PROYECTO ELECTRICO PARA LA INSTALACION DE LA SALA DE MAQUINAS DE UNA INDUSTRIA CERVECERA

(1)

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”

“PROYECTO ELÉCTRICO PARA LA INSTALACIÓN

DE LA SALA DE MÁQUINAS DE UNA INDUSTRIA

CERVECERA”

INFOME DE ACTIVIDADES

PROFESIONALES

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTA:

GABRIEL RIVERO LÓPEZ

ASESORES:

ING. SERGIO ROSAS CERQUEDA

ING. JÓSE ARMANDO RODRÍGUEZ SILVA

MÉXICO D.F. MARZO DE 2011

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INSTITUTO

POLITÉCNICO

NACIONAL

LKJIHGFEDCBA

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL" ADOLFO LÓPEZ MATEOS"

REPORTE

TÉCNICO

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE

POR LA OPCiÓN DE TITULACIÓN

DEBERA(N) DESARROLLAR

INGENIERO ELECTRICISTA

MEMORIA DE EXPERIENCIA PROFESIONAL C. GABRIEL RIVERO LÓPEZ

"PROYECTO ELÉCTRICO PARA LA INSTALACIÓN DE LA SALA DE MÁQUINAS DE UNA INDUSTRIA CERVECERA".

APLICAR LOS CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS EN LA CARRERA, EN UN PROYECTO

ELÉCTRICO INDUSTRIAL REAL, ASÍ COMÜ'EL DESARROLLO DE LA OBRA.

~ ANTECEDENTES

~ OBJETIVO DEL TEMA

~ JUSTIFICACIÓN

~ DESARROLLO DEL PROYECTO

~ CATÁLOGO DE CONCEPTOS

~ INGENIERÍA ECONÓMICA

~ PUESTA EN MARCHA

~ CONCLUSIÓN

MÉXICO D.F., 20 DE OCTUBRE 2010.

ASESORES

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Dedicatoria

A mis padres, a quienes les debo todo

.

Dedico con todo mi cariño este

trabajo en agradecimiento a su comprensión, amor y apoyo recibidos.

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Agradecimientos

Mis más sinceros agradecimientos:

Al Ingeniero Jorge Chanampe Vichi, por haberme dado la gran

oportunidad de desarrollarme dentro de su empresa a la cual estaré

inmensamente agradecido por todas las experiencias adquiridas a lo largo

de todos estos años. Muchas gracias por su confianza y por el apoyo

recibido para la realización de este trabajo.

Al Instituto Politécnico Nacional, ya que con su fuente de información,

instalaciones y equipos fue posible la realización de mis estudios.

A mis maestros, quienes nos transmiten sus conocimientos

desinteresadamente y van formando el futuro de nuestro país.

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Contenido

Capitulo 1

1.1 Antecedentes‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐1 1.2 Servicios suministrados en sala de máquinas‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐1

Capitulo 2

2.1 Objetivo del tema‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐2

Capitulo 3

3.1 Justificación ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐3 3.1.1 Sistema de refrigeración‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐3 3.1.2 El propósito del sistema de refrigeración‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐3 3.1.3 El gas refrigerante‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐4 3.1.4 Producción frigorífica‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐5 3.2 Sistema de aire comprimido ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐10 3.2.1 Neumática y aire comprimido‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐10 3.2.2 Propiedades del aire comprimido‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐11 3.2.3 Elementos básicos de una instalación de aire comprimido‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐12 3.2.4 Aplicaciones del aire comprimido en una industria cervecera‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐16 3.3 Sistema de gas carbónico Co2‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐17 3.3.1 Utilización‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐17 3.3.2 Fermentación‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐18 3.3.3 ¿Qué es el Co2 en la cerveza?‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐18

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Capitulo 4

4.1 Desarrollo del proyecto‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐19 4.2 Cargas eléctricas del proyecto ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐20 4.3 Capacidad de la subestación ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐28 4.4 Alimentadores principales y derivados‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐33 4.5 Resumen de resultados‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐54 4.6 Diagramas unifilares‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐54 4.7 Sistema de fuerza‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐56 4.8 Sistema de alumbrado‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐57 4.9 Sistema de puesta a tierra‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐67

Capitulo 5

5.1 Catalogo de conceptos‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐74

Capitulo 6

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Capitulo 7

7.1 Puesta en Marcha‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐95

Capitulo 8

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PROYECTO ELÉCTRICO PARA LA INSTALACIÓN DE SALA DE MAQUINAS DE UNA INDUSTRIA CERVECERA

Reporte Técnico Página

Capitulo 1

1.1 Antecedentes

Las salas de máquinas se diseñarán de forma que se satisfagan los requisitos mínimos de seguridad para las personas y los edificios donde se emplacen y en todo caso se faciliten las operaciones de mantenimiento y conducción de proceso. En especial se tendrá en cuenta la reglamentación vigente sobre condiciones de protección contra incendios en los edificios, nivel de iluminación, seguridad eléctrica, dimensiones mínimas de la sala, separación entre máquinas para facilitar su mantenimiento así como en lo concerniente a la adecuada protección frente a la humedad exterior y la previsión de un eficaz sistema de desagüe.

No tendrán la consideración de salas de máquinas los equipos autónomos de cualquier potencia, tanto de generación de calor como de frío, mediante tratamiento de aire o de agua, preparados para instalar en exteriores.

Las salas de máquinas no pueden utilizarse para fines diferentes a los de alojar equipos y aparatos al servicio de la instalación de climatización; y en ellas, además, no podrán realizarse trabajos ajenos a los propios de la instalación. En particular, se prohíbe la utilización de la sala de máquinas como almacén, así como la colocación en la misma de depósitos de almacenamiento de combustibles, salvo cuando lo permita la reglamentación específica que sobre ese combustible pudiera existir.

1.2 Servicios suministrados en una sala de maquinas.

Podemos definir la sala de máquinas como el lugar donde está centralizada toda o la mayor parte de la maquinaria de una empresa. Se emplea mucho en los barcos, igual que hay una sala de calderas (donde se produce el vapor de agua que impulsa a las máquinas).

Las salas de máquinas son los espacios destinados al alojamiento de equipos, tableros compresores, bombas de lubricación, bombas de agua, tanques de almacenamiento, cuarto de control, y todo dispositivo empleado para el normal funcionamiento del suministro de servicios en la industria.

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Capitulo 2

2.1 Objetivo del Tema

El objetivo primordial en este tema es aplicar los conocimientos adquiridos durante la carrera y en el ámbito laboral en un proyecto de instalación eléctrica industrial para equipos de media y baja tensión.

En este caso en particular abordaremos la instalación eléctrica en una sala de máquinas en los rubros del desarrollo de ingeniería y construcción.

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3.1 Justificación

Los servicios que se proveen en una sala o casa de máquinas son necesarios para el proceso de producción y mantenimiento de la industria. El suministro de estos servicios es logrado a partir de otra fuente de energía,

En este proyecto se pretende instalar compresores de amoniaco, de gas carbónico, de aire, torres de enfriamiento, subestación eléctrica, cuarto de control. En este caso la parte eléctrica es el proyecto a desarrollar, ya que la maquinaria necesita de instalación eléctrica.

3.1.1 Sistema de refrigeración.

Por definición, frío es la carencia de calor. El calor no puede ser eliminado, pero puede ser trasladado a otro lado.

Este concepto es importante, cuando tenemos problemas de eficiencia, ya que un condensador localizado en un lugar caliente tendrá más dificultad disipando su calor y dejará el líquido más caliente para retornar al sistema donde tiene que volver a cargar más calor del producto o cuarto a ser refrigerado.

3.1.2 El propósito del sistema de refrigeración

El propósito de cualquier sistema de refrigeración es extraer el calor de algo (producto o cuarto) y depositarlo en otro lugar.

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3.1.3 El gas refrigerante.

Existen más de 100 gases que pueden ser utilizados para trasladar el calor de un lado a otro. Cada uno de estos gases tiene sus ventajas y desventajas. Cada uno tiene sus aplicaciones específicas donde es el mejor o el más eficiente. En la mayoría de las aplicaciones pequeñas que encontramos se utiliza el Haloalkanes (Freón es el más conocido)-(conocido como Clorofuorocarbón) (CFC). Freón es el nombre comercial del CFC. Esto fue originalmente diseñado para ser menos peligro para los hogares que los gases utilizados años atrás, y eficiente en sistemas pequeños. Después se encontró que este gas es peligroso para el medio ambiente (capa de ozono). En 1995 la producción de CFC fue declaro ilegal en los EEUU. Esto fue remplazado con diferentes combinaciones de gases para sistemas pequeños. En la mayoría del mundo, los sistemas que continúan con freón tienen que ser revisados con frecuencia y mucho control sobre su carga y descarga.

El gas más eficiente en trasferencia de calor, más económico, y menos dañino al medio ambiente es el Amoniaco. La mayoría de los sistemas grandes de refrigeración de alimentos utilizan amoniaco por su amplio rango de temperaturas (hasta -70° C) y alta seguridad (se puede oler cualquier escape de gas). En caso de alguna pérdida, el amoniaco que sale es detectado por su olor.

Industrialmente, la refrigeración para el proceso y almacenamiento de los alimentos se obtiene principalmente con el uso del refrigerante amoniaco, refrigerante natural, 100% ecológico, muy eficiente, económico y seguro. Hay organizaciones mundiales que apoyan la investigación y desarrollo de nuevos sistemas y aplicaciones de la refrigeración con amoniaco.

Introducción:

El desarrollo de la refrigeración revolucionó el procesamiento y distribución de los alimentos modificando los hábitos de consumo de la humanidad. La implementación de la cadena de frío permite la captura, proceso, refrigeración, congelación, almacenamiento y distribución de los más variados productos alimenticios, pudiendo disponer de ellos con los más altos estándares de frescura y calidad, en cualquier lugar del mundo y en cualquier época del año.

Historia:

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Ventajas Económicas

Como refrigerante, el amoniaco ofrece cuatro claras ventajas económicas sobre otros refrigerantes comúnmente utilizados. •

• El amoniaco es compatible con el medio ambiente. No destruye la capa de ozono y no contribuye al calentamiento global de la tierra.

• El amoniaco tiene propiedades termodinámicas superiores, por lo que los sistemas de refrigeración con amoniaco consumen menos energía eléctrica.

• El olor característico del amoniaco es su mayor cualidad de seguridad. A diferencia de otros refrigerantes industriales que no tienen olor, porque las fugas son detectadas fácil y rápidamente. El olor punzante del amoniaco motiva a los individuos a abandonar el área donde se presente una fuga antes de que se acumule una concentración peligrosa. • Costo y disponibilidad. El costo del amoniaco es mucho menor que cualquier

refrigerante sintético, de manera general cuesta de un 10 a un 20% menos en instalación y al ser una sustancia natural, no tiene una fecha límite en que se pueda producir o usar, a diferencia de otros refrigerantes sintéticos cuyo uso o producción está limitada a una cierta cantidad de años.

3.1.4 Producción frigorífica.

Podemos definir el frío como, la ausencia relativa de calor. Cuando decimos producir frío, realmente queremos decir que estamos reduciendo la cantidad de calor. Llamamos refrigeración a un proceso mediante el cual extraemos calor de una sustancia para reducir su temperatura.

Todos los procesos se basan en la transferencia de energía del cuerpo que queremos refrigerar a otro que está a menor temperatura que nos sirve de transporte de evacuación. Los más usados y conocidos son:

• Sistemas evaporativos o abiertos.

• Sistemas de compresión mecánica.

• Sistemas de absorción

Sistemas evaporativos o abiertos.

Utilizan como mecanismo de refrigeración, la evaporación de parte del refrigerante, que toma el calor de cambio de estado (calor latente de vaporización), del resto de la masa, enfriándola, el refrigerante evaporado se pierde en la atmósfera. Por razones obvias no se pueden utilizar sustancias que puedan ser nocivas para las persona. El refrigerante universal en las instalaciones abiertas es el agua.

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del sudor; el botijo, el riego de terrazas, el baño, etc. Son aplicaciones de este principio. Como sistemas específicos de refrigeración consideraremos los dos más utilizados en las instalaciones térmicas:

• Acondicionadores evaporativos • Torres de enfriamiento.

• Condensadores evaporativos

Debido a previa información para este proyecto la instalación comprende sistemas evaporativos abiertos, más en especifico de la categoría condensadores evaporativos, enfocándonos solo en la introducción de este.

Condensadores evaporativos.

[image:13.612.100.431.379.657.2]

Si el relleno de la torre de refrigeración lo sustituimos por la batería de condensación de una unidad frigorífica, por la que circula el refrigerante, unido por tuberías frigoríficas a los componentes de la unidad, hemos constituido en condensador evaporativo.

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Las cuatro fases que conforman el circuito frigorífico y sus componentes principales son:

[image:14.612.97.430.229.464.2]

1 - Condensación 2 - Expansión 3 - Evaporación 4 - Compresión

Figura. Esquema básico de un circuito frigorífico.

Condensación.

El gas comprimido y recalentado es impulsado hacia el condensador en el que el refrigerante se desprende de calor, se satura y condensa, sigue perdiendo calor hasta la total licuefacción.

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[image:15.612.98.431.133.363.2]

Figura. Esquema funcionamiento del condensador.

Las temperaturas de condensación habitual en las instalaciones de climatización es de 40°C. La temperatura del medio ambiente (aire) estimada será de 35°C. Como los gases salen del compresor a temperaturas superiores; alrededor de 90°C, se establece una transmisión inicial de calor sensible, hasta que se enfrían hasta la temperatura de condensación. Posteriormente se sigue enfriando produciéndose el cambio de estado y evacuando el calor latente.

Expansión.

Se procede a una disminución de la presión del fluido para facilitar su posterior evaporación. Tiene lugar en el expansor, dispositivo o sistema de expansión.

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[image:16.612.94.434.130.318.2] [image:16.612.97.431.424.606.2]

Figura. Esquema funcionamiento del expansor

Evaporación

El evaporador, que estará instalado en el interior del recinto que se pretende refrigerar, es el componente donde el líquido refrigerante vaporiza absorbiendo energía, enfriando el ambiente.

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Compresión.

El compresor aspira los gases que se han producido en el evaporador, aumentando su temperatura, y descargándolo, a alta presión, al condensador.

Para conseguir el aumento de temperatura y presión requeridas es necesario suministrar energía al elemento que realiza el trabajo W (compresión). Habitualmente este aumento de presión y temperatura se realiza por compresión mecánica, consiguientemente reduciendo su volumen

[image:17.612.98.431.326.557.2]

Una característica importante de los compresores es el llamado índice de compresión, que es la relación que existe entre las presiones de aspiración y descarga.

Figura. Esquema funcionamiento del compresor.

Teóricamente, la potencia que es necesario suministrar al compresor, será la diferencia de las entalpias del fluido en la aspiración y la descarga.

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3.2 Sistema de aire comprimido.

El aire comprimido es un elemento muy habitual en todo tipo de instalación industrial. Normalmente se emplea para obtener trabajo mecánico lineal o rotativo, asociado al desplazamiento de un pistón o de un motor neumático. En otras ocasiones, se emplea para atomizar o aplicar sprays de barnices o pinturas, que de otra forma son difíciles de bombear.

El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido

sometido a presión por medio de un compresor. En la mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime sino que también se deshumifica y se filtra. El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su uso tiene la ventaja sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes

El aire comprimido es la mayor fuente de potencia en la industria con múltiples ventajas. Es segura, económica, fácil de transmitir, y adaptable. Su aplicación es muy amplia para un gran número de industrias. Algunas aplicaciones son prácticamente imposibles con otros medios energéticos. El costo del aire comprimido es relativamente económico frente a las ventajas y productividad que representa.

3.2.1 Neumática y aire comprimido

El término neumática proviene de la palabra griega Pneuma, que significa aliento o soplo.

La neumática es la técnica que estudia los movimientos y procesos del aire a presión, depresión o vacío.

El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre. A lo largo de la historia lo ha aprovechado para reforzar sus recursos físicos. Ya hace siglos existían algunas aplicaciones en la minería y en los ferrocarriles, como los martillos perforadores y los frenos de aire comprimido.

Hasta el siglo pasado no empezaron a investigarse y definirse las reglas de la neumática. A partir del año 1950 se comenzó a tratar el aire comprimido como la aplicación industrial de la neumática.

La aplicación generalizada de la neumática en la industria se inició con la automatización y racionalización en los procesos de fabricación. En sus inicios esta técnica fue rechazada debido a falta de conocimiento y de formación.

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3.2.2 Propiedades del aire comprimido

Emplear el aire comprimido como fuente de energía es más costoso que emplear la energía eléctrica de la red. No obstante, el aire comprimido es una fuente de energía recomendable y muy empleada en la industria.

Las propiedades del aire a presión en los circuitos neumáticos son las siguientes:

• Es barato y es utilizado en cantidades ilimitadas.

• No es necesario sustituir ni reciclar.

• Se transporta con facilidad por las tuberías y, una vez empleado, se puede expulsar al exterior sin necesidad de tuberías de retorno. Esta circunstancia simplifica los circuitos.

• El aire comprimido se puede almacenar en tanques. Un circuito que disponga de un tanque con aire comprimido puede funcionar un tiempo con el compresor parado o averiado.

• Es menos sensible a las variaciones de temperatura que los aceites, garantizando un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.

• No tiene ningún riesgo de incendio, por tanto no es necesario disponer de instalaciones antideflagrantes.

• Es limpio y, en caso de fugas o falta de estanqueidad en los componentes, no ensucia, no contamina y no provoca averías en el vehículo.

• Los componentes neumáticos son más sencillos de fabricar y tienen un menor coste económico que el mismo componente empleado en un circuito hidráulico.

Para hacer uso de la neumática de forma correcta es necesario conocer las desventajas del aire como fluido:

• Antes de emplear el aire comprimido es necesario limpiarlo bien de las partículas abrasivas, impurezas y humedad que pueda tener en suspensión. Las partículas deterioran los componentes y el agua provoca la oxidación de las piezas aceradas.

• Los circuitos neumáticos no son adecuados para realizar circuitos que trabajen con mucha precisión en los desplazamientos. Con aire comprimido no es posible obtener velocidades uniformes y constantes.

• El aire comprimido se emplea para realizar esfuerzos medios, condicionado por la presión de tarado (6 a 8 bar). Para realizar grandes esfuerzos sería necesario fabricar cilindros con émbolos de gran diámetro.

• El escape de aire produce ruidos molestos. Este problema se ha resuelto en gran parte gracias al desarrollo de materiales insonorizantes y silenciadores.

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3.2.3 Elementos Básicos de una instalación de aire comprimido.

Los elementos principales que la componen son:

¾ Compresor (que incluye normalmente un depósito de almacenamiento de aire comprimido).

¾ El enfriador.

¾ Un deshumidificador.

¾ Las líneas de suministro.

¾ Y los puntos de consumo con su regulador y filtro.

Compresor

La producción de aire comprimido se realiza mediante el compresor. El compresor aspira aire de la atmósfera y lo comprime en un volumen más pequeño, almacenándolo después normalmente en un depósito (air

receiver). Existen varias clasificaciones, si los clasificamos por la forma de producción sería:

• Compresores dinámicos: Incorporan elementos giratorios que aportan energía cinética al aire.

Aumentando la velocidad se consigue mayor presión estática. Se caracterizan por producir un movimiento del aire continuo. Estos a su vez se dividen en:

o Radial

o Axial

o Radi-axial

• De desplazamiento positivo: Aumentan la presión al reducir el volumen, a veces con pistones,

tornillos o compartimentos plásticos:

o Alternativas o Rotativas

Dispositivos y accesorios

El compresor por sí mismo no sirve para hacer funcionar una instalación si no viene acompañado de una serie de dispositivos

• Dispositivos de arranque: Tratan de evitar que el motor en el encendido demande más energía de la

que normalmente consume, para ese fin se disponen en los motores eléctricos de variadores de frecuencia y en los motores de explosión con el arranque en vacío o el embrague

• Dispositivos de regulación: Las válvulas que facilitan o impiden el paso del aire a los pistones. Este

sistema se utiliza para que el motor no trabaje de forma continuada cuando no se le requiere.

• Dispositivos de refrigeración: Son dispositivos necesarios para la refrigeración del aire de admisión

ya que así se reduce el trabajo realizado en la compresión y se condensa el agua de entrada al circuito que nos oxida la maquinaria. Existen diversos tipos de refrigeración:

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o Por aire: Ventilador

Los accesorios necesarios son:

• Accesorios de acumulación: El más importante es el tanque que es un depósito destinado a

almacenar aire comprimido situado a la salida del compresor. Su finalidad es regular la salida de aire comprimido, condensar el agua y regular el rendimiento compensando las variaciones en la toma del aire. Generalmente se estima su volumen en la producción del compresor en metros cúbicos por minutos

• Accesorios de filtro: Es muy importante que los compresores tengan un filtro para que no se

introduzcan impurezas.

Depósito-tanque

Normalmente suele ir integrado dentro del compresor, como una parte más de la unidad que proporciona aire comprimido. De hecho, los compresores suelen trabajar de forma discontinua, arrancando cuando la cantidad de aire que queda almacenada en el compresor es baja. Además, el depósito sirve para amortiguar las fluctuaciones de caudal que vienen del compresor y evitar que se transmitan a los puntos de consumo.

Por tanto, el compresor se regula para que arranque y pare y almacene el aire a presión en el depósito, tratando de espaciar al máximo sus ciclos de trabajo. Como norma general se acepta que los compresores alternativos trabajen durante unas 10 veces a la hora, con un máximo de funcionamiento del 70%. Por el contrario, compresores centrífugos, de husillo y de paletas deslizantes, pueden trabajar el 100% del tiempo.

Una de las ventajas de la neumática y del aire comprimido es la posibilidad de almacenarlo con facilidad en depósitos cerrados o calderines. Disponer de calderines con aire comprimido de reserva en un circuito neumático tiene las siguientes ventajas:

– Permite estabilizar el suministro de aire comprimido, compensando los cambios de presión en la red a medida que se consume aire comprimido.

– Posibilita las paradas del compresor. No es necesario que el compresor esté funcionando continuamente para alimentar el circuito; el compresor en las paradas se enfría.

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El aire se puede transportar

El aire comprimido y los gases se pueden transportar en recipientes cerrados. Ejemplos de esta circunstancia son las botellas de acetileno o las botellas de oxígeno.

Enfriador.

Puesto que al comprimir el aire éste se calienta, su capacidad para retener vapor de agua aumenta. Por el contrario, un incremento en la presión del aire, reduce notablemente su capacidad para retener agua. Por tanto, mientras el aire se comprime en el compresor, la alta temperatura evita que el agua condense, pero una vez en las conducciones, el descenso de temperatura, mantenido a presiones altas, sí conlleva la condensación de agua en las tuberías.

Por tanto, para eliminar posibles condensaciones, se reduce la temperatura del aire en un dispositivo que se coloca justo a la salida del compresor (sin esperar a que ese descenso tenga lugar en las propias líneas de suministro de aire comprimido). Para ello se introduce un enfriador, tan próximo al compresor como sea posible.

El enfriador no es más que un intercambiador de calor, que puede funcionar bien con agua o bien con aire como fluido caloportante.

Deshumidificador.

Es el elemento encargado de retirar la condensación que ha precipitado desde el enfriador.

Líneas de suministro.

Puesto que el compresor, el depósito y los enfriadores suelen situarse en una sala, es preciso diseñar la distribución en planta de las líneas de suministro desde el compresor a los puntos de consumo.

Se ha procurar que la distribución minimice en la medida de lo posible las longitudes de las tuberías desde el compresor al punto más alejado. En aquellas redes que sean muy extensas, es preferible situar el compresor en una zona central, minimizando así la distancia al punto más alejado, si bien esto depende de los huecos libres en la nave donde se situará la instalación.

Puntos de consumo.

En los puntos de consumo es habitual colocar un filtro final así como un regulador de presión que acondicione finalmente el suministro de aire comprimido.

(23)

Otros elementos.

Existen otra serie de elementos que pueden ser necesarios para el correcto funcionamiento de una instalación de aire comprimido. Dependiendo de los requerimientos de la instalación, éstos estarán incluidos o no en el lay-out final.

Algunos de estos elementos adicionales son:

¾ Secadores de aire comprimido. Se emplean cuando es necesario que el suministro de aire sea completamente seco. Requiere de un sistema adicional de condensado del aire. Se puede hacer mediante alta presurización del aire, mediante refrigeración (condensación), mediante absorción, mediante adsorción o mediante calentamiento por compresión.

¾ Filtros anticontaminantes, para eliminación de partículas, inclusiones sólidas, aceites o grasas en suspensión. Se realizan mediante separación mecánica, coalescencia o adsorción.

¾ Filtros para la admisión de aire del compresor, especialmente en ambientes de trabajo sucio.

¾ Silenciadores. Con objeto de controlar el ruido en caso de presencia humana continuada cerca del compresor o de los puntos de consumo.

3.2.4 Aplicaciones del aire comprimido en la industria cervecera

En la industria de fermentación y bebidas se utiliza aire comprimido:

• Como gas de presión para recipientes en forma de aire comprimido seco, libre de aceite y de gérmenes ("aire estéril"), para el transporte o desplazamiento de líquidos;

• Como aire comprimido seco, libre de aceite y gérmenes ("aire estéril"), para la aireación de mosto, levadura y agua;

• Como medio de energía para el transporte (heces de cebada, malta, medio filtrante auxiliar, azúcar) en forma de aire comprimido libre de aceite y en parte también seco;

• Como gas de barrido libre de aceite y gérmenes para la extracción de Co2 de recipientes previo a la limpieza alcalina;

• Como energía auxiliar en los dispositivos de medición, control y regulación (aire de control) en forma de aire comprimido seco y libre de aceite;

(24)

3.3 Sistema de gas carbónico Co2

El óxido de carbono, también denominado dióxido de carbono, gas carbónico y anhídrido carbónico, es

un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es Co2.

El ciclo del óxido de carbono comprende, en primer lugar, un ciclo biológico donde se producen unos intercambios de carbono (CO2) entre los seres vivos y la atmósfera. La retención del carbono se produce a

través de la fotosíntesis de las plantas, y la emisión a la atmósfera, a través de la respiración animal y vegetal

Muchos seres vivos al respirar toman oxígeno de la atmósfera y devuelven dióxido de carbono.

El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero que contribuye a que la Tierra tenga una temperatura habitable, siempre y cuando se mantenga en unas cantidades determinadas. Sin dióxido de carbono, la Tierra sería un bloque de hielo. Por otro lado, un exceso impide la salida de calor al espacio y provoca un calentamiento excesivo del planeta, fenómeno conocido como efecto invernadero.

En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono ha aumentado mucho y eso contribuye al calentamiento global del planeta.

3.3.1 Utilización

Se utiliza como agente extintor eliminando el oxígeno para el fuego.

También en refrigeración como una clase líquido refrigerante en máquinas frigoríficas o congelado como hielo seco. Este mismo compuesto se usa para crear niebla artificial y sensación de hervor en agua en efectos especiales en el cine y los espectáculos.

En Industria Alimentaria, se utiliza en bebidas carbonatadas para darles efervescencia.

(25)

3.3.2 Fermentación

Haremos una breve mención solo de la etapa de fermentación ya que ahí es donde se obtiene el CO2

La fermentación juega un rol esencial en la calidad de la cerveza, en particular gracias a los productos secundarios como los alcoholes superiores y ésteres; es también la etapa de la fabricación más difícil de controlar. La levadura que es reutilizada de una fermentación a otra no tiene un metabolismo estable; ella degenera. Esta degradación es debida a una infección por presencia de otros microorganismos, ni habitualmente tampoco debido a una mutación; debido a modificaciones progresivas de la membrana celular y de la actividad enzimática de la levadura. Las fermentaciones son modificaciones del metabolismo celular, es decir el conjunto de modificaciones bioquímicas y físicas. Este metabolismo comprende el catabolismo y anabolismo. Se ha preparado un líquido complejo y se ha purificado cuidadosamente hasta el momento de agregar la levadura cervecera para producir su fermentación. Al final de esta cuando los azucares han sido transformados hasta alcohol y gas carbónico se tendrá la cerveza.

3.3.3 ¿Que es el Co2 en la cerveza?

Lo primero se tiene que saber sobre carbonatación es ¿Qué es carbonatar?

El dióxido de carbono es un gas que se disuelve fácilmente en agua y cerveza. La cantidad de gas disuelta en cerveza se mide en volúmenes. Si un litro de cerveza se carbonata con 2.5 volúmenes, eso significa que hay 2.5 litros de Co2 disueltos en la cerveza.

El dióxido de carbono en sí no tiene sabor o por lo menos no es detectable, pero como gas saliendo de la solución (burbujas, espuma), sí incide en la percepción de aromas y sabores característicos de la cerveza, afectando su percepción general.

Cuando se produce cerveza se debe tomar control del nivel de carbonatación para obtener los sabores y aromas, pero de forma controlada. Usualmente, las cervezas con un fuerte amargo y perfume no están tan carbonatadas como las cervezas con menos sabor y aroma.

Esto hace que la cerveza se sienta suave en la boca y despida justo la cantidad exacta del complejo aroma del lúpulo y la malta.

Cuando alguna botella de cerveza es golpeada en la parte superior, inmediatamente se convierte en una explosión de espuma intentando salir a toda velocidad.

(26)

Para ello crea burbujas, un proceso lento y muy complejo. Otro ejemplo lo tenemos en las botellas de cava. Solemos enfriar las botellas de cava y a menor temperatura aumenta la capacidad del liquido para absorber CO2. Si esta lo bastante fría durante suficiente tiempo, la mayoría del gas será absorbido y podremos abrirla sin problemas.

Capitulo 4

4.1 Desarrollo del Proyecto

Ahora desarrollaremos la parte de ingeniería eléctrica para esta instalación, debido a ello es conveniente dar a conocer en forma enunciativa los conceptos más comunes que comprende un proyecto de ingeniería eléctrica.

Memoria de cálculo

En ella se ejecutan diversos tipos de cálculos necesarios para el dimensionamiento y/o verificación de los distintos equipos y/o instalaciones que intervienen en un proyecto. Por ejemplo, cálculos de iluminación, cálculos de cortocircuito, selectividad de protecciones, dimensionamientos de cables, puesta a tierra, etc.

Croquis

Dibujo general con un menor grado de detalles y aproximación que se aplica generalmente a informes técnicos, costos o ingeniería básica solicitas.

Esquemas Unifilares

Estos documentos representan los componentes y la conectividad de una instalación eléctrica, agrupando los polos y/o fases de un sistema en una sola línea.

Hojas de datos

Son documentos que contienen los datos característicos de uno o varios equipos (Data Sheet).

Planos

Delinean la ubicación, recorrido, tipos y dimensiones de las canalizaciones a desarrollar o existentes en el área en cuestión.

Instalación de puesta a tierra

En este plano figura la estructura de la red de tierra a implementar y/o existente, la conexión a la misma de los distintos equipos y/o estructuras y el dimensionamiento de los conductores y terminales en ella utilizados.

Cedula de cables

(27)

Cedula de canalizaciones/ductos

Este documento está conformado por una lista donde figuran entre otros los siguientes datos: nombre del conducto, tipo (charola, tubería, etc.), longitud, uso, nivel, desde y hasta de todos los conductos requeridos.

Lay – out

Muestra la ubicación física de los equipos en planta, así como también la disposición externa o interna de componentes de un gabinete.

Memoria descriptiva

Son informes técnicos que tienen como función la descripción de operación, funcionamiento, mantenimiento, etc. de equipos y/o instalaciones.

Lista de materiales

Contabiliza el conjunto de materiales de instalación asociado a cada plano de instalación, u otro elaborado o sistema. Los elementos se separan por ítem, y cada uno consta del número de artículo, cantidad y descripción técnica del mismo.

Especificación técnica

En este documento se definen las características de los componentes, equipos y/o instalaciones que se emplearán en el proyecto, normalmente con la finalidad de cotización y/o compra.

Estimación de costos

Programa computarizado con base de datos asociada que permite realizar la estimación de costos correspondiente a un proyecto en todas sus etapas, llegando a la estimación de costos de la obra para licitación. Básicamente el mismo se divide en descripción del material o tarea, codificación, cantidad de horas hombre para montaje costo del material y subcontratos. El mismo se completa con un resumen de costos que incluye las horas hombre de ingeniería, tareas de actualización de documentación y servicios asociados al proyecto.

4.2 Cargas del proyecto.

(28)

RELACION DE CARGAS SISTEMA DE ENFRIAMIENTO

PAQUETE COMPRESOR No. 1 DE NH3

DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

MOTOR PPAL. ASINCRONO 1250 HP 6900 BBA. DE LUBRICACIÓN 3 HP 460 RESISTENCIAS CALEFACCION

LUBRICACION 4.5 KW 460

PANEL DE CONTROL LOCAL 500 W 127

MOTOR PPAL. SINCRONO 1250 HP 6900

EXITATRIZ 1.875 KW 125 DC

BBA. DE LUBRICACIÓN 3 HP 460 RESISTENCIAS CALEFACCION

RESISTENCIAS CALEFACCION

CAJA DE MOTOR 1 KW 127

(29)

BBA. DE LUBRICACIÓN 3 HP 460 RESISTENCIAS CALEFACION

RESISTENCIAS CALEFACION

(30)

Se cuenta con 7 condensadores evaporativos, agrupando cada uno sus cargas eléctricas en un CCM

PAQUETE CONDENSADOR EVAPORATIVO DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

MOTOR VENTILADOR 1 20 HP 460 MOTOR VENTILADOR 2 20 HP 460 MOTOR VENTILADOR 3 20 HP 460 MOTOR VENTILADOR 4 20 HP 460 MOTOR BOMBA DE AGUA 1 7.5 HP 460 MOTOR BOMBA DE AGUA 2 7.5 HP 460 MOTOR BOMBA DE AGUA 3 7.5 HP 460 MOTOR BOMBA DE AGUA 4 7.5 HP 460 RESISTENCIAS

CALEFACCION DE AGUA 1 2 x 18 KW 460 RESISTENCIAS

CALEFACCION DE AGUA 2 2 x 18 KW 460

Además tenemos un sistema de vacío de NH3 por medio de 2 compresores Vilter.

SISTEMA DE VACIO DE NH3

MOTOR PPAL. 1 40 HP 460

MOTOR PPAL. 2 40 HP 460

RELACION DE CARGAS SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO

PAQUETE COMPRESOR No. 1 DE AIRE DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

(31)

PANEL DE CONTROL LOCAL 500 W 127 MOTOR FILTRO SUCCION 1 HP 460

(32)

Se cuenta con 2 enfriadores evaporativos, agrupados en un CCM (1 CCM para los enfriadores evaporativos) con las siguientes cargas.

PAQUETE ENFRIADORES EVAPORATIVOS DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

MOTOR VENTILADOR 1 20 HP 460 MOTOR VENTILADOR 2 20 HP 460 MOTOR BOMBA DE AGUA 1 40 HP 460 MOTOR BOMBA DE AGUA 2 40 HP 460 MOTOR BOMBA

RECIRCULACION DE AGUA 1 15 HP 460 MOTOR BOMBA

RECIRCULACION DE AGUA 2 15 HP 460 RESISTENCIAS

CALEFACCION DE AGUA 1 2 x 9 KW 460 RESISTENCIAS

CALEFACCION DE AGUA 2 2 x 9 KW 460

RELACION DE CARGAS SISTEMA DE Co2.

Tememos 3 compresores principales cada uno de ellos en un CCM, con la siguiente carga.

PAQUETE COMPRESOR No. 1 CADENA 1 DE CO2 DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

MOTOR PPAL. ASINCRONO 125 KW 460 BBA. DE LUBRICACIÓN 1 HP 460

PAQUETE COMPRESOR No. 2 CADENA 1 DE CO2 DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

MOTOR PPAL. ASINCRONO 125 KW 460 BBA. DE LUBRICACIÓN 1 HP 460

PAQUETE COMPRESOR No. 1 CADENA2 DE CO2 DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

(33)

Tememos 3 compresores secundarios tipo Booster que es donde comienza en envío de gas Co2 recuperado del proceso de la fermentación en el área reposo de la fábrica, agrupados ellos en un CCM, con la siguiente carga.

PAQUETE COMPRESORES BOOSTER DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

MOTOR COMPRESOR

BOOSTER 1 35 KW 460

MOTOR COMPRESOR

BOOSTER 2 35 KW 460

MOTOR COMPRESOR

BOOSTER 3 35 KW 460

Para el proceso de secado, desodorizado y licuefacción del gas Co2 se cuentan con dos CCM con cargas idénticas.

CCM CADENA 1 DE CO2

MOTOR SOPLADOR

SECADORA 1.75 KW 460

MOTOR BOMBA GLICOL 3.45 KW 460 RESISTENCIA 1 SECADORA 6 KW 460 RESISTENCIA 1 SECADORA 6 KW 460 RESISTENCIA 1

DESODORIZADOR 6 KW 460

RESISTENCIA 1

LICUEFACTOR 4.5 KW 460

RESISTENCIA 1

CCM CADENA 2 DE CO2

MOTOR SOPLADOR

SECADORA 1.75 KW 460

(34)

RESISTENCIA 1

También se cuenta con dos compresores de NH3 que son para el enfriamiento propio del sistema de Co2.

PAQUETE No. 1 COMPRESOR ENFRIAMIENTO PARA CO2

MOTOR PPAL. ASINCRONO 150 HP 460 BBA. DE LUBRICACIÓN 3 HP 460 PANEL DE CONTROL LOCAL 1500 W 127

PAQUETE No. 2 COMPRESOR ENFRIAMIENTO PARA CO2

MOTOR PPAL. ASINCRONO 150 HP 460 BBA. DE LUBRICACIÓN 3 HP 460 PANEL DE CONTROL LOCAL 1500 W 127

Se cuenta a demás con un transformador para el servicio de alumbrado y contactos. Adicional a este se tiene un pequeño transformador denominado para cargas especiales.

TRANSFORMADOR DE ALUMBRADO Y CONTACTOS

DESCRIPCION POTENCIA VOLTS

TRANSFORMADOR 225 KVA 480/220-127

TRANSFORMADOR DE CARGAS ESPECIALES

(35)

En base a toda esta información nosotros desarrollaremos la ingeniería para la instalación eléctrica, la cual incluye los siguientes puntos:

¾ CAPACIDAD DE SUBESTACIÓN ELÉCTRICA ¾ ALIMENTADORES PRINCIPALES Y DERIVADOS ¾ DIAGRAMAS UNIFILARES

¾ CEDULAS DE CABLEADO ¾ SISTEMA DE FUERZA

¾ SISTEMAS DE CONTROL E INSTRUMENTACIÓN ¾ SISTEMA DE ALUMBRADO Y CONTACTOS ¾ SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.

4.3 Capacidad de la subestación.

Datos necesarios para calcular la capacidad de un transformador:

DEMANDA. Es la carga en las terminales receptoras tomadas en un valor medio en determinado intervalo, entendiendo por carga aquella que se mide en términos de potencia o corriente.

(

Kilowatt hora

)(

Horas en periodo

)

omedio

DemandaPr = − − −

Los factores de demanda varían de acuerdo a la zona, si es industrial, comercial o residencial. A si mismo también de acuerdo a la densidad (tamaño).

INTERVALO DE DEMANDA: Se llama así al periodo durante el cual se toma el valor medio. Es establecido por la aplicación específica que se considere (determinada por la constante térmica de los aparatos o por la duración de la carga).

FACTOR DE DEMANDA: Es la relación existente entre la demanda máxima en el intervalo y la carga total instalada. Generalmente es menor a 1 (es adimensional) y será 1 solamente si todas las cargas instaladas absorben sus potencias nominales en un mismo periodo de tiempo.

instalada a C DemandaMax Fd − = arg

DEMANDA MAXIMA: Esta determina la capacidad del transformador, la carga de un circuito varia en el tiempo normalmente entre un máximo y un mínimo, el valor más elevado que se presente en el circuito se denomina pico o demanda máxima.

DEMANDA FUTURA: Este tipo de demanda se da por proyecto de crecimiento de la instalación, para el caso de instalaciones industriales el criterio está dado por aumento de naves o maquinaria.

(36)

consecuentemente será antieconómico determinar la capacidad del transformador que se requiere debido a estas corrientes de corta duración.

Las cargas pueden ser instantáneas, como cargas de soldadoras o corrientes de arranque de motores. Sin embargo los aparatos pueden tener una constante térmica en un tiempo determinado, de tal manera que los intervalos de demanda pueden ser de 15, 30 0 60 minutos o más dependiendo del equipo que se trate, se puede afirmar entonces que al definir una demanda es requisito indispensable indicar el intervalo de demanda ya que sin esto el valor que se establezca no tendrá ningún sentido práctico.

Pr ejemplo si se requiere establecer el valor de demanda en amperes para la selección o ajuste de fusibles o interruptores se deben utilizar valores instantáneos de corriente de demanda, sin embargo, esta situación no se presenta en la mayoría de los equipos eléctricos ya que su diseño en cuanto a capacidad de carga se basa en la elevación de temperatura que puede alcanzar dentro de los márgenes de seguridad, este cambio de temperatura depende del tiempo en que se aplica la carga.

La capacidad de un transformador en KVA viene dado por la siguiente expresión:

(

.

) (

)(

.

)

. INST DEMANDA 20% 30% INST

TRANS KVA x F KVA

KVA = + −

De acuerdo a la relación de cargas descritas con anterioridad, estas son las que estarán alimentadas desde la Subestación Eléctrica.

Condensadores evaporativos, agrupando cada uno sus cargas eléctricas en un CCM

(

)

= −EVAPORATIVO R CONDENASDO CCM 2 , 178 = −EVAPORATIVO R

CONDENASDO

CCM

Al tener 7 CCM idénticos se tiene una carga de:

(

x

)

KVA

CCM_CONDENASDO_R₋_EVAPORATIV_O = 178,2 7 =1247

Sistema de vacío de NH3 por medio de 2 compresores Vilter.

(

40HPx2

)

CCMSISTEMA−VACIO =

A partir de aquí vamos a tomar el mismo criterio anterior de 1HP=0,746 KW y f. p. 0,9 para motores y f. p. de 1 para resistencias para todos nuestras conversiones para llegar a unidades KVA

KVA CCM_SISTEMA₋_VACIO =66,3

Enfriadores evaporativos, agrupando cada uno sus cargas eléctricas en un CCM

(

20HPx2

CCMENFRIADOR−EVAPORATIVO =

(

KVA

)

CCM_ENFRIADOR₋_EVAPORATIV_O = 36

KVA CCMENFRIADOR−EVAPORATIVO =15

Procedemos a la suma de todas las cargas en KVA

(

124,3+36+15

)

= −EVAPORATIVO R

CONDENASDO

(38)

2 , 175

= −EVAPORATIVO R

CONDENASDO

CCM

(

x

)

KVA

CCM_CONDENASDO_R₋_EVAPORATIV_O = 175,3 2 =350,6

Tememos 3 compresores principales de Co2, cada uno de ellos con su respectiva bomba de lubricación.

(

KW KW KW

)

KVA CCM_DEODORIZAD_O₋_Co₂ =31,7

KVA CCM_DEODORIZAD_O₋_Co₂ =15

(39)

KVA KVA

CCM_DEODORIZAD_O₋_Co₂ =31,7 +15

KVA CCMDEODORIZADO−Co2 =46,7

(

x

)

KVA

CCM_DEODORIZAD_O₋_Co₂ = 46,7 2 =93,4

También se cuenta con dos compresores de NH3 que son para el enfriamiento propio del sistema de Co2

HP HP CCM_ENFRIAMIEN_TO₋_Co₂ =150 +3

KVA CCM_ENFRIAMIEN_TO₋_Co₂ =126,8

KVA CCM_ENFRIAMIEN_TO₋_Co₂ =15

KVA KVA

CCM_ENFRIAMIEN_TO₋_Co₂ =126,8 +15

KVA CCM_ENFRIAMIEN_TO₋_Co₂ =141,8

(

x

)

KVA

CCM_ENFRIAMIEN_TO₋_Co₂ = 141,8 2 =283,6

Se cuenta a demás con un transformador de 250 KVA, para el servicio aire acondicionado, contactos en 220 para mantenimientos, sistema de alumbrado y contactos. Adicional a este se tiene un pequeño transformador de 30 KVA, para cargas especiales.

TRANSFORMADOR DE ALUMBRADO Y

CONTACTOS

TRANSFORMADOR DE CARGAS ESPECIALES

(40)

KVA KVA

TRAFOS =225 +30

KVA TRAFOS =255

Sumando todas nuestras cargas en KVA tenemos:

255 6 , 283 4 , 93 87 502 6 , 350 3 , 66

1247+ + + + + + +

= INSTALADOS KVA 255 6 , 283 4 , 93 87 502 6 , 350 3 , 66

1247+ + + + + + +

=

INSTALADOS

KVA

KVA KVA_INSTALADOS =2885

Sabiendo que:

(

_.

) (

)(

_.

)

. INST DEMANDA 20% 30% INST

TRANS KVA x F KVA

KVA = + −

Y considerando un factor de demanda de 0,7 debido a que no todos los equipos trabajan en forma simultánea, además de que las cargas de alumbrado solo son en periodos nocturnos, de igual manera las cargas de aire acondicionado solo son por periodos estacionales, etc. Además vamos a considerar una carga de 25% más, por proyección de futuras maquinarias.

Sustituyendo valores tenemos:

(

2885

) ( ) (

0,7 0,25 2885

)

. x x

KVATRANS = +

(

2020

) ( )

721

.= +

TRANS

KVA

KVA KVATRANS.=2741

(41)

4.4 Alimentadores principales y derivados.

GENERALIDADES

El cálculo de alimentadores está basado en los parámetros indicados por la Norma Oficial

Mexicana NOM-001-SEDE-2005, Instalaciones Eléctricas (utilización). Las condiciones básicas

que se toman en cuenta para seleccionar los alimentadores son los siguientes:

1.- Capacidad de carga

2.-Factor de agrupamiento

3.-Factor de temperatura

4.- Caída de Tensión.

5.- Corto circuito

1.- CAPACIDAD DE CARGA

Se refiera a la corriente eléctrica demandada por un circuito eléctrico. Para ello debemos saber la potencia eléctrica consumida por dicha carga en el circuito, tensión de operación y factor de potencia

Con el fin de calcular la corriente nominal de cada circuito se aplican la siguiente fórmula para el caso de un

circuito monofásico: