y, por ende, la energía incidente de arco. Se enseña a iterar entre el estudio de coordinación y el de arc flash para encontrar el punto óptimo entre fiabilidad y seguridad.

8.2 Mitigación de Arco Eléctrico a Través de Dispositivos de Detección de Luz/Presión: Análisis de la aplicación de relés de arco que utilizan la detección de luz y/o presión para un despeje de falla ultra-rápido, y cómo estos dispositivos se integran en el esquema de selectividad sin comprometer la coordinación de los relés de sobrecorriente.

8.3 Impacto de la Calidad de Energía en la Operación de los Relés: Estudio de cómo fenómenos como los armónicos y el notch de voltaje pueden afectar la medición de los relés digitales y provocar disparos falsos. Se discuten las estrategias de filtrado y el ajuste de los relés para mitigar este impacto.

8.4 Modelado de Sistemas Eléctricos con Armónicos en el Software: Introducción al modelado de fuentes de armónicos (variadores de velocidad, grandes UPS) y la ejecución de estudios de distorsión armónica en el software de análisis, entendiendo su influencia en la selección y setting de la protección.

8.5 Selección de Dispositivos de Protección contra Sobretensiones (SPD): Análisis de la aplicación y coordinación de los protectores contra sobretensiones transitorias (SPD) en diferentes niveles de la red, asegurando que su selección sea adecuada a la exposición y que no interfieran con la operación de los fusibles y breakers.

9.1 Gestión de la Información Técnica y Documentación del Proyecto: Desarrollo de un sistema para la gestión y control de revisiones de los estudios de protecciones, asegurando que la última versión de la tabla de settings sea la que se implemente en campo. Se enfatiza la trazabilidad de los cambios.

9.2 Planificación de Outages y Trabajos de Puesta en Servicio: Metodología para planificar las desconexiones programadas (outages) necesarias para las pruebas y la implementación de nuevos settings, minimizando el impacto en la producción y cumpliendo con los requisitos de seguridad y de los permisos de trabajo.

9.3 Gestión de Riesgos y Cambios en el Alcance del Estudio de Protecciones: Identificación de riesgos comunes en los proyectos de coordinación (cambio de impedancias, equipos no disponibles, settings no realizables) y desarrollo de planes de mitigación y procedimientos de gestión de cambios formales.

9.4 Estrategias de Procurement y Especificación Técnica de Relés y TCs: Aprendizaje de cómo redactar especificaciones técnicas precisas para la adquisición de relés y transformadores de medida, asegurando que cumplan con los requerimientos del estudio de coordinación y sean interoperables con el sistema existente.

9.5 Coordinación Interdisciplinaria y Comunicación de Resultados a Stakeholders: Desarrollo de habilidades de comunicación para explicar los complejos resultados de la coordinación (ej. riesgo de arco eléctrico) a audiencias no técnicas (gerencia, seguridad, operarios), justificando las decisiones de ingeniería y el presupuesto.

10.1 Metodología de Investigación Forense de Fallas Eléctricas: Desarrollo de un protocolo para investigar la causa raíz de un evento de falla o disparo, utilizando la evidencia en campo, el análisis de los reportes de eventos del relé (event log) y la reconstrucción del evento en el software de simulación.

10.2 Análisis de Registros de Eventos y Oscilografía (Fault Records): Habilidad para descargar, interpretar y analizar los registros de oscilografía de los relés (ondas de voltaje y corriente durante la falla), extrayendo la información clave para determinar el tipo de falla, la ubicación y el tiempo de operación real del dispositivo.

10.3 Redacción de Informes Periciales para Litigios y Seguros: Capacitación en la elaboración de un dictamen pericial con el rigor legal y técnico necesario. Se incluye la justificación de la conclusión sobre si el sistema de protección actuó correctamente o si hubo negligencia en el diseño o el mantenimiento.

10.4 Defensa Técnica y Argumentación de Resultados de Protección: Desarrollo de la habilidad para presentar y defender el estudio de coordinación y las conclusiones del peritaje ante un auditor, un cliente o en un estrado judicial, utilizando datos técnicos sólidos y simulaciones validadas.

10.5 Casos Prácticos de Peritaje en Instalaciones Críticas: Análisis de escenarios reales de accidentes (ej. explosiones de transformadores) y la aplicación de la metodología forense para determinar si el fallo fue por un problema en la protección (ej. setting incorrecto o relé fuera de servicio).

11.1 Integración del Modelo de Protecciones en un Entorno BIM/MEP: Introducción a la integración de la información del estudio de coordinación (curvas, settings, TCs) dentro de un modelo de Building Information Modeling (BIM), utilizando objetos inteligentes y propiedades para mejorar la gestión de activos.

11.2 Uso de Scan-to-BIM y Nubes de Puntos para la Ingeniería Eléctrica: Aplicación de la tecnología de escaneo láser 3D para la captura de la geometría as-built de subestaciones y salas eléctricas. El alumno aprende a utilizar las nubes de puntos para la verificación de la distancia de seguridad y la ubicación de los equipos de protección.

11.3 Aseguramiento de la Calidad (QA) en el Diseño y Puesta en Servicio: Implementación de listas de chequeo de QA/QC para el proceso de diseño de protecciones, asegurando que todos los pasos (cálculo de falla, selección de settings, verificación de curvas) se han completado y validado antes de pasar a la fase de implementación.

11.4 Generación de Documentación As-Built Digital y Mantenimiento de la Base de Datos: Metodología para crear la documentación As-Built digital que incluye el modelo de software de simulación actualizado con los settings finales. Se establece la importancia de mantener esta base de datos como activo vivo de la instalación.

11.5 Herramientas de Gestión de Activos y Mantenimiento Asistido por Computador (CMMS): Integración de la información de los settings de protección y los programas de mantenimiento de relés en un sistema CMMS, facilitando la planificación de las pruebas periódicas y el seguimiento de la vida útil de los dispositivos.

12.1 Definición del Alcance y Recopilación de Datos del Proyecto Capstone: Asignación y estructuración del proyecto final (Capstone), que simula un caso real de una planta industrial o subestación. El alumno define el alcance del estudio de coordinación, modela el sistema en el software y recopila los datos de la instalación (proporcionados por el máster).

12.2 Ejecución del Estudio de Cortocircuito y Diagnóstico de Patologías: El estudiante realiza el estudio de cortocircuito completo para el sistema asignado, diagnostica las deficiencias de selectividad y las violaciones de capacidad de interrupción de los dispositivos instalados.

12.3 Desarrollo de la Propuesta de Intervención: Settings y Retrofit: Diseño de la solución óptima de coordinación, proponiendo los nuevos settings para los relés existentes y especificando los dispositivos de protección a reemplazar (retrofit). Se justifican las decisiones técnicas frente a las limitaciones de presupuesto y operacionales.

12.4 Elaboración del Informe Ejecutivo y la Documentación de Ingeniería: Redacción del informe final, que incluye el resumen ejecutivo para la gerencia, el informe técnico detallado de coordinación, la tabla de settings definitivos y las curvas T-C resultantes, cumpliendo con los estándares de entregables profesionales.

12.5 Presentación y Defensa del Proyecto ante un Panel de Expertos: Presentación final del proyecto Capstone ante un tribunal de expertos de la industria. El estudiante defiende sus decisiones de ingeniería, la metodología empleada y el impacto económico y de fiabilidad de la solución propuesta, simulando una consultoría real.