UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA
FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS,
FÍSICAS Y NATURALES
CARRERA: INGENIERÍA MECÁNICA ELECTRICISTA
TRABAJO FINAL
PROYECTO DE INSTALACIÓN ELÉCTRICA
OBRA: PLANTA INDUSTRIAL DE
TRATAMIENTOS SUPERFICIALES
CHOUSA S.R.L.
PROYECTO: CARLOS DANIEL RODRIGUEZ
U.N.C.
F.C.E.F.y N.
I.M.E.
TRABAJO FINAL
Dedicado muy especialmente a Analia, Sofia y Facundo.
Un profundo agradecimiento a mis Padres.
..... y a todas las personas que de una forma u otra hicieron
posible esta meta.
junio de 1998
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TRABAJO FINAL
INDICE
CAPÍTULO
TEMA
PAG.
I
DOCUMENTACION INTEGRANTE
4
II
MEMORIA DESCRIPTIVA
6
III
CÁLCULO LUMINICO
8
IV
CÁLCULO DE POTENCIAS - PLANILLAS DE CARGA
25
V
CÁLCULO DE CAIDAS DE
TENSIÓN - PLANILLA DE CONDUCTORES
27
VI
CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO
30
VII
CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL ALIMENTADOR DE
MEDIA TENSIÓN
39
VIII
CÁLCULO Y SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE
PROTECCIÓN Y MANIOBRA
41
IX
CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA
DE PUESTA A TIERRA
43
X
CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA
DE
PROTECCIÓN
CONTRA
DESCARGAS
ATMOSFÉRICAS
50
XI
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
52
XII
CÓMPUTO Y PRESUPUESTO
ANÁLISIS ECONÓMICO
72
XIII
BIBLIOGRAFÍA
74
XIV
PLANOS Y ESQUEMAS DE DISEÑO
75
ANEXO 1
ILUMINACIÓN
ANEXO 2
FUERZA MOTRIZ
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO I
DOCUMENTACION INTEGRANTE
ARCHIVO
PLANO
07-PLG01.DWG
IE-PLG01
Planimetría General. Ubicación
07-PL001.DWG
IE-PL001
Sala de Celdas de M.T.
07-PL002.DWG
IE-PL002
Disposición de Equipos en Subestación Transformadora.
07-PL003.DWG
IE-PL003
Distribución de luminarias.
07-PL004.DWG
IE-PL004A
Distribución de bocas de iluminación y cañería.
Sector de Producción.
07-PL004.DWG
IE-PL004B
Distribución de bocas de iluminación y cañería.
Sector de Oficinas.
07-PL005.DWG
IE-PL005
Distribución de bocas de tomas y bandejas.
07-PL006.DWG
IE-PL006
Distribución de equipamiento. Lay Out de Planta.
07-MT001.DWG
IE-MT001
Instalación de Media Tensión.
07-PT001.DWG
IE-PT001
Sistema de Puesta a Tierra en Sala de Celdas de M.T.
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DESCRIPCION
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TRABAJO FINAL
07-PT002.DWG
IE-PT002
Sistema de Puesta a Tierra General
07-EF01.DWG
IE-EF01
Tablero General de Baja Tensión (T.G.B.T.)
Módulo de Potencia y de Distribución. Esquema unifilar.
07-EF02.DWG
IE-EF02
Tablero General de Baja Tensión (T.G.B.T.)
Módulo de Servicios Generales. Esquema unifilar
07-EF001.DWG
IE-EF001
Tablero General de Baja Tensión (T.G.B.T.)
Esquema Topográfico
07-EF002.DWG
IE-EF002
Tablero Panel de Alarmas (T.P.A.)
Esquema Unifilar.
07-EF06.DWG
IE-EF06
Tablero de Bombas (T.S.B.)
Esquema Unifilar.
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0T138-M01 Celda tipo Cámara 13,2 kV.
Alimentación transformador
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO II
MEMORIA DESCRIPTIVA
El siguiente es un PROYECTO DE INSTALACIÓN ELÉCTRICA de una Planta Industrial
dedicada al servicio de tratamientos superficiales de piezas mecánicas perteneciente a la empresa
CHOUSA S.R.L. ubicada en Camino a Pajas Blancas Km 7,5 de la ciudad de Córdoba.
Dicha planta cuenta con 1.875 m2 de superficie cubierta ubicada en un predio de 11.000 m2 como
puede observarse en la planimetría general (Plano IE-PLG01). El edificio consta de: un sector de
oficinas compuesto de dos plantas (planta alta y planta baja); y el sector de producción o nave
principal la cual cubre la mayor parte de la edificación, unos 1.750 m2.
El tipo de construcción empleado es estructura premoldeada y pretensada de hormigón armado
construida por PRETENSA S.A. El sector de producción es una nave de 70 m de longitud por 25
m de ancho y 7,00 m de altura promedio. Techo de corte trapezoidal y seis tragaluces de
policarbonato ubicados cada 10 m aproximadamente. En cada muro lateral se prevé la ubicación
de ventanas a una altura de no más de 4,00 m; y dos ventiladores de 0,90 m de diámetro en el
muro posterior del edificio para la circulación forzada del aire, respondiendo a la necesidad de
evacuar los gases y el calor, propios del proceso productivo.
El cálculo lumínico dio como resultado, la necesidad de instalar en la nave principal de la planta
48 artefactos industriales en vapor de mercurio de alta presión HPLN 250W montados a una altura
aproximada de 6,00 m.
Para el sector de oficinas se proyectó instalar artefactos de diversos tipos y marcas de acuerdo a
las necesidades de cada sector. Los niveles de iluminación requeridos van desde los 150 a los 500
lux.
La planta consta del siguiente equipamiento:
-
Rectificador
Horno principal
Horno de secado
Baño electrolítico de cincado
Desengrasadora
-
Dos granalladoras
Compresor de aire
Dos bombas de agua
Grúa de pie
La potencia máxima simultánea estimada es del orden de los 600 kVA para la totalidad de la
instalación, repartiéndose en 300 kVA para el horno principal y 300 kVA para el resto del
equipamiento y la instalación general de la planta.
La alimentación general al edificio por parte de la empresa prestataria del suministro eléctrico
(E.P.E.C.), se realiza en media tensión (13,2 kV) con medición en baja tensión (380/220V -50
Hz). La acometida se efectúa desde una Cámara de Celdas de Maniobra; jurisdicción de E.P.E.C.
mediante conductor armado subterráneo hasta la Subestación Transformadora de la planta (S.E.T.)
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TRABAJO FINAL
La Subestación Transformadora está ubicada en el edificio principal a 80 m de la Sala de Celdas.
Consta de un transformador en baño de aceite de 630 kVA; celda de Media Tensión con
seccionador fusible y la canalización interna del cableado se realiza sobre bandeja portacable
perforada y cincada. También aquí tenemos el punto de medición en baja tensión, diseñado según
especificaciones de la E.P.E.C.
El tablero general de baja tensión se encuentra ubicado en el muro sur de la planta, contiguo a la
S.E.T. según se muestra en el plano IE-PL004A, y se denomina T.G.B.T. Desde el mismo saldrán
los alimentadores a cada uno de los tableros seccionales.
El sistema de Puesta a Tierra consiste principalmente de una malla construida con conductor de
cobre desnudo, dispuesta a una profundidad de 1,00 m cubriendo la superficie de la S.ET.
Juntamente con la malla se ubican jabalinas tipo coperweld unidas mediante soldadura
cuproaluminotermica. Un conductor de cobre desnudo de la misma sección que el de la malla
recorre el perímetro del edificio y seis jabalinas distribuidas en forma conveniente a lo largo del
recorrido. Éstas se vinculan a su vez; con el sistema de protección contra rayos por medio de sus
respectivas bajadas. Todas las vinculaciones son efectuadas con soldadura cuproaluminotermica.
El sistema de pararrayos fue diseñado sobre la base del método de la “esfera rodante” de la norma
NFPA 780. La aplicación del mencionado método dio como resultado un sistema de 18 pararrayos
dispuestos en el techo del edificio.
También se diseñó un sistema de protección y alarma para el transformador de potencia. Este
sistema; concebido para detectar y prevenir fallas internas como ser cortocircuitos entre espiras;
sobrecalentamiento provocado por un exceso de carga o una refrigeración insuficiente; está
compuesto de un tablero panel de alarmas (T.P.A.) donde se reciben y procesan mediante una
lógica discreta de relés las señales provenientes del relé de Buccholz y el relé de temperatura
equipados en el transformador. De este modo tenemos un escalonamiento de la señalización;
desde la señal visual (mediante un neón en el frente del panel), una señal audible, y por último la
acción que se traduce en la apertura del seccionador de la celda en forma automática, primero del
lado de la carga (baja tensión) y luego del lado de media tensión poniendo fuera de servicio el
equipo para su reparación o reemplazo.
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO III
CÁLCULO LUMINICO
El cálculo lumínico se encaró de la siguiente manera:
•
Iluminación del sector de producción;
•
Iluminación del sector administración;
•
Iluminación exterior.
Los dos primeros se realizaron mediante el método del rendimiento de la iluminación,
verificándose los resultados con el programa de Iluminación de interiores versión 2.1 de ANFA
S.A. De este modo se determinó el número de artefactos en cada local de acuerdo al nivel de
iluminación requerido en cada caso. Dichos niveles se obtuvieron de tablas de valores
recomendados según DIN 5035 (Ver anexo 1, tabla 20-2)
A su vez el cálculo de iluminación exterior consistió en:
•
Iluminación perimetral;
•
Iluminación de fachada.
III-1 Iluminación del sector de producción.
Datos del local:
L = 70 m
Dimensiones b = 25 m
H= 7m
Factor de
Reflexión
Techo: gris claro
Paredes: hormigón claro
Piso: hormigón claro sucio
Nivel de iluminación requerido:
→ fr = 0,5
→ fr = 0,5
→ fr = 0,3
Em = 200 lux
Tipo de lámpara: Vapor de mercurio de alta presión HPLN 250 W.
Flujo luminoso por lámpara: ∅L = 13000 lm
Tipo de luminaria: Artefacto industrial con reflector de aluminio anodizado, cabeza portaequipo
para lámparas de descarga. Marca ANFA, modelo I401. Curva de distribución luminosa A1.1
(según tabla 20-4;anexo 1).
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Altura de montaje: considerando un plano de trabajo promedio de 0,85 m sobre el nivel del piso
terminado tendremos:
h’ = H – 1,00 = 6,00 m
Techo
Altura mínima:
artefacto
h = 2/3 h’ = 4,00 m
Altura aconsejable: h = 3/4 h’ = 4,50 m
h
H=7m
Altura óptima:
h = 4/5 h’ = 4,80 m
Tomamos:
h = 5,50 m
Indice de local: k = (L.b) / h.(L+b)
k = (70.25) / 5,50 (70+25)
plano de trabajo
k = 3,35
1m
nivel de piso
Rendimiento del local: de la tabla 20-4 curva de
distribución luminosa A1.1 se obtiene:
ηR = 1,06
Fig. III-1
ηL = 0,7555
Rendimiento de la luminaria:
Rendimiento de la iluminación:
η = ηR . ηL
Factor de mantenimiento:
Flujo luminoso total necesario:
→
η = 0,80
fm = 0,70
∅T = Em . S / η . fm
∅T = 200 . 70 . 25 / 0,80 . 0,70 = 625000 Lm
Número de luminarias necesarias:
NT = ∅T / n . ∅L = 781250 / 13000 = 48,077
(n: número de lámparas por luminaria)
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Lo que corresponde a:
I.M.E.
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NT = 48 luminarias
con lo cual, la distribución de los puntos de luz responde a la figura 1-1, es decir, 12 filas de 4
artefactos cada una. La distancia promedio entre luminarias es de 6 m y cumplen con la condición:
d ≤ 1,2 h → 6 ≤ 1,2 5,5 = 6,6
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III-2 Iluminación del sector de Oficinas y Servicios Generales.
El sector de oficinas y servicios generales consta de varios locales a saber:
- Laboratorio
- Recepción y entrega
- Vestuarios
- Baños
- Comedor
- Oficina de capacitación
- Oficina principal
- Ingreso de personal
- Mantenimiento
- Depósito
- Sub-Estación Transformadora
- Ingreso Principal
III-2-1 Laboratorio
Datos del local:
L = 5,00 m
Dimensiones b = 4,50 m
H = 2,85 m
Techo: blanco
Paredes: blanco
Piso: gris claro
Factor de
Reflexión
→ fr = 0,8
→ fr = 0,7
→ fr = 0,4
luminancia media recomendada (según DIN 5035): Em = 500 lux
Tipo de lámpara: Tubo fluorescente marca PHILIPS TLD 36W/33 blanco níveo.
Flujo luminoso por lámpara: ∅L = 3100 lm.
Tipo de luminaria: Artefacto fluorescente 2 x 36 W con louver marca ANFA, mod. TP1031
techo
artefacto
Altura de montaje: considerando un plano de trabajo
promedio de 0,85 m sobre el nivel del piso terminado
tenemos que:
h’ = H – 0,85 = 2,00 m
H = 2,85 m
Altura mínima:
h = 2/3 h’ = 1,33 m
Altura aconsejable: h = 3/4 h’ = 1,50 m
plano de trabajo
Altura óptima:
h = 4/5 h’ = 1,60 m
Tomamos:
h = 1,60 m
0,85 m
nivel de piso
Indice de local:
k = (L.b) / h.(L+b)
Fig. III-2
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k = (5.4,5) / 1,5(5+4,5)
k = 1,48
Rendimiento del local:
ηR = 0,776
Rendimiento de la luminaria:
ηL = 0,75
Rendimiento de la iluminación:
η = ηR . ηL
Factor de mantenimiento:
fm = 0,75
Flujo luminoso total necesario:
∅T = Em . S / η . fm
→
η = 0,5823
∅T = 500 . 5 . 4,5 / 0,70 . 0,75 = 25760 lm.
Número de luminarias necesarias:
NT = ∅T / n . ∅L = 25760 / 2 . 3100 = 4,15
(n: número de lámparas por artefacto)
Lo que corresponde a:
NT = 4 luminarias
III-2-2 Vestuarios
Datos del local:
L = 5,00 m
Dimensiones b = 3,50 m
H = 2,85 m
Factor de
Reflexión
Techo: blanco
Paredes: blanco
Piso: gris claro
→ fr = 0,8
→ fr = 0,7
→ fr = 0,3
luminancia media recomendada (según DIN 5035): Em = 150 lux
Tipo de lámpara: Tubo fluorescente marca PHILIPS TLD 36W/33 blanco níveo.
Flujo luminoso por lámpara: ∅L = 3100 lm.
Tipo de luminaria: Artefacto fluorescente 1 x 36 W sin louver marca ANFA, mod. TP1031
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Altura de montaje: considerando un plano de trabajo promedio de 0,85 m sobre el nivel del piso
terminado tenemos que:
h’ = H – 0,85 = 2,00 m
techo
Altura mínima:
artefacto
h = 2/3 h’ = 1,33 m
Altura aconsejable: h = 3/4 h’ = 1,50 m
H = 2,85 m
plano de trabajo
Altura óptima:
h = 4/5 h’ = 1,60 m
Tomamos:
h = 1,60 m
Indice de local:
k = (L.b) / h.(L+b)
k = (5.3,5) / 1,5(5+3,5)
0,85 m
nivel de piso
k = 1,37
Fig. III-3
Rendimiento del local:
ηR = 0,7841
Rendimiento de la luminaria:
ηL = 0,75
Rendimiento de la iluminación:
Factor de mantenimiento:
Flujo luminoso total necesario:
η = ηR . ηL
→
η = 0,588
fm = 0,75
∅T = Em . S / η . fm
∅T = 150 . 5 . 3,5 / 0,707 . 0,75 = 5951 lm.
Número de luminarias necesarias:
Lo que corresponde a:
NT = ∅T /∅L = 5951 / 3100 = 1,92
NT = 2 luminarias
III-2-3 Comedor
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Datos del local:
L = 6,00 m
Dimensiones b = 5,00 m
H = 2,85 m
Factor de
Reflexión
Techo: blanco
Paredes: blanco
Piso: gris claro
→ fr = 0,8
→ fr = 0,7
→ fr = 0,3
luminancia media recomendada (según DIN 5035): Em = 250 lux
Tipo de lámpara: Tubo fluorescente marca PHILIPS TLD 36W/33 blanco níveo.
Flujo luminoso por lámpara: ∅L = 3100 lm.
Tipo de luminaria: Artefacto fluorescente 2 x 36 W sin louver marca ANFA mod. TP1031
Altura de montaje: considerando un plano de trabajo promedio de 0,85 m sobre el nivel del piso
terminado tenemos que:
h’ = H – 0,85 = 2,00 m
Altura mínima:
h = 2/3 h’ = 1,33 m
Altura aconsejable:
h = 3/4 h’ = 1,50 m
Altura óptima:
h = 4/5 h’ = 1,60 m
Tomamos:
h = 1,60 m
Indice de local:
k = (L.b) / h.(L+b)
k = (6.5) / 1,5(6+5) = 1,82
Rendimiento del local:
ηR = 0,7526
Rendimiento de la luminaria:
ηL = 0,75
Rendimiento de la iluminación:
η = ηR . ηL
Factor de mantenimiento:
Flujo luminoso total necesario:
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→
η = 0,56445
fm = 0,75
∅T = Em . S / n . η . fm
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∅T = 300 . 6,5 . 5 / 0,728 . 0,75 = 21260 lm.
Número de luminarias necesarias:
Lo que corresponde a:
NT = ∅T /∅L = 21260 / 2 . 3100 = 3,43
NT = 4 luminarias
El siguiente cuadro es un resumen del método mostrado anteriormente en el cual se especifican los
niveles lumínicos recomendados, tipo de artefactos a instalar, cantidad y consumo por local.
PLANTA BAJA
LOCAL
NIVEL DE
ILUMINACION TIPO DE LUMINARIA Y
(lux)
POTENCIA NOMINAL
NÚMERO DE
ARTEFACTOS
POTENCIA
TOTAL
(W)
Laboratorio
500
Fluoresente 2x36W
4 (cuatro)
288
Admisión
y Entrega
500
Fluoresente 2x36W
4 (cuatro)
288
Ingreso
500
Artefacto redondo
embutir HQIT 70W
3 (tres)
210
Recepción
150
Spot dicroico 12V - 50W
4 (cuatro)
200
Sanitarios
100
Incandescente 1x60W
4 (cuatro)
240
Vestuarios
150
Fluoresente 1x36W
2 (dos)
72
Baños
150
Fluoresente 2x36W
2 (dos)
240
Incandescente 2x60W
1 (uno)
Escaleras
50
para
195
Incandescente 1x75W
TOTAL
1 (uno)
1733 W
PLANTA ALTA
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TRABAJO FINAL
NIVEL DE
ILUMINACION TIPO DE LUMINARIA Y
(lux)
POTENCIA NOMINAL
Dulux 2x26W
Oficina
200
Principal
Dicroica 50W - 12V
Dulux 2x26W
Oficina de
200
Capacitació
Dicroica 50W - 12V
n
LOCAL
NÚMERO DE
ARTEFACTOS
4 (cuatro)
POTENCIA
TOTAL
(W)
408
4 (cuatro)
4 (cuatro)
408
4 (cuatro)
Pasillo
50
Dicroica 50W - 12V
4 (cuatro)
200
Comedor
250
Fluorescente 2x36W
4 (cuatro)
288
Dormitorio
150
Incandescente 2x60W
1 (uno)
120
Sanitario
50
Incandescente 1x100W
2 (dos)
200
TOTAL
1624 W
SECTOR DE PRODUCCIÓN
NIVEL DE
LOCAL ILUMINACION TIPO DE LUMINARIA Y
(lux)
POTENCIA NOMINAL
NÚMERO DE
ARTEFACTOS
POTENCIA
TOTAL
(W)
48
12000
Nave
Principal
250
Artefacto Industrial
HPLN 250W
Ingreso de
Personal
50
Incandescente 2x60W
2 (dos)
240
Depósito
100
Fluorescente 1x36W
4 (cuatro)
144
Fluorescente 1x36W
4 (cuatro)
Mantenim.
S.E.T.
100
50
162
Fluor. 1x18W (emergencia)
1 (uno)
Fluorescente 1x36W
2 (dos)
TOTAL
III-3 Iluminación Exterior
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72
12618 W
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TRABAJO FINAL
La iluminación exterior comprende el alumbrado perimetral del edificio y las luces de fachada. El
primero se diseñó con un criterio de seguridad y obtener una iluminación mínima necesaria en este
sector. En tanto, la iluminación de fachada responde a pautas de estética a los fines de destacar la
imagen de la empresa.
III-3-1 Iluminación perimetral
Para el cálculo de la iluminación perimetral se utilizó el Método del flujo luminoso necesario.
Mediante este método se calcula el flujo luminoso para un tramo de la vía, aplicando la fórmula:
φT =
en la cual
Emed ⋅ A ⋅ D
f u ⋅ fc
φ T : flujo luminoso total necesario en lúmenes;
Emed : iluminancia media en lux;
A : ancho de la calzada en metros;
D : distancia entre dos puntos de luz en metros (tabla 22-5; anexo 1);
fu : factor de utilización, obtenido de la curva de utilización correspondiente a la
luminaria y lámpara elegidas, y de las características de la vía a iluminar.
fc : factor de conservación.
Si el flujo luminoso obtenido es igual o inferior al dado por las lámparas elegidas, en principio, la
solución puede considerarse como válida.
Dado que pretendemos iluminar el perímetro del edificio aplicaremos el método para cada uno de
los lados del mismo. Comenzaremos con el muro norte. Según la tabla 22-1 se fija un nivel medio
de iluminación sobre la calzada en servicio de Emed = 22 lux. Se adoptaron luminarias herméticas
para alumbrado público de PHILIPS modelo HRC 502/400 montada sobre báculo de acero fijado
al muro (fig. III-4). Las lámparas a utilizar son HPLN 400 W, a vapor de mercurio color
corregido.
•
Muro Norte
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TRABAJO FINAL
Datos
-
Dimensiones:
Longitud total de la vía a iluminar
Ancho de calzada
-
Características:
Vía formada por una calzada y una acera lateral sin
vegetación pegada al muro.
L1 = 80 m
A = 5,5 m
Fig. III-4
h=6 m
calle perimetral
v=1,5 m
4m
posterior
-
Factor de utilización:
anterior
De las curvas de rendimientos de la luminaria y con
la relación anterior:
A − v 5,50 − 1,50
=
= 1,08
h
6,00
obtenemos el factor de utilización: f uA = 0,24
y con la relación posterior:
v 1,5
=
= 0,25
h 6
obtenemos f uP = 0,09
-
Factor de conservación:
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Por lo tanto, obtenemos el factor de utilización
total
f u = 0,24 + 0,09
f u = 0,33
Para los tipos de lámpara y luminaria a emplear, y
18
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TRABAJO FINAL
de acuerdo con la tabla 22-7 y 22-8 establecemos
un valor de: f c = 0,64
Cálculos
-
Altura del punto de luz:
Según la tabla 22-4 para una potencia luminosa instalada
de 23000 lúmenes corresponde una altura del punto de luz:
h=6m
-
Separación entre puntos de luz:
De la tabla 22-5 se deduce que para una iluminación media
de Emed = 22 lux, la separación entre puntos de luz será:
D = R x h = 6,2 x 6 = 37 m. Tomamos D=35 m con lo cual
se adoptan dos luminarias para el tramo considerado.
-
Disposición de los puntos de luz: De acuerdo con la tabla 22-6 la disposición será unilateral
ya que se cumple la relación:
6
h
=
= 1,09
A 5,5
-
Flujo luminoso total necesario:
ΦT =
Emed ⋅ A ⋅ D 22 ⋅ 5,5 ⋅ 35 ⋅
= 20052 lúmenes
=
0,33 ⋅ 0,64
f u ⋅ fc
Como la lámpara prevista tiene un flujo de 22000 lúmenes, el resultado obtenido es favorable y la
solución puede considerarse válida.
•
Muro Este
Datos
-
Dimensiones:
Longitud total de la vía a iluminar
Ancho de calzada
-
Características:
Vía formada por una calzada y una acera lateral sin
vegetación pegada al muro.
-
Factor de utilización:
De las curvas de rendimientos de la luminaria y con la relación
anterior:
A − v 5,50 − 1,50
=
= 1,08
6,00
h
obtenemos el factor de utilización: f uA = 0,24
y con la relación posterior:
WORD ’97
TESIS.DOC
19
L1 = 35 m
A = 5,50 m
Carlos Daniel Rodríguez
U.N.C.
F.C.E.F.y N.
I.M.E.
TRABAJO FINAL
v 1,5
=
= 0,25
h 6
obtenemos f uP = 0,10
Por lo tanto, el factor de utilización total es:
f u = 0,33
f u = 0,24 + 0,09
Cálculos
-
Altura del punto de luz:
Según la tabla 22-4 para una potencia luminosa instalada
de 23000 lúmenes corresponde una altura del punto de luz:
h=6m
-
Separación entre puntos de luz:
De la tabla 22-5 se deduce que para una iluminación media
de Emed = 22 lux, la separación entre puntos de luz será:
D = R x h = 3,2 x 6 = 25 m
-
Disposición de los puntos de luz: De acuerdo con la tabla 22-6 la disposición será unilateral
ya que se cumple la relación:
h
6
=
= 0,92
A 6,5
-
Flujo luminoso total necesario:
ΦT =
Emed ⋅ A ⋅ D 22 ⋅ 5,5 ⋅ 35 ⋅
= 20052 lúmenes
=
0,33 ⋅ 0,64
f u ⋅ fc
Dado que el flujo luminoso de la lámpara es de 22000 lm el resultado obtenido es satisfactorio.
Por lo tanto se adopta un solo artefacto para el tramo en consideración.
•
Muro Sur
En este caso efectuaremos el cálculo para dos tramos.
Datos del tramo 1
-
Dimensiones:
Longitud total de la vía a iluminar
Ancho de calzada
-
Características:
Vía formada por una calzada y una acera lateral sin
vegetación pegada al muro.
WORD ’97
TESIS.DOC
20
L1 = 55 m
A = 5,5 m
Carlos Daniel Rodríguez
U.N.C.
F.C.E.F.y N.
-
Factor de utilización:
I.M.E.
TRABAJO FINAL
De las curvas de rendimientos de la luminaria y con la relación
anterior:
A − v 5,50 − 1,50
=
= 1,08
h
6,00
obtenemos el factor de utilización: f uA = 0,24
y con la relación posterior:
v 1,5
=
= 0,25
h 6
obtenemos f uP = 0,10
Por lo tanto, el factor de utilización total es:
f u = 0,33
f u = 0,24 + 0,09
-
Factor de conservación:
Para los tipos de lámpara y luminaria a emplear, y de acuerdo
con la tabla 22-7 y 22-8 establecemos un valor de:
f c = 0,64
Cálculos
-
Altura del punto de luz:
Según la tabla 22-4 para una potencia luminosa instalada
de 23000 lúmenes corresponde una altura del punto de luz:
h=6m
-
Separación entre puntos de luz:
De la tabla 22-5 se deduce que para una iluminación media
de Emed = 22 lux, la separación entre puntos de luz será:
D = R x h = 3,2 x 6 = 25 m
-
Disposición de los puntos de luz: De acuerdo con la tabla 22-6 la disposición será unilateral
ya que se cumple la relación:
h
6
=
= 0,92
A 6,5
-
Flujo luminoso total necesario:
ΦT =
Emed ⋅ A ⋅ D 22 ⋅ 5,5 ⋅ 35 ⋅
=
= 20052 lúmenes
0,33 ⋅ 0,64
f u ⋅ fc
Dado que el flujo luminoso de la lámpara es de 22000 lm el resultado obtenido es satisfactorio.
Por lo tanto se adopta un solo artefacto para el tramo en consideración.
WORD ’97
TESIS.DOC
21
Carlos Daniel Rodríguez
U.N.C.
F.C.E.F.y N.
I.M.E.
TRABAJO FINAL
Datos del tramo 2
-
Dimensiones:
Longitud total de la vía a iluminar
Ancho de calzada
-
Características:
Vía formada por una calzada y una acera lateral sin
vegetación pegada al muro.
-
Factor de utilización:
De las curvas de rendimientos de la luminaria y con la relación
anterior:
A − v 5,50 − 1,50
=
= 1,08
6,00
h
obtenemos el factor de utilización: f uA = 0,24
y con la relación posterior:
L1 = 20 m
A = 5,5 m
v 1,5
=
= 0,25
h 6
obtenemos f uP = 0,09
Por lo tanto, el factor de utilización total es:
f u = 0,24 + 0,09
f u = 0,33
-
Factor de conservación:
Para los tipos de lámpara y luminaria a emplear, y de acuerdo
con la tabla 22-7 y 22-8 establecemos un valor de:
f c = 0,64
Cálculos
-
Altura del punto de luz:
Según la tabla 22-4 para una potencia luminosa instalada
de 23000 lúmenes corresponde una altura del punto de luz:
h=6m
-
Separación entre puntos de luz:
De la tabla 22-5 se deduce que para una iluminación media
de Emed = 22 lux, la separación entre puntos de luz será:
D = R x h = 3,2 x 6 = 25 m
-
Disposición de los puntos de luz: De acuerdo con la tabla 22-6 la disposición será unilateral
ya que se cumple la relación:
h
6
=
= 0,92
A 6,5
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22
Carlos Daniel Rodríguez
U.N.C.
F.C.E.F.y N.
I.M.E.
TRABAJO FINAL
Emed ⋅ A ⋅ D 22 ⋅ 5,5 ⋅ 35 ⋅
=
= 11458 lúmenes
0,33 ⋅ 0,64
fu ⋅ fc
Dado que el flujo luminoso de la lámpara es de 22000 lm el resultado obtenido es satisfactorio.
Por lo tanto se optó por instalar un solo artefacto para este tramo.
-
Flujo luminoso total necesario:
ΦT =
III-3-2 Iluminación de fachada
Para la iluminación de la fachada se adoptó el alumbrado por proyección. Para el cálculo de este
tipo de iluminación se utilizó el método del flujo luminoso (lúmenes) por medio del cual se calcula
el número total de lúmenes, o sea, el flujo luminoso total dirigido hacia la fachada por todas las
lámparas. Este total puede calcularse con la fórmula:
φ total =
en la cual
3);
F ⋅E
η
E : iluminancia deseada en lux según valores recomendados por la IES * (tabla 21F : área de la superficie iluminada en m2.
η : factor de utilización que tiene en cuenta la eficiencia del proyector y las
pérdidas de luz (eficiencia lumínica). Valor que oscila entre 0,25 a 0,35.
El número de proyectores necesarios será:
NP =
φ total
φ proyector
El edificio en estudio tiene una altura de 8 m por 30 m de frente. Es de hormigón pintado blanco
mate. El nivel de iluminación recomendado en este caso es de 40 lux.
Entonces:
φ total =
F ⋅E
η
=
8 ⋅ 30 ⋅ 40
= 38400 lm
0,25
El proyector seleccionado debe tener, por consiguiente, un flujo de por lo menos 40000 lm. Se
opta por instalar dos proyectores marca PHILIPS modelo HLF400 con lámpara HPL-N a vapor de
mercurio color corregido de 400 W, con un flujo luminico de 21800 lm.
*
Instituto Norteamericano de Iluminación
WORD ’97
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23
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
ILUMINACIÓN EXTERIOR
NIVEL DE
SECTOR ILUMINACION TIPO DE LUMINARIA Y
POTENCIA NOMINAL
(lux)
NÚMERO DE
ARTEFACTOS
POTENCIA
TOTAL
(W)
Perimetral
22
Artef.
de
Alumbrado
Publico 400 W
7 (siete)
2800
Fachada
40
Proyector 400 W
2 (dos)
800
TOTAL
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3600 W
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO IV
CÁLCULO DE POTENCIAS – PLANILLAS DE CARGA
Las planillas de carga, se confeccionaron de acuerdo al siguiente esquema:
Potencia Activa (Pi)
por Circuito o
Tablero
Cantidad de
artefactos del circuito
TABLERO
o CIRCUITO
DESCRIPCION
DE LA CARGA
No de circuito
o de tablero
CANT.
POT.
(kW)
Factor de
potencia
POT.
TOTAL
COS ϕ
Potencia Aparente
Si = Pi / cos ϕ
P. TOTAL
(kVA)
FASE
INTENSIDAD (A)
I (monof.)
I (trif.)
Corriente Monofásica
Ii = Si / U
Potencia por
artefacto (PN)
Sumatoria de Potencias
PT = Σ Pi
Corriente Trifásica
S
I =
Sumatoria de
Potencias Aparentes
ST = Σ Si
i
U 3
TOTAL
Potencia Activa Total
P = PT . C S
Coef. de simultaneidad
POTENCIA TOTAL SIMULTANEA
kW
=
C. S.
Potencia Aparente Total
Factor de
Potencia Global
cos ϕ = PT / ST
POTENCIA TOTAL EN kVA
S = P / cos ϕ
cos ϕ
kVA
=
Corriente Total
CORRIENTE NOMINAL
I =
S
Amp.
U 3
Basándonos en la cantidad de equipos y cargas eléctricas en juego tanto de iluminación como de
fuerza motriz; se armaron los distintos circuitos que integran el TGBT. En las planillas de carga se
vuelcan estos datos obteniéndose la potencia y la corriente totales que servirán luego para
dimensionar cables y protecciones.
Para nuestro caso se confeccionaron, una planilla de carga para el módulo de Potencia y
Distribución; y otra para el módulo de Servicios Generales del TGBT.
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TRABAJO FINAL
Del análisis de las planillas de carga se desprende que la potencia total instalada llega a 550 kW;
lo que representa unos 600 kVA con un cos ϕ = 0,90. Se prevé una simultaneidad para el total de
la planta del 60 %. Por lo tanto la potencia total simultanea será de 330 kW (365 kVA)
obteniéndose una corriente total de 554 A. Para hacer frente a dicha demanda de potencia, se
cuenta con un transformador de 630 kVA con lo cual se tiene una reserva de:
R = STr − S = 630 − 365 = 265 kVA
Esta reserva de potencia nos servirá para controlar la simultaneidad y hacer frente a futuras
ampliaciones.
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO V
CÁLCULO DE CAIDAS DE TENSIÓN - PLANILLA DE CONDUCTORES
Para comprobar si los alimentadores elegidos en función de su capacidad de carga cumplen con
las condiciones relativas a la caída de tensión, se confeccionó una planilla de cálculo que nos da
estos valores para cada uno de los conductores.
Consideramos que la caída de tensión no puede sobrepasar; en ningún caso; el valor de 3% de la
tensión de línea en todo el tramo, desde la subestación transformadora hasta la carga. Teniendo en
cuenta que el TGBT se encuentra muy próximo al transformador; puede darse como válido
considerar despreciable la caída de tensión de dicho tramo.
Los datos característicos de los cables empleados fueron tomados de catálogos de IMSA
adjuntados al final del presente trabajo.
En la planilla puede observarse que en ningún caso la caída de tensión supera el 3%. El caso mas
crítico es el alimentador del horno, el cual presenta una caída de 2,11%.
A continuación tomaremos este último caso como ejemplo de cálculo de caída de tensión.
Datos de la carga
Tablero
Potencia
Factor de potencia
TS4 – Horno Dacromet
P = 300 kW
cos φ = 0,95
Datos del conductor
Longitud
Sección
Tipo
Resistencia específica
Reactancia específica
Corriente admisible
Temperatura ambiente
Instalación
Agrupación de conductores
l = 60 m
3(1x185 mm2)
subterráneo unipolar XLPE
r’ = 0,128 Ω/km
x’= 0,139 Ω/km
IA = 567 A
ta = 40ºC ft = 1,00
Sobre bandeja perforada fi = 0,87
Cables unipolares en plano fa = 1,00
Los factores de corrección fi, ft y fa fueron obtenidos de las tablas del fabricante (ver anexo 2).
Corriente de cálculo:
I=
P
=
3 ⋅ U ⋅ cos φ
300 kW
3 ⋅ 0,38 kV⋅ 0,95
= 479,79 A
Capacidad de carga real:
IA’ = IA. ft . fi .fa = 567.0,87 = 493,29 A
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TRABAJO FINAL
Se verifica que: IA’ > I
Caída de tensión en Volt:
; por lo tanto el alimentador es apto en cuanto a capacidad de carga.
ΔU = 3 ⋅ I ⋅ l ( r ' ⋅ cos φ + x ' ⋅ sen φ ) =
Caída de tensión en %:
ΔU % =
3 ⋅ 479,79 A⋅
60
(0,128 ⋅ 0,95 + 0,139 ⋅ 0,31) = 8,24 V
1000
ΔU
8,21
⋅ 100 =
⋅ 100 = 2,17 %
380
UN
Se cumple la condición: ΔU% < 3 % por lo tanto el alimentador es apto en cuanto a caída de
tensión.
Otro ejemplo para analizar es el caso del tablero seccional de Granalladoras.
Datos de la carga
Tablero
Potencia
Factor de potencia
TS3 – Granalladoras
P = 50 kW
cos φ = 0,85
Datos del conductor
Longitud
Sección
Tipo
Resistencia específica
Reactancia específica
Corriente admisible
Temperatura ambiente
Instalación
Agrupación
l = 85 m
1(3x35/16 mm2)
Subterráneo tetrapolar PVC
r’ = 0,650 Ω/km
x’= 0,081 Ω/km
IA = 138 A
ta = 40ºC
ft = 0,87
Sobre bandeja perforada
fi = 0,92
Cable tertrapolar (6 sistemas) fa = 0,93
Corriente de cálculo:
I=
P
=
3 ⋅ U ⋅ cos φ
50
= 89,37 A
3 ⋅ 0,38 kV⋅ 0,85
Capacidad de carga real:
IA’ = IA. ft . fi = 138 . 0,87. 0,92. 0,93 = 102,72 A
Se verifica que:
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IA’ > I
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
Caída de tensión en Volt:
ΔU = 3 ⋅ I ⋅ l ( r ' ⋅ cos φ + x ' ⋅ sen φ ) =
Caída de tensión en %:
ΔU % =
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3 ⋅ 89,37 A⋅
85
(0,650 ⋅ 0,85 + 0,081⋅ 0,53 ) = 7,83 V
1000
ΔU
7,83
⋅ 100 =
⋅ 100 = 2,06 %
380
UN
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO VI
CÁLCULO DE CORTOCIRCUITO
Debido a que los efectos de un cortocircuito constituyen un peligro tanto para las personas como
para las instalaciones, es necesario evaluar y conocer los valores de la intensidad de la corriente de
cortocircuito por dos motivos fundamentales:
- selección de los elementos de protección y maniobra de acuerdo a su capacidad de ruptura;
- diseño de barras y soportes con relación a los esfuerzos dinámicos a que se verán sometidos en
tales condiciones.
Estadísticamente la falla que se produce con más
frecuencia es el cortocircuito unipolar a tierra.
No obstante, es el cortocircuito tripolar en el que
SEA
S”k = 107 MVA
generalmente se establecen las corrientes de
Cerro
cortocircuito de mayor intensidad en el punto
defectuoso considerado. Por lo tanto este valor es
decisivo a la hora de dimensionar las
Línea de transmisión
instalaciones.
13,2 kV cond. desnudo Al
50 mm2 simple napa
l = 4 km.
Sala de celdas de
Media Tensión
de EPEC
l = 60 mts.
3x25mm2
subterráneo
Transformador
13,2 / 0,4
El sector de la planta está alimentado desde la
SEA CERRO a unos 4 ó 5 Km. a través de una
línea aérea de M.T. en conductor de aluminio de
50 mm2 en simple napa.
S.E.T.
2[3(1x150mm2)]+
1x150+T
l = 5m
0,22 / 0,38 kV
Las fórmulas y conceptos que a continuación se
emplean fueron tomados de las directrices para
determinar la corriente de cortocircuito
publicadas por la Asociación de Electrotécnicos
Alemanes (Veband Deustcher Elektrotechniker,
VDE).
Ik
Según información de la EPEC, la potencia de
cortocircuito trifásico en la SEA es de 107 MVA.
La impedancia de la red está dada por:
1
ZQ =
T.G.B.T.
ZQ =
, ⋅ U N2
11
S k"
, ⋅ 13,2 2 kV 2
11
107 MVA
= 1,791 Ω
Si consideramos que: RQ ≅ 0,1 XQ
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TRABAJO FINAL
ZQ =
RQ2 + X Q2 = (0,1 X Q ) 2 + X Q2
ZQ = 1,005 XQ
XQ = ZQ / 1,005 = 1,791 / 1,005 = 1,782 Ω
En forma vectorial obtenemos:
ZQ = (0,1782 + j 1,782) Ω
La impedancia de la línea está dada por:
Zka1 = l (r’+ j x’)
Donde: l, es la longitud de la misma
r’, es la resistencia específica en Ω/Km.
x’, es la reactancia inductiva en Ω/Km.
El valor de r’ se obtiene de la siguiente tabla (ver SPITTA pág. 99)
TABLA 1: Valores de la resistencia óhmica r’ a 50 Hz para cables de líneas aéreas fabricadas según DIN 48204 Y 48206
SECCIONES
NOMINALES
2
qN/qNS (mm )
RESISTENCIA ÓHMICA
(r’ )
Al / acero
Aldrei / acero
Ω/Km
Ω/Km
SECCIONES
NOMINALES
2
qN/qNS (mm )
RESISTENCIA ÓHMICA r’
Al / acero
Ω/Km
Aldrei / acero
Ω/Km
16/2,5
1,8792
2,180
105/75
0,2733
0,3170
25/4
1,2027
1,395
120/20
0,2374
0,2754
35/6
0,8353
0,9689
120/70
0,2364
0,2742
44/32
0,6566
0,7616
125/30
0,2259
0,2621
50/8
0,5946
0,6898
150/25
0,1939
0,2249
50/30
0,5644
0,6547
170/40
0,1682
0,1952
70/12
0,4130
0,4791
185/30
0,1571
0,1822
95/15
0,3058
0,3547
210/35
0,1380
0,1601
95/55
0,2992
0,3471
210/50
0,1363
0,1581
qN es la sección nominal de las capas de aluminio ó aldrei; qNS es la sección nominal del núcleo de acero.
Tomamos de esta tabla:
r’= 0,5946 Ω/Km
La reactancia inductiva de la línea será:
x’ = 2.π.f.L.10-3
Donde f es la frecuencia del sistema (50 Hz) y L, la inductancia de la línea. Esta última se calcula
de la siguiente manera:
L = kL + 0,46 log (2.DMG /dc)
Donde kL es un coeficiente que depende del número de alambres que conforman el conductor (ver
tabla 2); dc es el diámetro del conductor en mm y DMG es la distancia media geométrica y se
obtiene de la fórmula siguiente:
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TRABAJO FINAL
dc
DMG = 3 a . a 2 = 3 800 .1600 2 = 1008 mm
2
1
dc = 2
A
π
2
=2
50
π
a1
a2
= 7,98 mm
Distribución en simple napa
TABLA 2: Factor KL para cables de líneas aéreas de transmisión de energía
NÚMERO DE HILOS
ELEMENTALES QUE
FORMAN EL CONDUCTOR
kL
NÚMERO DE HILOS
ELEMENTALES QUE
FORMAN EL CONDUCTOR
kL
7
0,0640
24
0.0543
11
0,0588
27
0,0539
12
0,0581
28
0,0537
14
0,0571
30
0,0535
16
0,0563
32
0,0532
19
0,0554
37
0,0528
20
0,0551
42
0,0523
Por lo tanto:
L = 0,0554 + 0,46 log (2.1008 / 7,98) = 1,16 Hy / Km.
x’ = 2.π.50.1,16.10-3 = 0,364 Ω/Km
La reactancia inductiva es:
Impedancia de la línea:
Zka1 = l (r’+ j x’) = 3 Km (0,565 + j 0,364) Ω
Zka1 = 1,695 + j 0,546
La impedancia del alimentador está dada por:
Zka2 = l (r’+ j x’)
Los valores de r’, están especificados en la planilla de datos garantizados. En dicha planilla se
observan tres valores de resistencia específica; esto es uno por cada fase:
R (castaño):
0,723 Ω/km
S (negro):
0,721 Ω/km
T (rojo):
0,718 Ω/km
r' =
El promedio nos da:
0,723 + 0,721 + 0,718
= 0,720667 Ω / km
3
Aumentando este valor un 12% por efectos de uniones y empalmes: r’ = 0,80 Ω/km
Siendo la longitud del alimentador de 80 m; obtenemos:
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
Zka2 = 0,08.0,8 = 0,064 Ω
(se considera x’ despreciable)
Por lo tanto la impedancia del conjunto red – línea – alimentador será:
Zα = ZQ + Zka1 + Zka2 = 0,1782 + 2,37 + 0,064 + j(1,782 + 1,456)
Zα = 2,6122 + j 3,238
La cual referida al secundario del transformador queda:
Zα = Zα (
'
U NUS 2
0,38 2
) = Zα (
) = Z α 8,2874 .10 −4
13,2
U NOS
Z’α = (2,6122 + j 3,238).8,287. 10-4
Z’α = (2,165 + j 2,6835).10-4
Para calcular la impedancia del transformador necesitamos conocer los valores de las
componentes de la tensión de cortocircuito. La componente reactiva se obtiene de la siguiente
expresión:
2
2
uxT 1 = ukT
1 − urT 1
De la planilla de datos garantizados del fabricante obtenemos la tensión de cortocircuito ukt1; y su
componente resistiva urT1. Por lo tanto:
uxT 1 = 4 2 − 1,252 % = 3,8 %
Con estos datos calculamos las componentes de la impedancia del transformador:
RT' 1 =
2
urT 1 ⋅ U NUS
1,25 ⋅ 0,38 2 kV 2
=
= 2,865 ⋅ 10 −3 Ω
100 % S NT 1 100 % 630 kVA
X T' 1 =
2
uxT 1 ⋅ U NUS
3,8 ⋅ 0,38 2 kV 2
=
= 8,71 ⋅ 10 −3 Ω
100 % S NT 1 100 % 630 kVA
Entonces la impedancia del transformador es:
Z’T1 = (2,865. 10-3 + j 8,71. 10-3 ) Ω
La impedancia del cable hasta las barras del T.G.B.T. es:
Z ka 3 = l ( r '+ j x ') = 0,005 (0,122 + j 0,173) = 6,1 ⋅ 10 −4 + j 8,65 ⋅ 10 −4
WORD ’97
TESIS.DOC
33
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U.N.C.
F.C.E.F.y N.
I.M.E.
TRABAJO FINAL
La impedancia total (red, línea, alimentador, transformador y cable hasta T.G.B.T.) será:
Z’k = Z’α + Z’T1 + Zka3
Z’k = 2,165.10-3 + 2,865. 10-4 + 6,1. 10-4 + j (2,6835.10-3 + 8,71. 10-4 + 8,65. 10-4 ) Ω
Z’k = (3,06.10-3 + j 4,42.10-3) Ω
Z k' =
2
2
Rk' + X k' = (3,06 ⋅ 10 −3 ) 2 + (4,42 ⋅ 10 −3 ) 2 = 5,376 ⋅ 10 −3 Ω
Por lo tanto la corriente permanente de cortocircuito será:
I k máx 3 pol =
U NUS
3⋅Z
'
k
=
0,38 kV
3 ⋅ 5,376 ⋅ 10 −3
= 40,8 kA
Impulso de la corriente de corto circuito:
I s máx 3 pol = χ ⋅ 2 ⋅ I k máx 3 pol
El valor de χ se obtiene del gráfico 1.3/23 del anexo 2 siendo la relación:
χ = 115
,
R ' k 3,06 ⋅ 10 −3
=
= 0,692
X ' k 4,42 ⋅ 10 −3
I s máx 3 pol = 115
, ⋅ 2 ⋅ 40,89 = 66,35 kA
El valor obtenido tiene una importancia fundamental puesto que sobre la base de éste se
dimensionará el interruptor de corte general del TGBT. Además, se
podrá obtener el esfuerzo dinámico a que estarán sometidas las barras
TGBT
ante una falla de cortocircuito.
Cable
subterráneo
unipolar
3(1x185 mm2)
60 m.
TS4
WORD ’97
TESIS.DOC
A continuación se efectuará el cálculo de corto circuito a los bornes
de la carga más importante que tenemos en la instalación; el Horno
principal (TS4: 300 kW). La corriente ce corto circuito a los bornes
del TS4 está dada por:
I k máx 3 pol =
U NUS
3 ⋅ Z k'
Donde Z’k es la impedancia de los medios de servicio al paso de la
corriente hasta el TS4.
34
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U.N.C.
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
Este valor, como ya se vio anteriormente estaba dado por la suma de las impedancias de la red,
línea, alimentador de M.T., transformador y cable hasta el T.G.B.T. Sumando a estos la
impedancia del alimentador del horno obtendremos el valor buscado.
Z ka 4 = l ( r '+ j x ') = 0,06 (0,128 + j 0,139) = 7,68 ⋅ 10 −3 + j 8,34 ⋅ 10 −3
Z’k = (Z’α + Z’T1 + Zka3)+ Zka4
La impedancia total será ahora:
Z’k = (3,06.10-3 + j 4,42.10-3) + (7,68.10-3 + j 8,34.10-3)
Z’k = (1,074.10-2 + j 1,276.10-2)
Z k' =
2
2
Rk' + X k' = (1,074 ⋅ 10 −2 ) 2 + (1,276 ⋅ 10 −2 ) 2 = 1,668 ⋅ 10 −2 Ω
Por lo tanto la corriente permanente de cortocircuito será:
I k máx 3 pol =
U NUS
3⋅Z
'
k
=
0,38 kV
3 ⋅ 1,668 ⋅ 10 −2
= 13,154 kA
Impulso de la corriente de corto circuito:
I s máx 3 pol = χ ⋅ 2 ⋅ I k máx 3 pol
χ = 110
,
R ' k 1,074 ⋅ 10 −2
=
= 0,842
X ' k 1,276 ⋅ 10 −2
I s máx 3 pol = 110
, ⋅ 2 ⋅ 13,154 = 20,463 kA
VI-1 Esfuerzos dinámicos de cortocircuito en las barras del TGBT
Las barras que consideramos son las que van montadas desde el interruptor general al interruptor
del horno. Se trata de barras de cobre de 50x10mm separadas entre sí unos 13mm.
La fuerza F (en Newton) que actúa entre los conductores de longitud l, los cuales están separados
una distancia a (en cm.) al momento de circular la corriente de cortocircuito Is, está dada por la
siguiente expresión:
l
F = 0,2 ⋅ I s2máx 3 pol ⋅
a
WORD ’97
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U.N.C.
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TRABAJO FINAL
Para este caso tendremos que:
INTERRUPTOR GENERAL
F = 0,2 ⋅ (66,5 kA) 2 ⋅
i1
F1
i2
i3
F2
F1
1N = 0,102 kg.
F = 371,5 kg.
F2 350mm
F1 son las fuerzas de atracción y las F 2
son las de repulsión, de acuerdo al
sentido de flujo de la corriente eléctrica
en el instante considerado.
Barras de cobre 50x10mm
85mm
85mm
Dichas fuerzas se consideran aplicadas
al centro de la barra. Por lo tanto los
extremos tendrán que soportar la mitad
del esfuerzo generado y constituyen las
reacciones a la misma. Según se
muestra en el esquema siguiente. Las
fuerzas rA y rB equilibran a la fuerza F.
A y B son los puntos de sujeción de la
barra y deberán resistir el esfuerzo de
corte que le impone la fuerza F y las
reacciones rA y rB.
INTERRUPTOR HORNO
F
A
B
rA
350
= 3642 N
85
rB
Bulón cincado ∅ 11mm
rA = rB = F / 2 = 186 kg.
F
rB
Resistencia de los bulones al corte:
R=τ.s
τ = 1200kg/cm2
s = π.∅2/4 = π.(1,1cm)2/4 = 0,95 cm2
INTERRUPTOR HORNO
INTERRUPTOR GENERAL
B
BARRA DE COBRE
A
R = 1200.0,95 = 1140 kg.
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TRABAJO FINAL
V-2 Solicitaciones térmicas de los alimentadores en el cortocircuito
Las expresiones que a continuación se presentan están basadas en la energía térmica almacenada
en el conductor y en el límite máximo de temperatura tolerada por la aislación. El calentamiento
del conductor viene determinado por el valor eficaz y la duración de la corriente de cortocircuito.
Debido a que la falla, es de corta duración y solamente se produce en casos excepcionales de
perturbación, son admisibles en el conductor temperaturas considerablemente más elevadas en
caso de cortocircuito que las de servicio normal. Sin embargo, el calentamiento del conductor con
estas condiciones se puede mantener dentro de los limites admisibles eligiendo una sección
adecuada.
Conductor
Fórmula
(
Cobre
Ik 2
T + 234
) ⋅ t = 115679 ⋅ log[ 2
]
s
T1 + 234
(
Aluminio
Ik 2
T + 228
) ⋅ t = 48686 ⋅ log[ 2
]
s
T1 + 228
Ik : corriente de cortocircuito en A;
2
s : sección del conductor en mm ;
t : tiempo de duración del corto en seg.;
o
T1 : temperatura máxima admisible en el conductor en operación normal en C;
o
T2 : temperatura máxima admisible en el conductor en cortocircuito C.
Desde el punto de vista termodinámico, si se considera al conductor como un sistema, el proceso
se realiza sin intercambio de calor con el medio; dada la rapidez del mismo. Es decir, es un
proceso adiabático, representado por las expresiones que figuran en el cuadro precedente.
Sin embargo, estas fórmulas pueden simplificarse conociendo las temperaturas T1 y T2, las cuales
son datos proporcionados por el fabricante del conductor. De este modo obtenemos el siguiente
cuadro:
Fórmulas basadas en la máxima temperatura de cortocircuito
TIPO DE
CABLE
T1
o
C
Conductor de Cobre
Conexiones Prensadas
Conexiones Soldadas
T2
C
Fórmula
o
T2
C
Fórmula
o
Conductor de Aluminio
Conexiones Prensadas
Conexiones
Soldadas
T2
C
Fórmula
o
T2
C
Fórmula
-
o
PAYTON
PVC
80
160
I k ⋅ t = 114 ⋅ s
-
-
160
I k ⋅ t = 75 ⋅ s
-
PAYTON
XLPE
90
250
I k ⋅ t = 142 ⋅ s
160
I k ⋅ t = 92 ⋅ s
250
I k ⋅ t = 93 ⋅ s
160
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I k ⋅ t = 65 ⋅ s
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TRABAJO FINAL
Para nuestro caso tenemos:
Tramo 1-2:
Transformador
Conductor
Conexiones prensadas
Temperatura adm. Normal
Temperatura adm. en C-C
1
2[3(1x150)]+
1x150+T
Ik = 40 kA
T1 = 90 oC
T2 = 250 oC
I k ⋅ t = 142 ⋅ s
2
TGBT
Payton XLPE 150 mm2
de donde se obtiene:
t=(
3(1x185)+
1x95+T
142 ⋅ s 2
142 ⋅ 2 ⋅ (150) 2
) =(
) = 11342
,
seg
Ik
40000
Ik = 2,5 kA
Tramo 2-3:
3
Horno
Conductor
Conexiones prensadas
Temperatura adm. Normal
Temperatura adm. en C-C
t=(
Payton XLPE 185 mm2
T1 = 90 oC
T2 = 250 oC
142 ⋅ s 2
142 ⋅ 185 2
) =(
) = 4 seg
Ik
13154
Los valores obtenidos, son los tiempos máximos que pueden soportar los cables, la solicitación
térmica de un cortocircuito. A partir de estos valores, deben calibrarse las protecciones que
deberán tener los aparatos de maniobra de la instalación.
El cálculo precedente es sólo un ejemplo del procedimiento empleado. En la planilla No 5, se
especifican los datos de los alimentadores y el tiempo máximo de exigencia térmica al
cortocircuito.
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U.N.C.
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO VII
CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL ALIMENTADOR DE MEDIA TENSIÓN
La acometida eléctrica se realiza con un alimentador subterráneo para M.T. tripolar armado como
a continuación se describe.
La corriente que circulará en este tramo viene dada por:
I=
P
=
3 ⋅ U ⋅ cos ϕ
Donde:P: potencia total simultanea en kVA
U: tensión de línea en kV
cos ϕ: factor de potencia
630
= 30,6 A
3 ⋅ 13,2 ⋅ 0,95
(1)
Por corriente admisible preseleccionamos un conductor tripolar subterráneo tipo PAYTON
XLPE para media tensión, categoría II IRAM 2178 de 3x25 mm2 armado marca IMSA (ver
planilla de datos garantizados del fabricante en el ANEXO 2)
El cable será instalado directamente enterrado a 70 cm de la superficie.
Datos del conductor
Longitud
Sección
Tipo
Resistencia específica
Reactancia específica
Corriente admisible
Temperatura del terreno
Instalación
l = 60 m
1(3x25 mm2)
Subterráneo tetrapolar XLPE 13,2 kV
r’ = 0,72 Ω/km
x’= 0,18 Ω/km
IA = 152 A
ta = 25ºC ft = 1,14
Directamente enterrado
fi = 0,78
Capacidad de carga real:
IA’ = IA. ft . fi = 152 . 1,14. 0,78 = 135 A
Se verifica que: IA’ > I
; por lo tanto el alimentador es apto en cuanto a capacidad de carga.
Por caída de tensión tenemos que:
(1 )
La potencia “P” que figura en el cálculo de corriente, es la máxima posible, ya que es el valor nominal del
transformador. De este modo la selección de dicho alimentador resulta con algún sobredimensionamiento, lo cual
nos otorga un margen de seguridad.
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TRABAJO FINAL
ΔU = 3 ⋅ I ⋅
ΔU = 3 ⋅ 30,6 ⋅
ΔU % =
l
⋅ r ' ⋅ cos ϕ + x ' ⋅ sen ϕ
1000
60
⋅ 0,72 ⋅ 0,95 + 0,18 ⋅ 0,31 = 2,35 V
1000
ΔU
2,35
⋅ 100 =
⋅ 100 = 0,018 %
UN
13200
En conclusión, el cable seleccionado responde a las condiciones de capacidad de carga y caída de
tensión.
Para verificar el conductor al cortocircuito debemos averiguar la corriente de falla (Ik3pol) a los
bornes de MT del transformador. Para ello recordemos que:
I k máx 3 pol =
U NUP
3 ⋅ Zα
Zα es la impedancia de los medios de servicio al paso de la corriente; hasta los bornes de MT del
transformador (red, línea de MT, alimentador subterráneo. Ver pág. 32)
Z α = (2,6122) 2 + (3,238) 2 = 4,16 Ω
Z α = 2,6122 + j 3,238
I k máx 3 pol =
13,2
= 1,83 kA
3 ⋅ 4,16
Solicitación térmica al cortocircuito
Conductor
Conexiones prensadas
Temperatura adm. Normal
Temperatura adm. en C-C
t=(
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Payton XLPE 25 mm2 13,2 kV
T1 = 90 oC
T2 = 250 oC
142 ⋅ s 2
142 ⋅ 25 2
) =(
) = 3,75 seg
Ik
1832
40
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO VIII
CÁLCULO Y SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANIOBRA
De acuerdo con los valores de corriente de
cortocircuito y los tiempos máximos de
desconexión calculados anteriormente (ver
planilla No 5) se eligieron los elementos de
protección y maniobra que forman parte de la
instalación.
Ik = 1,83 kA
Transformador
630 kVA
1-Interruptor ABB-Sace
1250 A -50kA
Ik = 40,8 kA
El criterio de diseño empleado se basó,
principalmente
en
la
selectividad
cronométrica. Es decir, teniendo en cuenta el
escalonamiento de tiempos de funcionamiento
de los interruptores.
Barra TGBT
2-Interruptor ABB-Sace
800 A – 35 kA
El corte general es un interruptor en caja
moldeada marca ABB modelo Isomax S7S de
corriente nominal 1250 A. Está provisto de
relé electrónico PR211, el cual puede regular las funciones “I” y ”L”, según se muestra en el
catálogo adjunto (ver anexo 2). Según las curvas tiempo – corriente, el interruptor puede ser
calibrado para actuar a los 0,025 seg (función ”I”).
El interruptor del Horno es un ABB – Isomax S6N de 630 A, también provisto de relé electrónico
PR211, al cual se ha regulado el tiempo de actuación a los 0,01 seg. Por lo tanto tenemos un
escalonamiento de tiempo en la actuación de las protecciones correspondientes, como se
representa en la siguiente figura.
t
4
3
L
I
In
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TRABAJO FINAL
La siguiente es un listado de los interruptores que se encuentran en el módulo de Distribución del
T.G.B.T. posconectados al interruptor principal, y surge de la observación y la superposición de
las curvas tiempo – corriente del interruptor principal y las correspondientes a cada uno de los
interruptores posconectados.
Designación
Interruptor Modelo
Calibración (A)
Tiempo máximo
de C-C (seg)
Tiempo de
apertura (seg)
Capacidad de
ruptura (kA)
TS2
Rectificador
TS3
Granalladoras
TS4
Horno Principal
TS5
Aire Acondicionado
TS6
Compresor
TS7
Cincado
TS8
Mantenimiento
TS9
Horno de Secado
TS10
Desengrasadora
ABB-SACE isomax
S1N – 63 A
ABB-SACE isomax
S1N – 100 A
ABB-SACE isomax
S6S – 800 A
ABB-SACE isomax
S1N – 50 A
ABB-SACE isomax
S1N – 100 A
ABB-SACE isomax
S1N – 40 A
ABB-SACE isomax
S1N – 50 A
ABB-SACE isomax
S1N – 100 A
ABB-SACE isomax
S1N – 80 A
0,121
0.015
25
1,024
0.015
25
4,191
0.015
35
0,119
0.015
25
0,961
0.015
25
0,150
0.015
25
0,015
0.015
25
0,103
0.015
25
0,664
0.015
25
Obsérvese que el tiempo máximo de cortocircuito admisible, calculado anteriormente (ver planilla
No 5) es en todos los casos superior al tiempo de desconexión calibrado en los interruptores.
Con este mismo criterio fueron seleccionados todos los elementos posconectados a cada
interruptor. Las curvas de disparo de estos elementos se encuentran en el anexo 2.
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO IX
CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
Lo primero que se hizo para el cálculo y dimensionamiento del sistema de puesta a tierra fue
efectuar la medición de la resistividad del terreno.
Se efectuaron cuatro mediciones con el telurímetro las que arrojaron los siguientes valores:
R1 = 210 Ω; R2 = 200 Ω; R3 = 190 Ω; R4 = 200 Ω
Valor promedio: R = (R1 + R2 + R3 + R4) / 4 = (210+200+190+200) / 4 = 200Ω
La resistividad viene dada por:
ρ=
R ⋅ 2π ⋅ L
4L
ln ( )
φ
donde:
ρ : resistividad del terreno en Ω
R: resistencia medida (con telurímetro) en Ω
L: longitud de la jabalina de medición en m
φ: diámetro de la jabalina en m
ρ=
200 ⋅ 2π ⋅ 0,30
= 78,745 Ω
4 ⋅ 0,30
)
ln (
0,01
IX-1 Malla de puesta a tierra de la sala de celdas de E.P.E.C.
El sistema de puesta a tierra de la sala de celdas de EPEC consiste en una malla de 2,5 x 5,5 m de
lado con una cuadricula de 0,50 x 0,50 m en conductor de Cu desnudo de 50 mm2 de sección.
Las uniones se realizan con soldadura cupro-aluminotérmica y se disponen de 6 (seis) jabalinas de
2 m de longitud por 5/8” de diámetro repartidas en forma conveniente. Todo el conjunto se
dispone a una profundidad de 1,10 m bajo el nivel del piso terminado.
IX-1-1 Corriente máxima de falla a tierra
Ik =
S k"
3 ⋅U
Sk”: potencia de C-C monofásica a tierra en [MVA]
U: tensión nominal (13,2kV)
WORD ’97
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U.N.C.
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TRABAJO FINAL
S k"
Ik =
3 ⋅U
6,5
= 284 A
3 ⋅ 13,2
=
IX-1-2 Sección del conductor
s = Ik / σ
σ: densidad de corriente en A/mm2
Tomando σ = 114 A/mm2 para no sobrepasar los 180oC
s = 284 / 114 = 2,5 mm2. Adoptamos 50 mm2 de sección.
IX-1-3 Resistencia de la malla
Rm =
ρ
2d
+
ρ
Lm
a = 5,50m
d = (4A / π)1/2
d: diámetro equivalente de la malla:
b =2,50m
A = a x b = 16,5m2
A: área de la malla
d = ( 4 x 16,5 / π)1/2 = 4,18 m
Lm = 6 x 5,50 + 12 x 2,50 = 63 m
Rm =
78,745 78,745
+
= 10,67 Ω
2 ⋅ 4,18
63
IX-1-4 Resistencia de jabalina
Rj =
ρ
2π ⋅ L j
⋅ ln (
4 ⋅ Lj
φj
)
ρ: resistividad del terreno
Lj: longitud de la jabalina a instalar
∅j: diámetro de la jabalina a instalar
Rj =
78,745
4⋅2
⋅ ln (
) = 38,94 Ω
2π ⋅ 2
0,016
Se instalarán 6 (seis) jabalinas dispuestas en forma conveniente. Por lo tanto la resistencia total de
las jabalinas es:
RJ = Rj / N
siendo N el número total de jabalinas.
RJ = 38,94 / 6 = 6,49 Ω
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TRABAJO FINAL
IX-1-5 Resistencia total
RT =
Rm ⋅ RJ
10,67 ⋅ 6,49
=
= 4,035 Ω
Rm + RJ 10,67 + 6,49
IX-1-6 Corriente a dispersar por la malla
IM = Ik . RT / Rm = 284 x 4,035 / 10,67
IM = 107 A
IX-1-7 Corriente a dispersar por las jabalinas
IJ = Ik - IM = 284 - 107
IJ = 177 A
IX-1-8 Verificación de la Tensión de Contacto
UC =
0,7 ⋅ ρ ⋅ I M 0,7 ⋅ 78,745 ⋅ 107
=
Lm
63
UC = 93,62 V < 125 V verifica
IX-1-8 Verificación de la Tensión de Paso
UP =
(h: profundidad de la malla)
0,16 ⋅ ρ ⋅ I M 0,16 ⋅ 78,745 ⋅ 107
=
Lm ⋅ h
63 ⋅ 110
,
UP = 19,45 V < 125 V verifica
IX-2 Cálculo de la malla de puesta a tierra de la S.E.T.
Esta malla de 2,10 m x 5,60 m de lado está formada por cuadriculas de 0,70 x 0,70 m en conductor
de Cu desnudo de 50 mm2 de sección. Se dispone a una profundidad de 0,70 m por debajo del
nivel de piso terminado, cubriendo la superficie de la S.E.T.
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
Las uniones se realizan con soldadura cupro-aluminotérmica y se disponen de 4 (cuatro) jabalinas
de 2 m de longitud por 1/2 ” de diámetro repartidas en forma conveniente.
Adoptaremos para los cálculos el valor de corriente de falla a tierra obtenido anteriormente: 284
A. Por lo tanto, tomamos una sección de conductor de malla de 50 mm2.
IX-2-1 Resistencia de la malla
Rm =
ρ
2d
+
ρ
Lm
a = 5,60m
d = (4A / π)
d: diámetro equivalente de la malla:
1/2
b = 2,10m
2
A: área de la malla
A = a x b = 11,76 m
d = ( 4 x 11,76 / π)1/2 = 3,87 m
Lm = 4 . 5,50 + 8 . 2,50 = 42 m
Rm =
78,745 78,745
+
= 12,048 Ω
2 ⋅ 3,87
42
IX-2-2 Resistencia de jabalina
Rj =
ρ
2π ⋅ L j
⋅ ln (
4 ⋅ Lj
φj
)
donde:
ρ: resistividad del terreno
Lj: longitud de la jabalina a instalar
∅j: diámetro de la jabalina a instalar
Rj =
78,745
4⋅2
) = 40,39 Ω
⋅ ln (
2π ⋅ 2
0,0127
Se instalarán 6 (seis) jabalinas dispuestas en forma conveniente. Por lo tanto la resistencia total de
las jabalinas es:
RJ = Rj / N
siendo N el número total de jabalinas.
RJ = 40,39 / 6 = 6,73 Ω
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F.C.E.F.y N.
I.M.E.
TRABAJO FINAL
IX-2-3 Resistencia total
RT =
Rm ⋅ RJ
12,048 ⋅ 6,73
=
= 4,318 Ω
Rm + RJ 12,048 + 6,73
IX-2-4 Corriente a dispersar por la malla
IM = Ik . RT / Rm = 284 . 4,318 / 12,048
IM = 101,78 A
IX-2-5 Corriente a dispersar por las jabalinas
IJ = Ik - IM = 284 - 102
IJ = 182 A
IX-2-6 Verificación de la Tensión de Contacto
UC =
0,7 ⋅ ρ ⋅ I M 0,7 ⋅ 78,745 ⋅ 102
=
Lm
42
UC = 134 V > 125 V NO verifica
IX-2-7 Verificación de la Tensión de Paso
UP =
(h: profundidad de la malla)
0,16 ⋅ ρ ⋅ I M 0,16 ⋅ 78,745 ⋅ 102
=
Lm ⋅ h
42 ⋅ 0,70
UP = 43,71 V < 125 V verifica
La condición de tensión de contacto no se verifica; por lo tanto debemos disminuir dicho valor.
Para ello optamos por agregar dos jabalinas mas con lo cual el número aumenta a 8 y la resistencia
de jabalina nos queda:
RJ = 40,39 / 8 = 5,05 Ω
La resistencia total será:
RT =
Rm ⋅ RJ
12,048 ⋅ 5,05
=
= 3,56 Ω
Rm + RJ 12,048 + 5,05
La corriente a dispersar por la malla es: IM = Ik . RT / Rm = 284 . 3,56 / 12,048 = 83,88 A
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TRABAJO FINAL
La tensión de contacto:
UC =
0,7 ⋅ ρ ⋅ I M 0,7 ⋅ 78,745 ⋅ 83,88
=
Lm
42
UC = 110 V < 125 V verifica
IX-3 Cálculo de la puesta a tierra perimetral.
Para mejorar las condiciones de seguridad en cuanto a las corrientes de falla que deben ser
derivadas a tierra, se dispone de un conductor de cobre enterrado que rodea al edificio. Este
cumplirá también la función de dispersar a tierra las corrientes provenientes de las descargas
atmosféricas mediante jabalinas que están unidas solidariamente al mencionado conductor
perimetral por cuanto formará parte del sistema de protección de rayos. El valor de resistencia a
lograr no deberá sobrepasar los 2 Ω.
El dimensionamiento de la puesta a tierra perimetral se basa en las siguientes expresiones:
Rt c =
2L
2ρ
ln ( c )
π Lc
dc
Rt j =
4L j
ρ
ln (
)
2π L j
dj
donde:
Rtc : resistencia de tierra del conductor en Ω;
ρ : resistividad del terreno en Ω/m;
Lc : longitud del conductor en m;
dc : diámetro del conductor en m;
Rtc : resistencia de tierra de la jabalina Ω;
Lj : longitud de la jabalina en m;
dj : diámetro de la jabalina en m;
Para nuestro caso tenemos que:
Rt c =
2 ⋅ 78,745 2 ⋅ 235
ln (
) = 2,34 Ω
0,008
π ⋅ 235
Rt j =
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78,745
4⋅2
ln (
) = 37,86 Ω
2π ⋅ 2
0,019
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TRABAJO FINAL
El valor total será el paralelo de estas dos resistencias, cuya expresión es:
RTT = (
N j −1
1
+
)
Rt c Rt j
donde:
RTT : resistencia total de tierra en Ω;
Rtc : resistencia de tierra del conductor en Ω;
Rtj : resistencia de tierra de la jabalina Ω;
Nj : número de jabalinas instaladas;
Por lo tanto se obtiene:
RTT = (
1
6 −1
+
) = 1,7 Ω
2,34 37,86
Valor que está dentro del estipulado por normas.
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TRABAJO FINAL
CAPÍTULO X
CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA
DESCARGAS ATMOSFÉRICAS
El sistema de protección contra rayos fue concebido sobre la base de la normativa norteamericana
NFPA * 780: Standard for the installation of Lighting Protection Systems.
Concepto de la esfera rodante: establece que la zona de protección debe ubicarse debajo del
espacio delimitado por el arco de una esfera imaginaria, entre los puntos de tangencia del suelo y
el primer pararrayos del edificio a proteger. A medida que la esfera avanza sobre el edificio la
zona de protección está formada por el arco de circunferencia entre dos puntas de los pararrayos.
Dicho arco no debe tocar en ningún momento al edificio.
El radio de la esfera es de 150 pies (unos 46 m aproximadamente). En la fig.1 se muestra cómo se
determina la zona de protección haciendo uso del concepto de la esfera rodante. Con el siguiente
cálculo estableceremos la altura de los pararrayos a instalar, como así también distancias entre
ellos y cantidad.
En primer lugar se llevará a cabo el cálculo de la altura mínima del pararrayos, para lo cual debe
tenerse en cuenta una distancia mínima de seguridad (dS) entre la esfera y el edificio. Para este
caso adoptaremos dS = 1,50 m en sentido horizontal. Ver fig. 2.
y = R - he
cosα =
tan α =
y R − he
=
R
R
hp
α = arccos(
R − he
)
R
hp = d ⋅ tan α = (d s + 0,40) ⋅ tan[arccos(
d
hp = (1,50 + 0,40) ⋅ tan[arccos(
Adoptamos para obtener un margen de seguridad:
R − he
)]
R
46 − 8
) = 1,29 m
46
hp =1,50 m
Con la altura del pararrayos estamos en condiciones de obtener la distancia entre ellos. Para ello
nos remitimos a la figura 3.
y = R – hp
tan α =
*
x
x
=
y R − hp
National Fire Protection Association
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TRABAJO FINAL
y = R . cos α
x = (R – hp) . tan α
R − hp
hp
y
α = arccos( ) = arccos(
) = arccos(1 − )
R
R
R
x = ( R − hp ) ⋅ tan[arccos(1 −
x = (46 − 1,50) ⋅ tan[arccos(1 −
La distancia máxima longitudinal entre puntas será:
hp
R
)]
1,50
)] = 11,65m
46
dPmax = 2 . x = 2 . 11,65 m = 23,30 m
Para esta distancia se obtiene el siguiente número mínimo de puntas a distribuir en sentido
longitudinal del edificio:
N P min =
LL
d P max
+1=
75 m
+ 1 = 4,22
23,30 m
Adoptamos NP = 6 puntas con lo cual se obtiene un margen de seguridad del 70 %
aproximadamente.
La distancia definitiva entre puntas en sentido longitudinal es entonces:
dP =
LL
75 m
=
= 15 m
NP −1 6 −1
Sin embargo, esta distancia no es posible respetarla siempre ya que el techo está formado en
algunos sectores por tragaluces de policarbonato.
En el sentido transversal del edificio el número mínimo de puntas a instalar será:
N P min =
LT
d P max
+1=
31 m
+ 1 = 2,33
23,30 m
Se adoptan NP = 3 puntas quedando distanciadas: dP = 15,5 m
En las páginas siguientes se muestran los gráficos explicativos de este método.
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CAPÍTULO XI
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Este capítulo contiene una descripción detallada de los elementos que componen la instalación. Al
final de cada ítem se confeccionó una lista de los materiales que forman parte del mismo.
XI-1
Alimentación y medición.
La alimentación general al edificio se realiza desde un recinto ubicado en la línea municipal
llamado SALA DE CELDAS DE MEDIA TENSIÓN (ver plano PL001) y constituye la acometida
de energía eléctrica al predio por parte de la E.P.E.C. En éste recinto se alojan tres celdas de
seccionamiento. Dos de ellas destinadas al cierre de anillo y la tercera a la alimentación de la
planta. Tanto el proyecto de obra civil como el electromecánico, se realizaron de acuerdo a
especificaciones de la E.P.E.C. La puesta a tierra de este edificio consiste en una malla que cubre
el área de edificación; dispuesta a 1,00 m de profundidad conectada a su vez a 6 (seis) jabalinas de
Ø 5/8¨ x 2,00 m. ubicadas en los vértices y al centro de los laterales. La cuadricula de la malla es
de 0,50 x 0,50 m realizada en cable de cobre desnudo de 50 mm2 y uniones en soldadura
cuproaluminotermica. A esta malla se encuentran vinculados todos los elementos metálicos no
sometidos a tensión. (ver cálculo de la malla de p.a.t. en pag. 33)
Desde la sala de celdas de acometida sale el
cable alimentador principal, recorriendo 60 m
en forma subterránea hasta la Sub-Estación
Transformadora (S.E.T.). La instalación de
dicho alimentador se realizó según normas. Se
tendió el conductor en una zanja de 70 cm de
profundidad por 50 cm de ancho, sobre un
lecho de arena de 10 cm de espesor. Luego se
tapó nuevamente con 30 cm de arena. A
continuación se dispusieron ladrillos de forma
transversal cubriendo la totalidad del recorrido
para la protección mecánica del cable.
Seguidamente se rellena con tierra común y se
Lecho de
manto de
procede a un compactado. Según el cálculo de
Arena
arena
selección, (ver pág. 31) el conductor a instalar
conductor
es un cable armado tripolar subterráneo
de 3 x 25 mm2, categoría II para tensión de servicio de 13,2 kV. Todos los terminales de la
instalación de M.T. son de tipo termocontraible para cables de aislación seca, de uso interior. Este
material es homologado por le E.P.E.C.
Nivel de
Suelo
tierra
compactada
ladrillo
El cable subterráneo ingresa a la S.E.T. por el lado sur y llega a la celda seccionadora del
transformador. La S.E.T. se encuentra ubicada en el edificio principal en un recinto de 2,60 x
6,00m. (ver plano IE-PL002). El tipo de celda a emplearse será metálica tipo interior modular
autoportantes de acuerdo a especificaciones y reglamentaciones de la EPEC.
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La Celda tendrá como función alimentar en media tensión a la S.E.T. llevará en su interior un
seccionador marca NERTEC modelo LVP/VR 400 A comando frontal con comando a disco con
reenvío y manija extraible.
La celda posee dos módulos: el módulo de ingreso, por donde hace su entrada el alimentador
principal; y el módulo del seccionador propiamente dicho, donde se aloja el seccionador bajo
carga. En el módulo de ingreso se encuentran los detectores capacitivos que se utilizan para dar
señal luminosa de presencia de fase a través de tres lámparas de neón de 220 V ubicadas en el
frente. El seccionador es de accionamiento manual con la alternativa de automatizar la apertura
por medio de un relé de 220 V. Posee también dos juegos de contactos NA y NC para señalización
y/o automatismo. También se realiza la apertura ante una falla de cortocircuito por medio de los
fusibles HHC 40 A.
El transformador es de refrigeración natural (ONAN) en baño de aceite de 630 kVA con tensión
primaria nominal de 13200 V; tensión secundaria nominal 400 / 231 V y arrollamientos de cobre
del tipo circular en capa. Viene provisto de relé de Buccholz, termómetro y respectivos contactos
para comando y señalización. Deberá proporcionar servicio continuo y seguro, teniendo en cuenta
las sobretensiones de maniobra en las redes, particularmente las originadas por la apertura de
circuitos.
La conexión a tierra del núcleo deberá ser apta para conducir la corriente de cortocircuito. Los
arrollamientos tendrán alta resistencia a los esfuerzos eléctricos y mecánicos.
Para prevenir contactos accidentales se dispone de una reja desmontable de alambre tejido entre
el transformador y el resto del recinto. La celda tiene un sistema de cierre de los módulos de tal
manera de hacer inaccesible las partes con tensión. De todas maneras la S.E.T. se mantendrá bajo
llave, la cual estará en poder del jefe de mantenimiento o el departamento de seguridad industrial.
Toda la instalación de media tensión fue proyectada de acuerdo a normas de E.P.E.C. y
homologada por la misma, ya que se debió enviar dicho proyecto para su aprobación.
El acabado de las superficies de la Celda responderá a la E.T. 23 y respecto a la pintura a la E.T.
56 de la EPEC.
Los transformadores estarán provistos de borneras, dispuestas sobre las bobinas de M.T. y sobre el
frente del transformador.
Sobre el yugo superior del transformador se dispondrán cáncamos de izaje del mismo. Sobre el
yugo inferior se colocará el borne de puesta a tierra.
El transformador tendrá en su base dos pares de ruedas orientables en ambas direcciones, que
permitirán el desplazamiento de la unidad en forma eficaz y segura.
La chapa de características será construida de materiales inoxidables, con inscripción indeleble,
pesos y medidas en sistema métrico decimal. Dicha chapa será colocada en forma visible sobre el
transformador.
Los elementos constituyentes de la instalación de Media Tensión son los siguientes:
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• Cable de cobre tripolar subterráneo de potencia, aislado en XLPE (polietileno reticulado) y
vaina de PVC, armado, categoría II. Marca I.M.S.A. tipo PAYTON XLPE según norma IRAM
2178. Tensión nominal 13,2 kV; sección 3 x 25mm2.
• Celda de seccionamiento, fabricante BAUEN S.A., con seccionador bajo carga marca
NERTEC LVP/VR 400 A, fusible HHC 40 A, detectores capacitivos DCT-113
EPOXIFORMAS, señalización presencia de tensión LSG-110 EPOXIFORMAS, relé de
apertura 220 V.
• Transformador de potencia 630 kVA 13,2 / 0,4-0,231 kV. Grupo de conexiones Dyn11
+
regulación primaria: /- 2 x 2,5 %. Refrigeración natural ONAN. Fabricante: TADEO
CZERWENY S.A.
• Terminales termocontraibles para cables de aislación seca, de uso interior (VDE 0278, IEEE
48) para 13,2 kV 50 Hz. TTMI 16/70-15 marca MARCOTEGUI.
Ensayos
Se realizarán según la Norma IRAM 2276 y 2277 sobre las unidades, en el siguiente orden:
• Verificación dimensional
• Medición de la resistencia de los arrollamientos en todas las tomas y referencia de valores
obtenidos a 75 ºC.
• Medición de la relación de transformación en todas las tomas y derivaciones, verificación de
polaridad y grupo de conexión.
• Ensayo de vacío para la determinación de pérdidas de vacío y corriente de excitación
• Ensayo de cortocircuito para la determinación de pérdida y tensión de cortocircuito; los valores
se referirán a la temperatura de 75ºC
• Medición de resistencia de aislación con megóhmetro de no menos de 2.500 V
• Ensayo dieléctrico, con excepción del ensayo de tensión con onda de impulso.
• Ensayo de descargas parciales según Norma IRAM 2203.
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XI-2
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Tablero General de Baja Tensión (T.G.B.T.)
El T.G.B.T. está ubicado en el muro sur de la nave principal contiguo a la sub-estación
transformadora (ver planos PL002 y PL005). Esta ubicación responde a un criterio de seguridad
ante eventuales fallas en el tramo considerado ya que de dicho alimentador depende la potencia de
toda la instalación.
Diseñado para soportar la totalidad de la carga, sus elementos fueron seleccionados basándose en
tensión y corriente nominales, potencia nominal, corriente de cortocircuito, esfuerzos dinámicos y
estáticos, etc.
Está dividido en tres módulos:
-Módulo de Potencia
-Módulo de Distribución
-Módulo de Servicios Generales
Cada uno de ellos tiene 1600 mm de altura por 750 mm de ancho y 350 mm de profundidad. Los
módulos central y derecho corresponden a la alimentación de los tableros seccionales y
alojamiento del Interruptor General, respectivamente. El módulo izquierdo es el destinado a los
Servicios Generales del edificio (iluminación interior, iluminación exterior, tomas de planta,
extractores de aire, bombas, oficinas, etc.).
En el módulo derecho se encuentra también el interruptor del Horno cuya potencia (300 kW)
representa alrededor del 50 % de la potencia instalada. Es por ello que se adoptó una solución de
compromiso a la hora del diseño, ya que la alimentación debe efectuarse a través de barras de
cobre de 50x10mm pintadas debido a lo cual se lo ubicó justo debajo del Interruptor General (Ver
plano IE-EV02).
La medición de corriente se realiza en forma indirecta mediante un amperímetro analógico de
montaje sobre panel. Tres transformadores de medición montados sobre las barras justo después
del Interruptor General y antes de la derivación al módulo central sirven para censar la totalidad
de la corriente por fase por medio de un selector R-S-T. En tanto que, la medición de tensión se
hace en forma directa tomando la medición desde las barras en un punto entre el interruptor
general y el interruptor del Horno Principal con un voltímetro que da la lectura de tensión de línea
a través de un selector RS-ST-RT.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
• Gabinete de chapa BWG # 16 1600 x 2250 tres puertas exteriores (con acrílico) e interiores
caladas, contrafondo y soportería. Fabricante: EXIMET
• Interruptor Compacto en caja moldeada marca ABB-SACE modelo S7 In:1250A, regulación
programable, bobina de apertura, contactos auxiliares.
• Interruptor Compacto en caja moldeada marca ABB-SACE modelo S6 In:800A, regulación
fija, programable posteriores.
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TRABAJO FINAL
• Voltímetro marca NOLLMAN, hierro móvil, frente panel, medición directa, clase 1,5.
• Amperímetro NOLLMAN, h. móvil, frente panel, medición indirecta, rel.:1200/5, clase 1,5.
• Transformadores de Intensidad marca SIEMENS relación: 1200/5, potencia: 25VA.
• Selector amperimétrico marca VEFBEN (R-S-T)
• Selector voltimétrico marca VEFBEN (RS-ST-TR)
El módulo central o de Distribución consta principalmente de un juego de cuatro (4) barras
colectoras de 30x5 mm, montadas sobre un soporte escalera de epoxi. Aquí llega la alimentación
desde la barra que vincula el interruptor general con el interruptor del Horno Principal (módulo
derecho) con una terna de cables de 95 mm2 mas un cable de 70 mm2 (fases y neutro
respectivamente).
Desde este juego de barras salen los cables respectivos a los ocho (8) interruptores en caja
moldeada destinados a proteger los alimentadores de los tableros seccionales.
Una tira de borneras componibles montadas en riel DIN simétrico es ubicada en la parte superior
del contrafondo donde llegan los cables provenientes de los interruptores y desde donde parten
hacia su carga respectiva.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
• Interruptores Compactos en caja moldeada marca ABB-SACE. Regulación fija. Calibres
indicados en planos.
• Portabarras escalera epoxi tetrapolar. Cantidad dos (2) marca TETEM.
• Bornes componibles UKM4, UKM10, UKM16 y UKM25 montaje en riel DIN, marca
ZOLODA.
• Conductor flexible unipolar color negro IRAM 2178 secciones indicadas en planos, marca
IMSA.
El módulo de Servicios Generales está comandado por un interruptor tripolar en caja moldeada de
100 A; alimentado desde el módulo central por una terna de cables de 25 mm2 de sección. Desde
el mismo se alimenta un juego de barras de cobre de 30x5 mm. De ésta se alimentan los distintos
circuitos que están comandados por sus respectivos interruptores termomagnéticos. Éstos se
ubican al centro del panel montados sobre riel DIN formando dos tiras que asoman sobre la puerta
interna a través de respectivas caladuras.
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
• Interruptor Compacto en caja moldeada marca ABB-SACE modelo S1 In:100A. Regulación
fija.
• Interruptores termomagnéticos formato DIN marca TUBÍO calibres indicados en planos.
• Contactor tetrapolar 9A marca ABB modelo S9
• Portabarras escalera epoxi tetrapolar. Cantidad dos (2) marca TETEM.
• Bornes componibles UKM4, UKM10, UKM16 y UKM25 montaje en riel DIN, marca
ZOLODA.
• Conductor flexible unipolar color negro IRAM 2178 secciones indicadas en planos, marca
IMSA.
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XI-3
I.M.E.
TRABAJO FINAL
Tableros Seccionales
La ubicación de estos se indica en el plano IE-PL006. Los detalles de diseño y esquemas unifilares
están especificados en plano IE-EF01. Para su diseño y selección de elementos constitutivos se
siguieron los mismos criterios usados en el TGBT. Es decir, teniendo en cuenta: corriente y
tensión nominal, potencia nominal, corriente de corto circuito, cálculos de caída de tensión.
ELELMENTOS CONSTITUTIVOS
• Gabinetes en chapa BWG # 18 marca EL SOL
• Interruptores manuales bajo carga INTERPACT marca MERLIN GERIN
• Interruptores termomagnéticos formato DIN marca TUBÍO calibres indicados en planos.
• Contactores tetrapolares marca ABB modelos y calibres indicados en planos.
• Relés auxiliares 4 contactos inversores con base marca TELEMECANIQUE.
• Fusibles tipo “tabaquera” formato DIN marca TELEMECANIQUE.
• Piloto luminoso neón directo 220 V Ø 22 mm marca TELEMECANIQUE.
• Portabarras escalera epoxi tetrapolar, marca TETEM.
• Bornes componibles UKM 4 - 10 - 16 - 25 montaje en riel DIN, marca ZOLODA.
• Conductor flexible IRAM 2178 secciones indicadas en planos, marca IMSA.
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XI-4
I.M.E.
TRABAJO FINAL
Cableado y canalizaciones
Cableado
Se proveerán y colocarán los conductores de acuerdo a las secciones indicadas en planos. La
totalidad de los conductores será de cobre.
a) Conductores para instalación en cañerías
Serán de cobre, flexibles, con aislación de material plástico antillama apto para 1000 VCA, con
certificado de ensayo en fabrica a 6000 V para cables de hasta 10 mm2 y a 2500 V, luego de
inmersión en agua para secciones mayores. Responderán en un todo a la norma IRAM 2183.
Serán VN 2000 de Pirelli o similar, de IMSA, INDELQUI, CIMET o AP provistos en su envoltura
de origen, no permitiéndose el remanente de otras obras o de rollos incompletos. En obra los
cables serán debidamente conservados, no permitiéndose la instalación de aquellos cuya aislación
de muestras de haber sido mal acondicionados, sometidos a excesiva tracción o exposición
prolongada al calor y humedad.
Los conductores se tenderán recién cuando se encuentren totalmente terminados los tramos de
cañerías, colocados los tableros, perfectamente secos los revoques y previo sondeo de las cañerías
para eliminar el agua que pudiera existir por condensación o que hubiera quedado del colado del
hormigón o salpicado de las paredes. El manipuleo y la colocación serán efectuados en forma
apropiada, pudiendo exigir la D.O. que se reponga todo cable que presente signos de violencia o
maltrato, ya sea por roce contra boquillas, caños o cajas defectuosas o por haberse ejercido
excesiva tracción al efectuar el tendido.
Todos los conductores serán conectados a los tableros y aparatos de consumo mediante terminales
o conectores aprobados, colocados a presión mediante herramientas adecuadas, asegurando un
efectivo contacto de todos los alambres y en forma tal que no ofrezcan peligro de aflojarse por
vibración o tensiones bajo servicio normal.
Cuando deban efectuarse uniones o derivaciones, estas se realizarán únicamente en las cajas de
paso mediante conectores colocados a presión que aseguren una junta de resistencia mínima.
Se utilizarán terminales y uniones a compresión preaislados del tipo AMPLIVERSAL o similar
equivalente. En todos los casos se colocarán los conductores con colores codificados a lo largo de
toda la obra, para su mejor individualización y permitir una rápida inspección o control de las
instalaciones, a saber:
Circuitos de corriente continua o alterna monofásica.
Polo con tensión contra tierra: rojo (fase, +)
Polo sin tensión contra tierra: azul (neutro, –)
Circuitos de corriente alterna trifásica
Fase R: castaño o marrón
Fase S: negro
Fase T: rojo
Neutro : celeste
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TRABAJO FINAL
Tierra : bicolor, verde/amarillo
Retornos: azul (u otros colores no indicados)
b) Cables Autoprotegidos
Serán de cobre con aislación de policloruro de vinilo, goma etilén propilénica o polietileno
reticulado, en construcción multipolar con relleno y cubiertas protectoras de policloruro de vinilo
antillama. Responderán a la norma IRAM 2178 o equivalentes extranjeras, exigiéndose en todos
los casos los ensayos especificados en las mismas.
Donde abandonen o entren a un tablero, caja, caños o aparatos de consumo, lo harán mediante un
prensacable de aluminio que evite deterioro del cable, a la vez que asegure la estanqueidad de los
conductos. En general su colocación se realizará en bandeja o rack en montante vertical,
debiéndose sujetar cada 1,5 m manteniendo la distancia mínima de 1/2 diámetro del cable mayor
sección adyacente.
También se utilizará este tipo de cable para las instalaciones exteriores. Cuando la poca cantidad
de cables o dificultades de montaje lo aconsejen, se colocará con caño camisa. Asimismo se
utilizará caño camisa en todas las acometidas a motores o tramo vertical que no estén protegidos
mecánicamente.
Se deberá usar para todas las secciones una misma marca y el mismo color de cubierta. Todos los
ramales se efectuarán en un solo tramo. En caso de que sea necesario un empalme, este deberá ser
autorizado por la D.O. y se realizará con conjuntos marca RAYCHEM o SCOTCHAST.
En la acometida a motores a la intemperie, se ingresará con prensacables si la caja del motor es lo
suficientemente grande para efectuar la apertura del cable dentro de la caja, caso contrario se
deberá utilizar un terminal tipo Scotchcast serie 92-R.
c) Cables TPR (tipo Taller)
El uso de este tipo de conductores se limitará a los tendidos de circuitos de iluminación dentro de
perfiles tipo C y/o bandejas portacables y sobre cielorraso.
Serán de cobre, construidos con alambres recocidos cableados, formación flexible, según norma
IRAM 2158. Los conductores serán aislados mediante extrusión con un compuesto de policloruro
de vinilo (PVC), apto para una temperatura máxima de 70 ºC en forma permanente.
Los conductores aislados serán reunidos mediante cableado helicoidal y con envoltura exterior de
PVC. Serán Pirelli o similar equivalente de IMSA, CIMET, INDELQUI o AP.
Cuando estos cables abandonen las bandejas o perfiles para continuar en cañerías serán tipo
IRAM 2183, la transición se realizará dentro de cajas de paso de dimensiones adecuadas, las
cuales llevarán incorporados bornes del tipo componible en cantidad necesaria. El cable ingresará
a la caja mediante prensacable.
Los conductores fueron seleccionados de acuerdo a su capacidad de carga y caída de tensión. El
cableado en cañería es con cable flexible unipolar de secciones indicadas en planos. Mientras que
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TRABAJO FINAL
sobre bandeja el cableado se realiza con cables tipo taller o subterráneo de secciones especificadas
en planos.
Para la alimentación a cada uno de los tableros seccionales se prevé instalar conductores marca
IMSA seleccionados sobre la base del cálculo de corriente admisible y caída de tensión.
TABLERO SECCIONAL
ALIMENTADOR
LONGITUD
(mts.)
-T.S.1: OFICINAS
(30 kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
4x10 mm
20
-T.S.2: RECTIFICADOR
(30 kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
4x10 mm
30
-T.S.3: GRANALLADORA
(50 kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
3x25/16 mm
85
-T.S.4: HORNO
(300 kW)
Conductor tipo subterráneo unipolar
2
PAYTON
3(1x150 mm )
60
-T.S.5:AIRE ACONDICIONADO
(12kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
4x6 mm
30
-T.S.6: COMPRESOR DE AIRE
(30 kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
3x25/16 mm
85
-T.S.7:LINEA DE CINCADO
(15 kW)
Conductor tipo taller tetrapolar
2
PLASTIX R 4x6 mm
35
-T.S.8: MANTENIMIENTO
(20 kW)
Conductor flexible unipolar
2
PLASTIX CF 4(1x10 mm )
7
-T.S.9: HORNO DE SECADO
(40 kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
3x25/16 mm
25
-T.S.10: DESENGRASADORA/GRÚA
(12 kW)
Conductor tipo subterráneo tetrapolar
2
PAYTON
3x25/16 mm
70
-T.S.B.: TABLERO DE BOMBAS
(9 kW)
Conductor tipo taller tetrapolar
2
PLASTIX R 4x6 mm
25
Cañería
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TRABAJO FINAL
En la nave principal, la cañería debe ser con caño semipesado cincado (tipo conduit) debido a la
producción de vapores corrosivos en el proceso productivo. Los diámetros indicados en planos
fueron tomados de acuerdo a la cantidad de cables. Para ello se adoptó el criterio de que la sección
de todos los cables contenidos sea el 30% de la sección del caño (ver tabla 7.1). Las bocas de
iluminación se realizan en cajas semipesadas cincadas octogonales. Las cajas de paso de
derivación son cuadradas cincadas de 10x10 cm.
Para la instalación en plenos formados por cielorrasos suspendidos, se utilizará para la
distribución caño semipesado fabricado conforme a norma IRAM 2005 hasta 2" nominales
(diámetro interior 46 mm). Para dimensiones mayores, se utilizará caño de HºGº de dimensiones
adecuadas o PVC extrarreforzado bajo piso.
La sección mínima a utilizar será 3/4" (diámetro interior 15,4 mm), el resto de las medidas será de
acuerdo a lo indicado en planos o establecido por reglamentaciones.
Todos los extremos de cañerías serán cortados en escuadra con respecto a su eje, escariados,
roscados no menos de 5 hilos y apretados a fondo.
Las curvas y desviaciones serán realizadas en obra mediante máquina dobladora o curvador
manual. Las cañerías aún cuando no se vean por los cielorrasos se instalarán paralelas o en ángulo
recto con las líneas del edificio.
Las cañerías serán continuas entre cajas de pases o cajas de salida y se fijarán a estas en todos los
casos con boquillas de aluminio y contratuercas en forma tal que el sistema sea eléctricamente
continuo en toda su extensión.
Todos los extremos de cañerías serán taponados adecuadamente a fin de evitar la entrada de
objetos extraños durante la construcción.
Todos los tramos de un sistema, incluidos gabinetes y cajas de pase, deberán estar colocados antes
de pasar los conductores.
Los tramos verticales y horizontales de cañería, se sujetarán con abrazaderas de un solo agujero de
hierro maleable; con silletas de montaje para su separación de la pared, o mediante sistemas
aprobados, con bulones y anclas de expansión. Se deberá tener especial cuidado en los tramos
verticales a fin de evitar esfuerzos sobre las cajas de pases. Todos los soportes serán de hierro
cadmiado o galvanizado en caliente.
En instalaciones a la intemperie o en cañerías cuyo último tramo se encuentre a la intemperie, o en
contrapiso, o donde se indique expresamente, los caños serán HºGº SCH 40, con medida mínima
de 1/2".
Las cañerías que vayan total o parcialmente bajo tierra o donde se indique expresamente, serán de
PVC extrarreforzado, con uniones realizadas con cuplas y cemento especial.
Cajas
a) Cajas de paso y derivación
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TRABAJO FINAL
Serán de medidas apropiadas a los caños y conductores que lleguen a ellas. Las dimensiones serán
fijadas en forma tal que los conductores en su interior tengan un radio de curvatura no menor que
el fijado por reglamentación para los caños que deban alojarlos.
Para tirones rectos, la longitud mínima será no inferior a 6 veces el diámetro nominal del mayor
caño que llegue a ella. El espesor de la chapa será de 1,6 mm para cajas de hasta 20 x 20 cm, 2
mm para hasta de 40 x 40 cm y para mayores dimensiones, serán de mayor espesor o
convenientemente reforzadas con hierro perfilado.
Las tapas cerrarán correctamente y a ras de la caja en todo su contorno, llevando tornillos en
número y diámetro que aseguren el cierre. Estos estarán ubicados en forma simétrica en todo su
contorno, a fin de evitar dificultades en su colocación. Las cajas serán protegidas contra oxidación
mediante cincado cuando la instalación sea embutida, o mediante galvanizado por inmersión
cuando sea a la vista.
b) Caja de salida para instalación embutida
En instalaciones embutidas en paredes o cielorraso suspendidos, las cajas para brazos, centros,
tomacorrientes, llaves, etc., serán del tipo reglamentario, estampadas en una sola pieza de 1,5 mm
de espesor. Las cajas para brazos serán octogonales chicas de 75 mm de diámetro, para centros se
utilizarán octogonales grandes y cuadradas 10 x 10 cm para mas de cuatro caños y más de ocho
conductores. Las cajas para centros y brazos serán provistas de ganchos para colocar artefactos,
del tipo especificado en la norma IRAM 2005. Las cajas de salida para brazos se colocarán salvo
indicación en contrario a 2,10 m del nivel de piso terminado y perfectamente centradas con el
artefactos o paño de pared que deban iluminar. Las cajas para llaves y tomacorrientes serán
rectangulares 100 x 55 mm para hasta 2 caños y/o 4 conductores y cuadradas 100 x 100 mm.
Salvo indicaciones especiales, las cajas para llaves se colocarán a 1,20 m sobre el nivel del piso
terminado y a 10 cm del marco de la puerta del lado que esta abre.
Las cajas para tomacorrientes se colocarán a 0,30 m sobre el nivel del piso terminado en
habitaciones y oficinas y a 1,20 m en los locales industriales y en los locales con revestimiento
sanitario.
Bandejas portacables
En las bandejas portacables se utilizarán exclusivamente cables del tipo autoprotegidos, con
cubierta dura de PVC o cables del tipo TPR.
Serán del tipo perforada de no menos de 50 mm de ala, construidas en chapa de hierro de 2 mm de
espesor, galvanizada, suficiente para resistir el peso de los cables, con margen de seguridad igual
a 3,5 sin acusar flechas notables, ni deformaciones permanentes.
Los tramos rectos serán de tres metros y llevarán no menos de dos suspensiones. Los tramos
especiales, curvas planas o verticales, puentes, desvíos, empalmes, etc., serán de fabricación
normalizada y provenientes del mismo fabricante (de tal forma de poder lograr las uniones sin
ninguna restricción), no admitiéndose modificaciones en obra. Todos los elementos serán
galvanizados en caliente.
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TRABAJO FINAL
Sobre las bandejas se dispondrán los cables en una sola capa, con una separación igual a medio
diámetro del cable adyacente de mayor sección, a fin de facilitar la ventilación. Se sujetarán a los
transversales mediante la utilización de lazos de material no ferroso a distancias, no mayores a 2
metros.
Se deberá tener extremo cuidado en la provisión y montaje de curvas cuando éstas lleven cables
de sección importantes, debiéndose respetar los radios mínimos de curvatura de los cables.
Las bandejas se sujetarán con ménsulas y un perfil desde la losa, evitando su movimiento tanto
longitudinal como transversal.
En todas las bandejas deberá existir como mínimo un 10 % de espacio de reserva, una vez
considerado el espaciamiento entre cables.
Se proyectó la canalización en bandeja perforada ala 60 a una altura de montaje de 6,50 m que
recorre la nave principal como se muestra en plano IE-PL005. Se prevén cajas de transición
rectangulares cincadas 5x10 cm con borneras tripolares para la alimentación a los tomacorrientes
de planta.
Las especificaciones de estos materiales son las siguientes:
• Cable de cobre unipolar flexible, aislado en PVC resistente a la llama, tensión nominal de
servicio 1000 V, tipo PLASTIX CF (IRAM 2183).
• Cable de cobre multipolar flexible, aislado en PVC resistente a la llama y vaina del mismo
material para tensión nominal de servicio 500 V, tipo PLASTIX R (IRAM 2158).
• Cable subterráneo, aislación y vaina de PVC, para tensión nominal de servicio 1,1 kV, tipo
PAYTON PVC (IRAM 2178).
• Caños galvanizados semipesados (espesor de pared 1,2 mm) tipo “conduit” fabricante ORTIZ y
Cía. diámetros indicadas en planos.
• Cajas pesadas cincadas en caliente tipo MOP dimensiones indicadas en planos.
• Bandejas portacables de chapa cincada en caliente tipo perforada ala 64 mm dimensiones
indicadas en planos, fabricante SAMET.
Llaves y Tomas
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TRABAJO FINAL
Las llaves y tomacorrientes serán del tipo VIMAR, línea IDEA PERSONALIZADA de embutir.
Previo a la cotización se confirmará con el comitente el empleo de la línea mencionada. Serán de
una capacidad mínima de 16 A, tanto las simples como las agrupadas, al igual que los
tomacorrientes. Estos últimos llevarán siempre toma de tierra; los tomas de embutir serán dobles 2
x 10 A con toma de tierra de patas planas, más uno bipolar de 10 A de espiga redondas.
Tanto los bastidores autoportantes como los accesorios en sí, serán de color a elección de la D.O.
En los sectores con instalaciones a la vista las tapas serán las que se proveen con las cajas de
fundición de aluminio.
En salas de máquinas en general, S.E.T. y piso técnico se colocarán tomacorrientes dobles en cajas
de aluminio fundido con tapa volquete, con un tomacorriente monofásico de 15 A + T y un
tomacorriente trifásico de 30 A +T, del tipo PAYRA C3DF. (Salas de maquinas en general, piso
técnico y SET.).
Para el sistema de tensión estabilizada cada puesto de trabajo contará con un mínimo de dos tomas
2 x 16 A con conexión lateral de tierra, de la línea SCHUKO, en caja de poliamida cuando no
pueda ser embutida.
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TRABAJO FINAL
Iluminación
• Iluminación de Planta
Según el cálculo luminico efectuado (pag. 7) se prevé instalar en la nave principal 48 artefactos
industriales marca ANFA modelo I415 con cabezal portaequipo para lámparas de descarga. En
este caso se colocarán lámparas de vapor de mercurio tipo HPLN 250W. El artefacto se compone
de pantalla reflectora de aluminio pulido y anodizado brillante. Portaequipo procesado en chapa
de hierro, preparado para alojar en su interior al equipo auxiliar. En la parte superior posee un
dispositivo especial que permite roscar directamente un caño de ∅ 7/8” de la instalación eléctrica..
Cono de protección del equipo auxiliar realizado en aluminio anodizado. Portalámparas de
porcelana E40, rosca con freno y contacto central a presión. Cable siliconado para alta
temperatura 1x1,5 mm2.
El artefacto es colgado con cadena tipo nudo cincada dejando la pantalla a una altura de 6,50 m.
del piso terminado. La cadena se sujeta al techo por medio de un conjunto soporte galvanizado.
• Iluminación de Oficinas
La iluminación del sector de administración se efectúa con diversos artefactos teniendo en cuenta
el nivel luminico requerido para cada sector a saber:
PLANTA BAJA
SECTOR
Laboratorio
Vestuarios
Recepción / entrega
Ingreso
Sanitarios
Escaleras
ARTEFACTO
Marca y modelo
CANTIDAD
FACALÚ Mod.555CL
Fluorescente 2x36W
FACALÚ Mod.555SL
Fluorescente 1x36W
GEWISS Hermético
Fluorescente 2x36W
4 (cuatro)
FACALÚ Mod.555CL
Fluorescente 2x36W
4 (cuatro)
2 (dos)
2 (dos)
Artefacto p/embutir SICA-REGIANI
HQIT 70W
LUMENAC Modelo 5001
Incandescente 1x60W
LUMENAC Modelo 5002
Incandescente 2x60W
Aplique difusor Cono 30A
Incandescente 1x75W
3 (tres)
4 (cuatro)
3 (tres)
1 (uno)
PLANTA ALTA
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TRABAJO FINAL
SECTOR
Oficina Principal
Oficina Capacitación
ARTEFACTO
ROHA Modelo
Dulux 2x26W
Artefacto p/dicroica orientable
50W - 12V
ROHA redondo p/embutir
c/lámparas Dulux 2x26W
Artefacto p/dicroica fijo
50W - 12V
CANTIDAD
4 (cuatro)
4 (cuatro)
4 (cuatro)
4 (cuatro)
Comedor
FACALÚ Mod.555
fluorescente 2x36W
4 (cuatro)
Dormitorio
LUMENAC Modelo 5002
Incandescente 2x60
1 (uno)
Sanitarios
LUMENAC Modelo 10DIN
Incandescente 1x100W
1 (uno)
• Iluminación exterior
Mediante artefactos marca PHILIPS; modelo HRC 502/400 con lámparas de vapor de mercurio
HPLN 400 W en el perímetro del edificio; instalados en los muros (según detalle en pag. 17) con
brazo curvo a 15o.
Para la iluminación de fachada se prevén dos artefactos para exterior marca PHILIPS modelo
HNF400 con lámparas de vapor de mercurio HPLN de 250 W y equipo auxiliar (balasto, ignitor y
capacitor) para exterior.
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TRABAJO FINAL
Puesta a Tierra
El sistema de Puesta a Tierra adoptado se compone de una malla de cobre y un conjunto de 5
(cinco) jabalinas; todo instalado debajo de la Sub-Estación Transformadora y cubriendo la
superficie de ésta a una profundidad de 1m del nivel del piso terminado. La malla es de 2,10 m x
5,60 m de lado con una cuadricula de 0,70 m x 0,70 m en conductor de Cu desnudo de 35 mm2 de
sección. Serán vinculados a esta malla de tierra todos los elementos no sometidos a tensión tanto
de la S.E.T. como de la instalación en general mediante cable de cobre desnudo o forrado bicolor
verde-amarillo.
Las uniones se realizarán con soldadura cupro-aluminotérmica y se dispondrán de 5 (cinco)
jabalinas de 2,00m x M 1/2 ” repartidas en forma conveniente.
El valor de resistencia de tierra se obtuvo por medio de un instrumento transistorizado marca
METRA PU 430 con las siguentes características:
Marca / modelo: METRA PU-430
Categoría de precisión: 2,5
Gama de medición: 0-10Ω; 0-100Ω; 0-1000Ω
Longitud de la escala: 70 mm
Fuente de tensión de medición: transformador de voltaje transistorizado 75V ± 5% -135 Hz
Corriente de medida: 20mA
Alimentación: 2 pilas cuadradas de 4,5V
Campo de temperatura: -5 a +40oC
Dimensiones (mm): 200 x 110 x 75
Peso: 1,4 kg. con pilas
conductores
Ω
nivel del suelo
jabalinas de medición
∅10 mm x 300 mm
TELURÍMETRO
Pto. de prueba
20 m
20 m
El valor obtenido de resistencia de tierra fue de 79 Ωm (ver cálculo en pag. 30)
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TRABAJO FINAL
Sistema de protección contra descargas atmosféricas.
Este sistema fue diseñado basándose en la norma norteamericana NFPA 780: Instalaciones para
Sistemas de Protección contra Rayos - edición 1995.
Esta norma especifica un método para determinar la zona de protección del sistema de pararrayos
denominado Método de la Esfera Rodante. Este concepto se fundamenta en la creación de una
esfera de 46 m de radio, la cual hacemos rodar sobre el edificio al que ya ubicamos las puntas o
pararrayos. La esfera en ningún momento debe tocar al edificio. De este modo la zona de
protección está delimitada por los arcos de circulo obtenidos de la rodadura de la esfera sobre las
puntas de los pararrayos.
Este método aplicado a nuestro edificio en cuestión resultó en la disposición de 20 pararrayos
cada uno compuesto por una bayoneta con cuerpo y punta de bronce trefilado; extremo (púa) de
acero inoxidable antimagnético, este conjunto roscado a un mástil de hierro galvanizado soportado
en la base por una planchuela de 30x30x0,5 cm. de hierro galvanizado con niple roscado para fijar
el pararrayos con rosca 1/2” W-gas. Todo este conjunto se fija a su vez a una baldosa de 60x60x3
a través de cuatro bulones pasantes.
Todos los pararrayos están rígidamente vinculados entre sí y a tierra mediante cable de cobre
desnudo de 50 mm2 de sección y seis bajadas a dispersores efectuados con jabalinas de ∅ 5/8” por
2,00 mts. de longitud.
ESPECIFICACIÓN DE MATERIALES
• Punta para mástil tipo bayoneta modelo G1.
Fabricante OLIVERO & RODRÍGUEZ
• Grapa c/ aislador para sujeción de cables de bajada modelo I OLIVERO & RODRÍGUEZ
• Cable de cobre desnudo 50 mm2 19 hilos
marca IMSA
• Morsetos para cables de cobre desnudo modelos diversos marca METAL CE
• Jabalinas tipo Coperweld ∅ 5/8” por 2,00 mts fabricante EXOAL
• Soldadura cuproaluminotermica CADWELD.
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TRABAJO FINAL
Sistema de protección y alarma del Transformador.
Tablero Panel de Alarmas (T.P.A.)
El transformador de Potencia viene provisto de una serie de elementos que nos brinda señales
posibles de ser utilizadas para diseñar un sistema de protección. Dichos elementos son:
• Relé de Buccholz: proporciona una señal de desenganche
• Termómetro: da una señal de alarma por temperatura y otra de desenganche por alta
temperatura.
Estas señales son recogidas desde una caja de borneras ubicadas a un costado del transformador y
llevadas a elementos específicos del sistema.
El esquema unifilar del sistema puede verse en el plano IE-EF002. La lógica de funcionamiento es
la siguiente:
1) SEÑAL DE ALARMA POR TEMPERATURA: el termómetro del transformador detecta un
aumento de temperatura ya sea por un exceso de carga o por problemas internos del equipo. La
señal es tomada por un relé ubicado en el Panel de Alarmas (T.P.A.) el que da habilitación a la
alarma acústica y a la señal luminosa ubicada en el frente del panel. Por medio de un selector
manual con llave es posible desconectar la alarma acústica quedando señalizada tal situación.
2) SEÑAL DE DESENGANCHE POR ALTA TEMPERATURA: en el caso que la temperatura del
transformador siga creciendo o de que el gradiente de temperatura, es decir, el incremento de
temperatura por unidad de tiempo (ΔT/Δt) sea elevado; el termómetro proporciona una señal de
desenganche la cual es procesada en el T.P.A. De este proceso resulta la actuación del relé de
apertura del interruptor general del T.G.B.T. para luego realizar la actuación del relé de
apertura del seccionador de M.T. sacando, de esta forma de servicio el transformador. En este
caso también resulta la habilitación de la alarma acústica y la correspondiente señalización
luminosa. Cabe destacar que aún sin energía presente en toda la planta el T.P.A. sigue
señalizando ya que para estos casos utiliza una unidad de alimentación autónoma o U.P.S. la
que entra en forma automática cuando falta la alimentación de línea.
3) SEÑAL DE DESENGANCHE POR BUCCHOLZ: en este caso la falla es por cortocircuito entre
espiras de los arrollamientos internos del transformador. Por ello es necesario sacarlo de
servicio cuando actúa el relé de Buccholz. La lógica de funcionamiento es idéntica a la
anterior. Primero la apertura del interruptor general del T.G.B.T. y luego la apertura del
seccionador de M.T. También la habilitación de la alarma y señalización luminosa.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS
• Gabinete en chapa BWG # 16 400x600 mm c/puerta int. y ext. c/acrilico marca EL SOL
• Interruptores termomagnéticos formato DIN marca TUBÍO calibres indicados en planos.
• Alarma acústica 80 dB 12V
• Llave selectora con cerrojo c/contactos NA y NC marca AEA.
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TRABAJO FINAL
• Relés auxiliares 4 contactos inversores con base mod. RXN 41G11B8 marca MERLIN GERIN
•
UPS 300 VA modelo LM marca LUNAR
• Fusibles tipo “tabaquera” formato DIN marca MERLIN GERIN.
• Piloto luminoso neón directo 220 V Ø 22 mm marca MERLIN GERIN
• Bornes componibles UKM 4 montaje en riel DIN, marca ZOLODA.
• Conductor flexible IRAM 2178 secciones indicadas en planos, marca IMSA.
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
CAPITULO XII
CÓMPUTO Y PRESUPUESTO - ANÁLISIS ECONÓMICO
El cómputo de materiales y el presupuesto de la obra se realizó de acuerdo a los valores de
mercado correspondientes a las cotizaciones de los distintos proveedores de la empresa. El
siguiente es un listado de proveedores de esta obra en particular.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
IMSA S.A.
ABB – SACE
RICHETTA y Cía. S.R.L.
BAUEN S.A.
CEMECOR
EVEREST INGENIERÍA
DISTRIBUIDORA AMERICANA
MORSECOR
ORTIZ y Cía.
GATTI
PEUSSO
ANFA S.A.
FEM S.A.
CORMATIC
Conductores eléctricos
Interruptores termomagnéticos
Soldaduras cupro; terminales de M.T., etc.
Celda de proyección y maniobra de M.T.
Gabinete del TGBT
Gabinetes de tableros
Iluminación de Administración
Cincado de cajas y soportería
Caños galvanizados
Extractores de aire
Bandejas portacables
Artefactos de iluminación de nave principal
Artefactos de iluminación vial
Electroválvulas
Como puede observarse, las planillas de cotización adjuntas, fueron confeccionadas discriminando
los precios de materiales de los de mano de obra. De este modo se tiene un control más completo
sobre los costos de estos rubros.
En principio, se le ofreció al cliente varias alternativas de marcas y modelos de interruptores;
como puede verse.
En cuanto a la incidencia del costo de la instalación eléctrica sobre el precio total de la obra
diremos que, según informaciones de la empresa encargada de la obra civil (PRETENSA S.A.) la
obra total terminada rondaría los quinientosmil pesos ($ 500.000).
Como puede verse en la Planilla Resumen, el precio total de la instalación eléctrica es de
cincuenta y dos mil quinientos veinte pesos ($ 52.520); lo que representa alrededor de un 10 por
ciento del monto total de obra.
MATERIALES
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MANO DE OBRA
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TRABAJO FINAL
$5,935
$5,985
$8,000
$4,840
$6,000
$6,881
$7,660
$10,000
$238
$91
$68
$51
$426
$148
$82
$631
$1,312
$51
$1,574
$2,202
$1,089
$1,386
$108
$314
$251
$870
$0
$156
$288
$669
$1,048
$2,000
$1,036
$1,808
$2,459
$2,863
$4,000
ILUMINACIÓN (48 x 250 HPLN + 6 X 250 NAV)
CANALIZACIONES- bandejas
CANALIZACIONES - caños- cajas y accesorios
CABLEADO
TABLERO GENERAL Con Interrupt. ABB- SACE
TOMAS
ALIMENTADOR en Media Tensión
ILUMINACIÓN PERIMETRAL
TABLEROS SECCONALES
SUB-ESTACIÓN TRANSFORMADORA
EXTRACTORES DE AIRE
TABLERO HORNO DE SECADO (TS9)
ALIMENTACIÓN HORNO DE SECADO
ALIMENTACIÓN CINCADORA
TABLERO BOMBAS DE AGUA (TSB)
ILUMINACIÓN SECTOR DE ADMINISRACIÓN
CAPITULO XIII
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I.M.E.
TRABAJO FINAL
BIBLIOGRAFÍA DE CONSULTA
1. Manual de Luminotecnia - ASOCIACIÓN ARGENTINA DE LUMINOTECNIA
2. Manual de Luminotecnia - PHILIPS
3. Manual de Baja Tensión - SIEMENS
4. Manual de Instalaciones Eléctricas - SPITTA
5. Norma de instalación de Sistema de Protección Contra Rayos - NFPA 780 (1995)
6. Manual de instaladores eléctricos - MERLIN GERIN-GROUPE SCHNEIDER
7. Normas de EPEC
8. Catálogo de IMSA conductores eléctricos – Capítulo Técnico
9. Apuntes de la Cátedra de Electrotecnia
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TRABAJO FINAL
CAPITULO XIV
PLANOS Y ESQUEMAS DE DISEÑO
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TRABAJO FINAL
ANEXO 1 - ILUMINACIÓN
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TRABAJO FINAL
ANEXO 2 – FUERZA MOTRIZ
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