Índice
1. Resumen……… 02
2. Introducción……… 03
3. Descripción de planta ………. 03
4. Calcificación……….……….. 03
5. Instalación eléctrica……….. 04
5.1. Memoria descriptiva……….. 05
5.2. Memoria técnica……… 07
5.3. Memoria de calculo………... 14
6. Iluminación………. 39
6.1. Memoria descriptiva……….. 39
6.2. Memoria técnica……….... 40
6.3. Memoria de calculo………... 52
7. Instalación de aire comprimido……….. 55
7.1. Memoria descriptiva………. 56
7.2. Memoria técnica……… 57
7.3. Memoria de calculo……….…….. 63
8. Instalación de vapor………. 73
8.1. Memoria descriptiva……….. 74
8.2. Memoria técnica……….…… 75
8.3. Memoria de calculo……….….. 79
9. Instalación de gas……….…… 90
9.1. Memoria descriptiva……….…. 90
9.2. Memoria técnica……… 91
9.3. Memoria de calculo………... 93
10. Seguridad e higiene……….… 100
10.1. Caso particular………..……….... 102
10.2. Planilla de análisis de riesgos……….... 103
10.3. Planilla de recomendaciones………….………. 105
10.4. Mejora……….……….... 107
11. Lay-out……… 110
10.1. Cálculos………..……….... 111
10.1. Costos……….……….... 114
12 Bibliografía………. 120
13 Material en formato digital………... 121
Resumen
El presente proyecto tiene como objetivo elaborar y presentar un trabajo como ejercicio integrador de las competencias tanto técnicas como transversales, adquiridas durante el desarrollo de la titulación. El mismo se enmarca dentro de la modalidad “Proyecto de Desarrollo”, según resolución 70/98 del Consejo Directivo.
Durante el desarrollo del proyecto se aplicaron conocimientos adquiridos durante la carrera en las materias: Instalaciones Industriales I, Instalaciones industriales II, Elementos de Máquinas, Máquinas Eléctricas, Maquinas Hidráulicas, Maquinas Térmicas, Dibujo II, Investigación Operativa, Organización industrial, Economía y financiación de Empresas entre otras.
En el presente documento se encuentra:
• Análisis de situación inicial de la empresa.
• Diferentes análisis y soluciones de situaciones observadas.
• Detalladas y explicadas consideraciones de cálculo y diseño.
• CD adjunto con todo el material en formato digital.
El presente trabajo fue realizado mediante el estudio y análisis de la situación en una planta industrial perteneciente a la firma Coca-Cola Polar, la cual se dedica al proceso de fabricación y envasado de aguas gaseosas.
La planta se encuentra emplazada en la ciudad de Neuquén, provincia de Neuquén, la cual posee cuatro sectores operando en el mismo predio.
Sector Administración:
Consta de un conjunto de oficinas y un deposito-archivo donde se llevan a cabo todas las tareas administrativas de la planta.
Sector Recursos Humanos:
Consta de una oficina central, un deposito, una cocina-comedor y un consultorio medico.
Sector pre-ventas:
Consta de un conjunto de oficinas y un salón de reuniones.
Sector producción:
Consta de tres naves principales, dos de las cuales poseen líneas de producción y la tercera es usada como deposito intermedio, tanto de materia prima, como producto terminado. Laboratorios, salas depósitos, sala de servicios, oficinas, cámara frigorífica, planta de tratamiento de agua y taller.
Características generales de la planta industrial.
La planta existe como tal desde inicios la década del ’70 construida originalmente como una fabrica de fideos secos. A mediados de los años ’70 se transforma en una planta embotelladora de aguas gaseosas. A partir de esta fecha y hasta la actualidad, la planta se vio sometida a repetidos cambios de firma, equipos en líneas de producción, políticas administrativo-técnicas e incrementando año a año el volumen de producción. Actualmente la planta posee un volumen de producción diaria por línea que varia entre 170.000 y 288.000 botellas (con rendimiento ideal) dependiendo del formato y sabor, con un variedad de nueve formatos y siete sabores. El sector de producción, trabaja 24[h] y los sectores restantes trabajan en horario comercial de 08:00[h] a 17:00[h]. En horarios picos la planta posee en sus instalaciones trabajando simultáneamente 200 empleados.
Diagnóstico de problemas.
Para el análisis y Diagnóstico de problemas se realizo una clasificación de los mismos según su tipo, pudiendo diferenciarse:
1. Suministro de servicios :Energía Eléctrica, Gas, Vapor y Aire Comprimido 2. Seguridad e Higiene.
3. Movimiento de Materiales, producto terminado.
1) Suministro de servicios
Respecto al sector de producción, inicialmente fue concebida para un volumen de producción acorde al tamaño de la empresa en aquel momento y determinadas exigencias de mercado, con el paso de los años la misma fue en aumento, esto obligó a realizar modificaciones sobre instalaciones existentes, por lo que se fueron realizando cambios en pequeñas etapas con el propósito de cubrir necesidades inmediatas, pero sin poseer la suficiente flexibilidad para adaptarse a modificaciones de proceso o volumen de producción. Esta situación provocó que actualmente la planta posea los siguientes problemas:
1-A) Red de distribución de energía eléctrica
Actualmente la red eléctrica no se encuentra en buenas condiciones, existen conductores antiguos, algunos de los cuales hoy en día no cumplen con la normativa vigente, y en algunos casos los circuitos se encuentran trabajando peligrosamente al límite en cuanto a su capacidad de conducción de corriente.
Dicha instalación está siendo modificada constantemente en pequeños tramos por personal técnico debido a necesidades inmediatas las cuales no estaban contempladas cuando fue diseñada la misma, lo que provoca una combinación desfavorable de circuitos viejos y nuevos, sin una visión o plan claro de mejora, la instalación representa un riesgo para la producción, y las personas que trabajan en torno a ella.
Propuesta:
Se propone realizar un cálculo y diseño de una nueva red de distribución eléctrica, la cual remplazará en forma íntegra a la anterior. La nueva red será diseñada de tal manera que sea capaz de suministrar energía a la planta actual de manera efectiva, segura, flexible y cumpliendo con todas las normas vigentes al respecto. Esta nueva red tendrá en cuenta un posible incremento de consumo debido a futuras ampliaciones.
Memoria descriptiva
El siguiente proyecto tiene como fin, el diseño del sistema de distribución de energía eléctrica, mediante el cual se abastecerá todos los puntos de consumo de la planta. Para el cálculo se identificaron cuatro sectores, diferenciados por el tipo de sector al cual pertenecen y por su ubicación física en planta.
• Sector Administración:
Se compone de todas las oficinas, salas de reuniones, archivos, cocina, comedor, baños, pasillos, etc.
• Línea de producción N°1:
Incluye todos los equipos involucrados en dicha línea de producción.
• Línea de producción N°2:
Incluye de todos los equipos involucrados en dicha línea de producción.
• Sector de servicios auxiliares:
Se compone de todos los equipos de servicios auxiliares, compresores de aire, compresores de amoníaco, suministro de CO2, torre de refrigeración, caldera, suministro de agua, iluminación, etc.
* (Ver detalles en tabla N° 01)
El sistema tendrá un tablero principal al ingreso a planta, con capacidad de seccionar completamente el suministro de energía a la misma. Del tablero principal derivarán cuatro circuitos seccionales, correspondiente cada uno a un sector. Desde cada tablero seccional, se derivaran circuitos a tableros específicos de cada equipo o sector.
El tablero principal y los tableros seccionales se ubicaron en una habitación dedicada exclusivamente para tal fin, con refrigeración y ventilación adecuada. Los tableros aguas abajo de los seccionales, se ubicaron en distintos puntos de la planta, de acuerdo a las necesidades de los puntos de consumo. La ubicación de los mismos se puede observar en el plano Nº 22
El montaje de los conductores se realizará mediante bandejas y canalización con caños de acero embutido, dependiendo de cada caso.
Todas las masas de los puntos de consumo poseerán puesta a tierra y los equipos y estructuras metálicas estarán vinculadas a tierra.
Se corregirá del factor de potencia en bornes de cada equipo mediante un capacitor adecuado.
Sectores de distribución eléctrica
Tabla 01
Línea 1 Línea 2
1 Depaletizadora 1 Paletizadora/depaletizadora
2 Ebi 2 Desencajonadora
3 Llenadora/Capsulador/Coronador 3 Lavadora de cajones
4 Elevador de tapas 4 Encajonadora
5 Paramix mixer/lavadora 5 Decapsulador
6 Túnel/Horno 6 Alexus
7 Paletizadora 7 Lavadora de botellas
8 Lubricación 8 Ebi
9 Transportes 9 Lenadora/Capsulador/coronador
10 Lubricación Administración 11 Elevador de tapas
12 Carbonatador
1 Planta alta 13 Transportes
2 Planta baja sector ventas
3 Planta baja sector servicios Servicios auxiliares
4 Planta baja producción
1 Compresores de amoniaco
1 2 Compresores de aire
5 oficinas 3 Caldera
1 archivo 4 Torre de refrigeración
2 5 Planta tratam.de agua
Recepción 6 Sistema de CO2
Salón de preventa 7 Cámara de refrigeración
2 oficinas 8 Sistema de jarabe
Portería 9 Iluminación
3 10 Lubricación
Medicina laboral 11 Taller
RRHH
Deposito tapas Deposito muestras 4
Pañol
Laboratorio microbiología Laboratorio de línea 4 oficinas
3 baños
Comedor
Cocina 2 pasillos Vestuario
El cálculo de diseño y verificación de la instalación eléctrica (conductores, protecciones, canalización, tableros e iluminación) se realizo según la metodología y normalización establecida por la Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en inmuebles de la Asociación Electrotécnica Argentina (AEA).
Conductores
Los conductores seleccionados son de cobre:
• Norma I.R.A.M. 2178 con aislación y vaina de PVC 1.1 [kV] Payton superflex, para los casos que los mismos sean transportados por medio de bandejas o mediante canalización subterránea.
• Norma I.R.A.M. NM 247-3 para los casos que los mismos sean transportados por medio de cañerías empotradas.
Los datos para los cálculos fueron extraídos de tablas de la marca I.M.S.A.
(Industria Metalúrgica Sud Americana SAC)
Los tipos de conductor y secciones correspondientes a cada tramo, se pueden observar en las tablas y planos unifilares adjuntos.
Para el cálculo de la sección de conductores se adoptó como caída de tensión máxima según especificaciones de la AEA los siguientes valores
• 3% Para iluminación
• 5% para motores en régimen
• 15 % para motores en arranque
* (Ver tabla N°2 con detalles de conductores seleccionados)
Protecciones
Todas las protecciones seleccionadas corresponden al catálogo de productos eléctricos industriales Siemens, que cumplen con las características eléctricas según IEC60947-2. / ISO 9002.
Debido a la cercanía del transformador de suministro de energía al tablero principal, y la potencia del mismo, se tiene una corriente presunta de cortocircuito elevada del orden de 27[kA], lo cual provoca un importante incremento en las secciones de los conductores para cumplir con las condiciones de máxima exigencia térmica en los mismos. Para evitar esto, en los casos que se requiera, se utilizaran dispositivos de protección limitadores de corriente:
• Para los casos en los que no es necesario limitar la corriente de corto circuito se utiliza dispositivos de protección termomagnética estándar tipo COMPACT 3VF22
• Para los casos que sea necesario limitar la corriente de corto circuito se utiliza dispositivos de protección termomagnética compactos línea SENTRON VL
• En todos los circuitos destinados a oficinas (iluminación, tomacorriente uso general y tomacorriente uso especial) se utilizaran interruptores termomagnéticos y diferenciales línea N
En los casos de las protecciones de del tipo limitador de corriente de cortocircuito, se limitara la corriente presunta de cortocircuito a un valor menor conocido, de esta manera garantizamos un nivel menor de corriente aguas abajo y evitamos la necesidad de instalar conductores de gran sección y protecciones de alta Icc.
Limitación de corriente presunta de cortocircuito
Canalización
El tipo de canalización seleccionada, según las condiciones externas de la instalación, tipos de conductores y teniendo en cuenta las características de la planta y a fin de lograr la mayor flexibilidad posible en la instalación son:
en casos de cercanía a una pared y mediante ganchos colgantes de la cabreada en casos de no haber una pared cercana. (línea 1, línea 2, sector servicios auxiliares y deposito). Todas las bandejas deberán ser continuas, utilizando todos los accesorios necesarios normalizados (curvas, derivaciones T, reducciones, etc.) Los conductores tendidos sobre la misma, estarán sujetos a la bandeja mediante precintos, a una distancia minima de un diámetro entre conductores.
Cañería embutida: para todo el sector administrativo (oficinas, baños, pasillos, cocina, archivos, etc.) Se utilizara caño de acero semipesado IRAM-IAS U500 – 2005 y cajas de acero semipesado IRAM 2005/72
Subterránea: Se utilizara únicamente para la línea principal (medidor-tablero principal) y el conductor de p.a.t. aislado. El tendido será directamente enterrado a una profundidad de 0.7 [m] recubierto con ladrillos o media caña de cemento como protección mecánica y red o malla de advertencia color rojo a una profundidad de 0.4 [m] del nivel del piso.
Puesta a Tierra
La puesta a tierra de la instalación será realizada por razones de seguridad, para lo cual el sistema y montaje de puesta a tierra serán tales que:
✓ El valor de la resistencia de puesta a tierra a obtener este de acuerdo con las normas de protección y de funcionamiento establecidas por la reglamentación vigente. (R40 [ ])
✓ Las corrientes de falla a tierra y las corrientes de fuga puedan circular sin peligro, particularmente desde el puto de vista de las solicitaciones térmicas o termomecánicas y electrodinámicas (electromecánicas).
✓ La robustez o la protección mecánica este asegurada en función de las condiciones estimadas de influencias externas.
✓ Se debe poder realizar la desconexión del conductor que llega a cada uno de los electrodos de p.a.t. a fin de poder medir la resistencia de puesta a tierra de cada uno de ellos en forma individual. Asimismo se deberá poder medir la resistencia global de todo el sistema de puesta a tierra.
Para la puesta a tierra, se contará con cinco puntos de toma a tierra, cuatro de las cuales serán electrodos profundos, y la cuarta una malla. (Ver ubicaciones en plano adjunto).
Electrodos:
• Jabalina redonda, de acero-cobre 12,6[mm] de diámetro mínimo (sección minima 124mm²). Como mínimo se empleara una jabalina JL14x3000[mm]
o mas jabalinas acopladas JL14x1500, construidas según norma IRAM 2309 en cada punto de puesta a tierra. Deberá lograrse un valor de resistencia de p.a.t. 40 [ ] que se verificará mediante la utilización de telurómetro.
• La p.a.t. en forma de malla será construida con conductor desnudo de Cu de 35 [mm²] de sección, formando cuadriculas de 0.4[m]x0.4[m] y con el incado de jabalinas en cada uno de sus vértices. Deberá lograrse un valor
de resistencia de p.a.t. 40 [ ] que se verificará mediante la utilización de telurómetro.
• El tipo y la profundidad de enterrado del electrodo, deberá ser tal que el eventual secado o congelamiento del suelo no aumenten la resistencia de puesta a tierra del electrodo por encima del valor requerido.
• La concepción de la puesta a tierra deberá tener en cuenta, el posible aumento de la resistencia de puesta a tierra debido a la corrosión de los electrodos.
Secciones mínimas:
Las secciones nominales mínimas de los conductores de puesta a tierra según la reglamentación serán:
• Para conductores donde las secciones son menores que 16 mm2 igual a la sección del conductor de fase.
• Para secciones que estén entre 16 mm2 y 35 mm2 de 16 mm2.
• Para secciones mayores a 35 mm2 el conductor poseerá la mitad de dicha sección.
Barra o bornes principales de puesta a tierra:
Es la barra de puesta a tierra que existirá en los tableros. Desde la barra de puesta a tierra saldrán todos los conductores de protección PE de los diferentes circuitos de la instalación.
Consideraciones generales:
• Todas las estructuras metálicas deberán ser vinculadas a tierra mediante conductores adecuados.
• Todas las puestas a tierra serán vinculadas entre si.
• En el caso de la malla, las conexiones enterradas entre conductores y jabalinas serán mediante soldadura cupro alumínica termica.
• Tanto los electrodos de puesta a tierra como la malla deberán poseer un borne en su caja de registro que permita desvincularla del conductor de manera de poder realizar mediciones.
• Las canalizaciones de los conductores de puesta a tierra serán por las mimas bandejas que transporta los demás circuitos, excepto en el caso de la malla que será enterrado directamente hasta el tablero TSG4 utilizando cable subterráneo IRAM 2178. (ver plano N 23)
Corrección de factor de potencia en motores
La corrección de factor de potencia, se realizara puntualmente en bornes de cada motor, mediante un circuito capacitivo calculado para cada equipo en forma particular. De esta manera se evitara sobrecargar las líneas dentro de la planta con corriente reactivas lo que provocaría un incremento de la sección de los conductores. (Ver tabla N°4)
Selección de Capacitores
Tabla 04
Capacitores para compensar motores asíncronos trifásicos 3x380[V] – 50[Hz]
La corrección de factor de potencia, se realizara puntualmente en bornes de cada luminaria, mediante un circuito capacitivo calculado para cada equipo en forma particular. Estos valores se encuentran tabulados y estandarizados.
Equipo Lámpara Capacitor
Tipo [W] [ F ] [V]
Fly Fluorescente tubular 36 4 250
Polar 2 Sodio alta presión (SAP) 400 50 250
Max 2 Mercurio halogenado (MH) 400 45 250
Conexionado en cada equipo:
Fly - Lámpara fluorescente tubular
Polar 2 - Lámpara de sodio alta presión
Max 2 - Lámpara mercurio halogenado
Memoria de cálculo
Cálculo de conductores
Para el cálculo y selección de conductores, se utilizó la guía para cálculo de líneas contenida en la Reglamentación para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles de la AEA (Asociación Electrotécnica Argentina).
A continuación se detalla el procedimiento realizado, para selección y verificación de todos los conductores involucrados.
Determinación de la corriente de proyecto (Ip)
Se calcula a partir de la demanda de potencia máxima simultánea mediante la siguiente expresión.
220
Ip = DPMS Para circuitos monofásicos
) 380 ..(
3
Ip = DPMS Para circuitos trifásicos
La DPMS se debe afectar por un coeficiente de simultaneidad, dadas las condiciones de trabajo de la planta se tomara este coeficiente iguala a uno.
Elección de la corriente asignada del dispositivo de protección (In)
Se selecciona el dispositivo de protección a partir de catalogo de fabricante, verificando se cumpla que la corriente del dispositivo sea mayor que la corriente de proyecto.
In donde I n Ip
Elección del conductor a partir de su corriente máxima admisible (Ic)
Se realiza la elección de los conductores de acuerdo a su corriente admisible, y el tipo de aislación que corresponda, según el tipo de canalización utilizada. Esta selección se realiza mediante catalogo del fabricante. La corriente admisible del conductor será afectada por:
• Un coeficiente que tendrá en cuenta el factor de agrupamiento y tipo de canalización.
• Un coeficiente que tendrá en cuenta la temperatura exterior.
La corriente admisible del conductor debe ser mayor que la corriente del dispositivo de protección.
IC donde IC In
Determinación de la máxima corriente de corto circuito A partir del valor obtenido en bornes de salida del transformador:
Potencia=1250 [kV.A]
Ik’’=27.876[kA]
Se calcula la máxima corriente de cortocircuito en cada uno de los circuitos, siendo esta en el comienzo del mismo aguas arriba mediante la siguiente expresión:
tot
k kZ
I U '' = . Donde
U=Tensión de aplicada
K=Constante (k= 3 para V=380[v] y k=1 para U=220[V] )
= i
tot z
Z (aguas arriba)
Verificación de la actuación de la protección por sobrecarga Verificamos que se cumpla
F
C I
I ).
45 . 1 (
Donde
I =intensidad de corriente de operación o disparo seguro del interruptor F
Verificación por máxima exigencia térmica
Para garantizar que la corriente de cortocircuito producida en cualquier punto del circuito sea interrumpida en un tiempo que no exceda de aquel que lleva al conductor a su temperatura límite admisible, se debe verificar la siguiente condición
La sección mínima será: S
K t Ik "
t = duración de cortocircuito = 0,02 segundos.
K = 115 constante correspondiente al tipo de conductor (tabla)
Verificación de la actuación de la protección por corriente mínima de cortocircuito
Para garantizar que la corriente de cortocircuito minima producida en cualquier punto del circuito sea suficiente para que el dispositivo de protección desconecte de forma instantánea se calcula la minima corriente de cortocircuito en cada uno de los tramos, siendo esta en el extremo final del mismo aguas abajo mediante la siguiente expresión:
tot
k kZ
I U '' = . Donde
U=Tensión aplicada
K=Constante (k= 3 para U=380[V] y k=1 para U=220[V] )
= i
tot z
Z (aguas arriba)
Verificación de la caída de tensión en el extremo del circuito Calculamos la caída de tensión mediante:
Volt senX R
l I
U = 3 ( cos+ )
Donde:
I = 347,91 A (por ser 2 conductores en paralelo) L = longitud km
R = resistencia /km X = reactancia /km cos = factor de potencia
A modo de ejemplo se desarrolla el calculo completo de un tramo, posteriormente se realiza el calculo de cada uno de los tramos del circuito mediante una planilla de cálculos.
Ejemplo de calculo en Circuito Seccional 1.1 (CS1.1)
Condiciones:
• Circuito monofásico. Cantidad de circuitos: 1
• Temperatura ambiente de calculo: 40[°C]
• cos =0.91
Determinación de la corriente de proyecto
Se calcula la DPMS:
Tablero Seccional G1.1
Cantidad Circuito Potencia
1 IUG 1650 [V.A]
1 TUG 2200 [V.A]
1 TUE 3300 [V.A]
Total= 7150 [V.A]
Total= 7150 [V.A]
Por lo tanto la demanda de potencia máxima queda
DPMS=7150 [V.A] (*)
(*)Dadas las condiciones de trabajo de la planta, se adopta un coeficiente de simultaneidad iguala a uno, el cual no afecta el valor de DPMS.
Sabiendo que
U=220 [V] f=50 [Hz]
Se calcula la corriente de proyecto con la siguiente expresión
U
Ip = DPMS Ip =32.5[A]
Elección de la corriente asignada del dispositivo de protección
Se selecciona el dispositivo de protección a partir de catalogo de fabricante, verificando se cumpla que la corriente del dispositivo sea mayor que la corriente de proyecto.
In =Corriente del dispositivo de protección.
donde se debe cumplir I n Ip
Se selecciona el siguiente interruptor:
Interr. Autom. Siemens Linea F Mod 5SQ2 270-OKA40
Con las siguientes características:
• Bipolar
• In =40 [A] (fijo)
• Curva tipo C
• Capacidad de ruptura: 18 [kA]
• Bajo normas IEC 947-2 y EN 60947/ISO 9002
El cual verifica
p
n I
I 40 32.5
Elección del conductor a partir de su corriente máxima admisible
Se realiza la elección de los conductores de acuerdo a su corriente admisible, y el tipo de aislación que corresponda, según el tipo de canalización utilizada. Esta selección se realiza mediante catalogo del fabricante. La corriente admisible del conductor debe ser mayor que la corriente del dispositivo de protección.
IC= Corriente admisible del conductor donde IC In
Se selecciona el siguiente conductor:
IMSA Payton PVC Superflex 1.1 [kV]
Con las siguientes características:
• Material: cobre
• Aislación y vaina de PVC 1.1 [kV]
• Bajo normas: I.R.A.M. 2178
• Sección 10 [mm²]
• Corriente máxima admisible: 64 [A]
Los datos para los cálculos fueron extraídos de tablas de la marca I.M.S.A. (Industria Metalúrgica Sud Americana SAC)
La corriente admisible del conductor, será afectada por el coeficiente de agrupamiento y de temperatura
CA= 0.77 CT= 1
Ic=(52)(0.77)(1)= 49.3 [A]
Determinación de la máxima corriente de corto circuito
Este circuito deriva de un elemento de protección aguas arriba perteneciente al TSG1, dicho elemento de protección posee la característica de ser limitador de corriente de cortocircuito, por lo que se tomara este valor como la máxima corriente presunta de cortocircuito del circuito.
Ik’’max=1.1[kA]
Se define una capacidad de ruptura para la protección de 18 [kA] la cual es suficiente puesto que
18 [kA] > 1.1 [kA]
Verificación de la actuación de la protección por sobrecarga Verificamos que se cumpla
F
C I
I ).
45 . 1 ( Donde
IF=intensidad de corriente de operación o disparo seguro del interruptor 40
) 3 . 49 ).(
45 . 1
( 71.4840 Lo cual verifica correctamente.
Verificación por máxima exigencia térmica
Para garantizar que la corriente de cortocircuito producida en cualquier punto del circuito sea interrumpida en un tiempo que no exceda de aquel que lleva al conductor a su temperatura límite admisible, se debe verificar la siguiente condición
La sección mínima será: S
K t Icc
Donde:
t = duración de cortocircuito = 0,02 segundos.
K = 115 constante correspondiente al tipo de conductor (tabla) Icc=1.1[kA]
S 3[ ]
115 1 . 0
1100 2
= mm
Lo cual verifica ya que la sección seleccionada de conductor es de 10 [mm²]
% 3
% 22 .
1
Verificación de la actuación de la protección por corriente mínima de cortocircuito
Para garantizar que la corriente de cortocircuito minima producida en cualquier punto del circuito sea suficiente para que el dispositivo de protección desconecte de forma instantánea se calcula la minima corriente de cortocircuito
Como la Ik”max esta limitada a 1,1[kV] Ingresando con los datos de corriente de cortocircuito máxima, sección del conductor e intensidad asignada al interruptor automático a la tabla provista por la reglamentación de la AEA, obtenemos la máxima longitud que debe tener el conductor para que actúe la protección.
Máxima longitud= 150[m]
Longitud real =8[m]
Lo cual verifica correctamente.
Verificación de la caída de tensión en el extremo del circuito Calculamos la caída de tensión mediante:
Voltsen X R
l I
U =2 ( cos+ )
Donde:
I = Inensidad = 32.5 [A]
l= longitud = 0.008[km]
R = resistencia = 1.83 [/km]
X = reactancia 0 [/km]
cos = factor de potencia = 0.95
Por lo tanto, la caída de tensión en el circuito CS1.1 será de 0.9 [V]
Sumando las caídas de tensión en los circuitos anteriores, se tiene un total de 2.7 [V] de caída de tensión en el extremo del circuito, lo cual representa un 1.22%
de la tensión .
∆U max. Permitida = 3%
∆U CS1.1 = 1.22%
por lo tanto verifica.
Calculo térmico de tableros
Para los tableros que no respondan a la norma IEC 60439-3 se deberá verificar que la potencia disipada por los dispositivos instalados, no supere la potencia máxima admisible por el gabinete, este dato será garantizado por el fabricante.
Se realiza el cálculo modelo para el tablero TSG1 Método de cálculo:
Calculo de la corriente nominal de tablero Inq:
La corriente nominal del tablero es el menor valor de corriente resultante de la comparación entre la corriente nominal de entrada (Ine) y la corriente nominal de salida o utilización (Inu)
Corriente nominal de entrada Ine
Se calcula como el 85% de la corriente asignada al dispositivo interruptor automático de cabecera.
Ine = (0.85)(100)[A] =85 [A]
Corriente nominal de utilización Inu
Se calcula como la suma de todas las corrientes asignadas de los dispositivos interruptores automáticos de salida.
Inu = 40[A] + 40[A] + 40[A] + 40[A] = 160 [A]
Como Ine < Inu resulta Inq = Ine = 85 [A] por lo tanto debe realizarse control térmico en el tablero.
Calculo de la potencia disipada a corriente nominal de los polos componentes del tablero, a partir de los datos proporcionados por el fabricante de interruptores automáticos
Datos
Cantidad Corriente asignada [A] Potencia disipada [w]
4 40 7.5
La potencia disipada por los aparatos de maniobra (Pdp) es igual a al suma de las potencias de disipación de todos los componentes del tablero
Pdp = 2x(7.5) + 2x(7.5) + 2x(7.5) + 2x(7.5) = 60[W]
La potencia disipada por las conexiones equivale al 20% de la potencia disipada por los aparatos de maniobra, con lo cual, la potencia total de disipación será:
Ptot = (1.2) x Pdp = (1.2)(60)[w] = 72 [w]
Con este valor se establece que el tablero seleccionado deberá poseer una potencia máxima disipable superior al valor Ptot recién obtenido.
• Todos los conductores son marca I.M.S.A. aislados en PVC en baja tensión Tipo:
PAYTON PVC 1.1 [Kv] IRAM 2178
• Todas las protecciones son marca SIEMENS modelo: Ver en esquema unifilar
Conductor
Tamo Corriente de proyecto Corriente de dispositivo de protección cantidad Sección Corr. admisible de conductor F. agrupamiento en bandeja Corr. admisible de conductor ohm/Km ∆V (tramo) ∆V (total)
Circ. Long
[m] Tipo Ip
[A]
In Sobrecarga
[A]
S
[mm²]
Ic
[A] Ic
[A]
[V] [%]
TABLERO PRIINCIPAL
L.P. 10 Tetra 1522.51 1600 4 300 505 1 2020.0 0.0601 1.51 1.51 0.40
C.S.1 5 Tetra 65 100 1 35 138 0.77 106.3 0.524 0.28 1.79 0.47
C.S.2 23 Tetra 282.54 315 1 240 461 0.77 355.0 0.0754 0.81 2.31 0.61
C.S.3 12 Tetra 373.77 400 2 185 386 0.77 594.4 0.0991 0.73 2.24 0.59
C.S.4 74.5 Tetra 801.2 1000 3 240 461 0.77 1064.9 0.0754 7.41 8.91 2.35
Especificación de conductores y protecciones TS1
• Todos los conductores son marca I.M.S.A. aislados en PVC en baja tensión Tipo:
PAYTON PVC 1.1 [Kv] IRAM 2178
• Todas las protecciones son marca SIEMENS modelo: Ver en esquema unifilar
Conductor
Tamo Corriente de proyecto Corriente de dispositivo de protección cantidad Sección Corr. admisible de conductor F. agrupamiento en bandeja Corr. admisible de conductor ohm/Km ∆V (tramo) ∆V (total)
Circ. Long
[m] Tipo Ip
[A]
In Sobrecarga
[A]
S
[mm²]
Ic
[A] Ic
[A]
[V] [%]
ADMINISTRAC.
C.S.1.1 8 Bip. 32.5 40 1 10 64 0.77 49.3 1.83 0.90 2.69 1.22
C.S.1.2 8 Bip. 33.18 40 1 10 64 0.77 49.3 1.83 0.92 2.71 1.23
C.S.1.3 8 Bip. 30.45 40 1 10 64 0.77 49.3 1.83 0.85 2.63 1.20
C.S.1.4 8 Tetra 23.18 40 1 10 64 0.77 49.3 1.83 0.56 2.34 0.62
K tIcc
Especificación de conductores y protecciones TS2
• Todos los conductores son marca I.M.S.A. aislados en PVC en baja tensión Tipo:
PAYTON PVC 1.1 [Kv] IRAM 2178
• Todas las protecciones son marca SIEMENS modelo: Ver en esquema unifilar
Conductor
Tamo Corriente de proyecto Corriente de dispositivo de protección cantidad Sección Corr. admisible de conductor F. agrupamiento en bandeja Corr. admisible de conductor ohm/Km ∆V (tramo) ∆V (total)
Circ. Long
[m] Tipo Ip [A]
In Sobrecarga
[A]
S
[mm²]
Ic
[A] Ic
[A]
[V] [%]
LINEA 1
C.S.2.1 71 Tetra 10.77 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 5.80 8.11 2.13
C.S.2.2 40 Tetra 10 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 3.03 5.35 1.41
C.S.2.3 14 Tetra 46 50 1 16 83 0.72 59.8 1.15 1.22 3.53 0.93
C.S.2.4 14 Tetra 2.7 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 0.29 2.60 0.68
C.S.2.5 18 Tetra 45.5 50 1 16 83 0.72 59.8 1.15 1.55 3.86 1.02
C.S.2.6 57 Tetra 28 32 1 6 48 0.72 34.6 3.08 8.09 10.40 2.74
C.S.2.7 61 Tetra 28 32 1 6 48 0.72 34.6 3.08 8.66 10.97 2.89
C.S.2.8 26 Tetra 0.57 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 0.11 2.42 0.64
C.S.2.9 40 Tetra 111 125 1 70 206 0.72 148.3 0.268 1.96 4.27 1.12
K tIcc
Especificación de conductores y protecciones TS3
• Todos los conductores son marca I.M.S.A. aislados en PVC en baja tensión Tipo:
PAYTON PVC 1.1 [Kv] IRAM 2178
• Todas las protecciones son marca SIEMENS modelo: Ver en esquema unifilar
Conductor
Tamo Corriente de proyecto Corriente de dispositivo de protección cantidad Sección Corr. admisible de conductor F. agrupamiento en bandeja Corr. admisible de conductor ohm/Km ∆V (tramo) ∆V (total)
Circ. Long
[m] Tipo Ip [A]
In Sobrecarga
[A]
S
[mm²]
Ic
[A] Ic
[A]
[V] [%]
LINEA 2
C.S.3.1 54 Tetra 20.4 25 1 4 36 0.72 25.9 4.61 8.36 10.59 2.79
C.S.3.2 40 Tetra 33 40 1 10 64 0.72 46.1 1.83 3.97 6.21 1.63
C.S.3.3 32 Tetra 5.5 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 1.34 3.57 0.94
C.S.3.4 43 Tetra 22 32 1 6 48 0.72 34.6 3.08 4.79 7.03 1.85
C.S.3.5 43 Tetra 16 20 1 4 36 0.72 25.9 4.61 5.22 7.46 1.96
C.S.3.6 43 Tetra 8.6 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 2.81 5.04 1.33
C.S.3.7 28 Tetra 28 32 1 10 64 0.72 46.1 1.83 2.36 4.60 1.21
C.S.3.8 10 Tetra 10 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 0.76 3.00 0.79
C.S.3.9 20 Tetra 46 50 1 16 83 0.72 59.8 1.15 1.74 3.98 1.05
C.S.3.10 26 Tetra 0.57 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 0.11 2.35 0.62
C.S.3.11 19 Tetra 2.7 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 0.39 2.63 0.69
C.S.1.12 26 Tetra 38 50 1 16 83 0.72 59.8 1.15 1.87 4.11 1.08
C.S.3.13 28 Tetra 143 160 1 95 252 0.72 181.4 0.193 1.27 3.51 0.92
K tIcc
Especificación de conductores y protecciones TS4
• Todos los conductores son marca I.M.S.A. aislados en PVC en baja tensión Tipo:
PAYTON PVC 1.1 [Kv] IRAM 2178
• Todas las protecciones son marca SIEMENS modelo: Ver en esquema unifilar
Conductor
Tamo Corriente de proyecto Corriente de dispositivo de protección cantidad Sección Corr. admisible de conductor F. agrupamiento en bandeja Corr. admisible de conductor ohm/Km ∆V (tramo) ∆V (total)
Circ. Long
[m] Tipo Ip [A]
In Sobrecarga
[A]
S
[mm²]
Ic
[A] Ic
[A]
[V] [%]
SERVICIOS AUXILIARES
C.S.4.1 20.5 Tetra 448 500 2 185 368 0.72 529.9 0.0991 1.50 10.41 2.74
C.S.4.2 16.3 Tetra 90.6 100 1 50 164 0.72 118.1 0.387 0.94 9.85 2.59
C.S.4.3 14.5 Tetra 25.5 32 1 6 48 0.72 34.6 3.08 1.87 10.78 2.84
C.S.4.4 14 Tetra 54.4 63 1 25 111 0.72 79.9 0.727 0.91 9.82 2.58
C.S.4.5 45 Tetra 45.3 50 1 16 83 0.72 59.8 1.15 3.86 12.77 3.36
C.S.4.6 6 Tetra 16.4 20 1 4 36 0.72 25.9 4.61 0.75 9.66 2.54
C.S.4.7 45 Tetra 3.4 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 1.16 10.07 2.65
C.S.4.8 45 Tetra 30.6 32 1 6 48 0.72 34.6 3.08 6.98 15.89 4.18
C.S.4.9 6 Tetra 32 50 1 16 83 0.72 59.8 1.15 0.36 9.27 2.44
C.S.4.10 83 Tetra 50 63 1 25 111 0.72 79.9 1.15 7.85 16.76 4.41
C.S.4.11 96 Tetra 5 16 1 4 36 0.72 25.9 4.61 3.64 12.55 3.30
