OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
SESIÓN 03
Ing. Gary Rodríguez
grodríguezr@tecsup.edu.pe
VIDEO 1
FUNCIONAMIENTO DE BOMBAS CENTRÍFUGAS
https://youtu.be/SpKuTfw560U
Caso 01: Estación de Bombeo de Agua de Mar
Caudal requerido: 1000 m3/h
Cabe mencionar que la tubería H.D.P.E (P.E.A.D),
Es de presión nominal de 6 bar ( PN6).
Y el diámetro interior de flujo es:
16.024 pulg = 0.4070096 m.
Temperatura de agua: 20 °C.
Descarga
ØExt =18” - HDPE
Negativa
Planta
Industrial
Succión
Positiva
Mar
Carretera
2.5 m
ØExt =18” - HDPE
800 m
20 m
Caso 01: Estación de Bombeo de Agua de Mar
Se requiere diseñar una estación de bombeo, con una caudal requerido de 1000
m3/h de agua de mar.
Calcular el ADT, el NPSHDisponible y la potencia del motor eléctrico requerido. Según
el esquema mostrado.
Datos:
- Longitud de la línea de succión: 800 m
Material de HPDE PN6: ØExt=18” y ØInt=16.024”.
Altura estática de succión: 2.50 m.
Accesorios: - 01 Válvula de pie con canastilla.
- 01 Válvula de compuerta completamente abierta.
- 01 Codo de 90° radio normalizado.
- Longitud de la línea de descarga: 150 m.
Material de HPDE PN6: ØExt=18” y ØInt=16.024”.
Altura estática de descarga: 20 m.
Accesorios: - 01 Válvula de compuerta completamente abierta.
- 01 Check swing completamente abierta.
- 03 Codos de 90° radio normalizado.
-
Presión adicional a vencer 27 pulg Hg = 9.0 m.
CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN TUBERÍAS:
ECUACIÓN DE HAZEN - WILLIAMS
𝑄
10.67 𝑥 𝐿 𝑥
𝐶
ℎ𝐹 =
𝐷 4.871
1.852
hF
L
Q
C
D
:
:
:
:
:
Pérdidas (m.c.a).
Longitud de la tubería (m).
Caudal (m3/s).
Coeficiente de Hazen Williams.
Diámetro de la tubería (m).
ECUACIÓN DE BERNOULLI MODIFICADA
𝑃1
𝛾1
+
𝑣12
2𝑔
+ 𝑧1 + ℎ𝐵 - ℎ𝐹 - ℎ𝑓 =
𝑃2
𝛾2
+
𝑣22
2𝑔
+ 𝑧2
Como las tuberías tanto en la succión y la descarga son del mismo diámetro, tendrán
las mismas velocidades, sabiendo que el ℎ𝐵 = ADT y que la presión manométrica
en el punto 1 es 0, Por lo tanto la ecuación quedará reducida de la siguiente manera:
ADT =
𝑃2
𝛾2
+ ℎ𝐹 + ℎ𝑓 + 𝑧2 - 𝑧1
ADT = 9 + ℎ𝐹 + ℎ𝑓 + 20 – 2.5
TABLA DE LONGITUDES EQUIVALENTES DE ACCESORIOS EN (pies)
1 pie = 0.3048 m
TABLA DE DIÁMETROS DE TUBERÍAS EN PULGADAS
TUBERÍA ACERO SCH 40
CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS:
ADT = 9 + ℎ𝐹 + ℎ𝑓 + 20 – 2.5
ADT = 26.50 + ℎ𝐹 + ℎ𝑓
Ahora hallaremos las pérdidas por fricción en las tuberías y los accesorios en las líneas
de succión y descarga. Por el método de Hazen- Williams y Longitud Equivalente.
Pérdidas en la línea de succión: De la tabla de longitud equivalente.
- 01 Válvula de pie con canastilla
- 01 Válvula de compuerta completamente abierta
- 01 Codo de 90° radio normalizado
: 125.0 pies
: 16.90 pies
: 42.20 pies
184.10 pies = 56.114 m.c.a
Pérdidas en la línea de descarga: De la tabla de longitud equivalente.
- 01 Válvula de compuerta completamente abierta
- 01 Check swing completamente abierta
- 03 Codo de 90° radio normalizado
: 16.90 pies
: 70.30 pies
: 3 x 42.20 = 126.60 pies
213.80 pies = 65.166 m.c.a
CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN TUBERÍAS Y ACCESORIOS:
La nueva longitud en la línea de succión será:
800 + 56.114 = 856.114 m
La nueva longitud en la línea de descarga será:
150 + 65.166 = 215.166 m
Sabemos que para una tubería nueva de HDPE nueva el coeficiente de HAZEN – WILLIAMS es 150.
Ahora reemplazamos los valores.
𝑄
10.67 𝑥 𝐿 𝑥
𝐶
ℎ𝐹 =
𝐷 4.871
1.852
Línea de succión
ℎ𝐹 =
1.852
1000
150 𝑥 3600
(0.4070096)4.871
10.67 𝑥 856.114 𝑥
= 6.338 m.c.a
Línea de descarga
ℎ𝐹 =
1.852
1000
150 𝑥 3600
(0.4070096)4.871
10.67 𝑥 215.166 𝑥
= 1.593 m.c.a
Reemplazando los valores de las pérdidas en las tuberías y accesorios en la ecuación,
hallamos el ADT:
ADT = 26.500 + ℎ𝐹 + ℎ𝑓
ADT = 26.500 + 6.338 + 1.593 = 34.431 ≈ 35.00 m.c.a
Hallamos ahora la potencia Hidráulica de la bomba
𝑄 𝑥 𝐴𝐷𝑇 𝑥𝑃𝐸𝑠𝑝
𝑃𝐻 =
75 𝑥 𝜂𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎
PH :
Q
:
ADT :
PEsp :
ηBomba :
Potencia hidráulica de la bomba (hp)
Caudal de la bomba en (L/s)
Altura Dinámica Total (m)
Peso Específico del agua a 20°C (kg/dm3)
Eficiencia de la Bomba
Reemplazamos en la ecuación:
Q
:
ADT :
PEsp :
ηBomba :
1000 m3/h = 277.778 L/s
35 m.c.a
0.9982 kg/dm3
ηMecánica 𝑥 ηHidráulica 𝑥 ηVolumétrica = 0.9 𝑥 0.9 𝑥 0.9 = 0.729
𝑃𝐻 =
277.778 𝑥 35 𝑥 0.9982
75 𝑥 0.7290
= 177.50 hp
Ahora hallamos la potencia del motor eléctrico requerido, considerando ηMotor = 85%.
𝑃𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 =
177.50
0.85
≈ 200 hp
CÁLCULO DEL NPSH𝑫𝒊𝒔𝒑𝒐𝒏𝒊𝒃𝒍𝒆
Hallamos el NPSH Disponible para evitar que cavite la bomba, y
Considerando que la bomba trabajará en la costa, a 0 m.s.n.m.
NPSH𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 =
PAd
PA
PV
PEsp
hsg
hsf
:
:
:
:
:
:
± 𝑃𝐴𝑑 + 𝑃𝐴 − 𝑃𝑉
𝑃𝐸𝑠𝑝
± ℎ𝑠𝑔 −
0 m.c.a.
10.33 m.c.a.
0.238 m.c.a.
0.9982 kg/dm3.
+ 2.50 m.c.a.
6.35 m.c.a.
NPSH𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 =
PAd
PA
ℎ𝑠𝑓 PV
PEsp
hsg
hsf
0 + 10.33 − 0.238
0.9982
:
:
:
:
:
:
Presión Adicional en (m.c.a).
Presión Atmosférica en (m.c.a) a 0 m.s.n.m.
Presión de vapor del agua a 20° C en (m.c.a).
Peso específico del agua a 20° C en kg/dm3.
Desnivel más desfavorable en (m.c.a).
Pérdidas en la succión en (m.c.a).
+ 2.5 - 6.338 = 6.272 m.c.a.
NPSH𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 > NPSH𝑅𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜
6.26 > 2.50
CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN TUBERÍAS:
ECUACIÓN DE DARCY
ℎ𝐹 = f 𝑥
𝐿
𝐷
hF
f
L
D
𝑣
g
𝑣2
𝑥 2𝑔
:
:
:
:
:
:
Pérdidas (m.c.a).
Factor de fricción.
Longitud de la tubería (m).
Diámetro interior de la tubería (m).
Velocidad de flujo (m/s).
Aceleración gravitatoria (m/s2).
ECUACIÓN DE BERNOULLI MODIFICADA
𝑃1
𝛾1
+
𝑣12
2𝑔
+ 𝑧1 + ℎ𝐵 - ℎ𝐹 - ℎ𝑓 =
𝑃2
𝛾2
+
𝑣22
2𝑔
+ 𝑧2
Para poder hallar dicho factor, primero debemos hallar el número de Reynolds para determinar si el flujo es
laminar o turbulento, con las propiedades del agua a 20°C.
Para ello recurrimos a la tabla de Propiedades del Agua. Fuente - Libro de Mecánica de Fluidos – Robert L.
Mott – Sexta Edición.
Propiedades del Agua
NÚMERO DE REYNOLDS
𝑅𝑒 =
𝑣
D
ν
𝑣𝑥𝐷
ν
:
:
:
Velocidad de flujo (m/s).
Diámetro interior de la tubería (m).
Viscosidad cinemática (m2/s).
𝑅𝑒 < 2000 Flujo Laminar
𝑅𝑒 > 4000 Flujo Turbulento
𝑣
D
ν
:
:
:
2.14 m/s.
16.024 pulg = 0.4070096 m.
1.02 x 10-6 m2/s.
Reemplazando los valores tenemos:
𝑅𝑒 =
2.14 𝑥 0.4070096
1.02 𝑥 10−6
= 853922.102
Flujo turbulento, entonces para determinar el factor de Fricción utilizaremos la ecuación de P.K SWAMEE y
A.K JAIN.
0.25
𝑓=
log
1
5.74
+
𝐷
𝑅0.9
3.7 𝑥
𝑒
ɛ
2
De la tabla se obtiene que la rugosidad del plástico es: ɛ = 1.5 x 10-6 m
Tabla de rugosidad absoluta de Materiales
Reemplazando los valores tenemos:
0.25
𝑓=
log
1
0.4070096
3.7 𝑥
1.5 𝑥 10−6
5.74
+
853922.1020.9
2
𝑓 = 0.0120
Reemplazando los valores en la ecuación de DARCY:
ℎ𝐹 = f 𝑥
𝐿
𝐷
𝑣2
𝑥 2𝑔
Línea de succión
ℎ𝐹 = 0.0120 𝑥
800
(2.14)2
0.4070096 2(9.81)
= 5.5055 m.c.a
ℎ𝐹 = 0.0120 𝑥
150
(2.14)2
0.4070096 2(9.81)
= 1.0323 m.c.a
Línea de descarga
Ahora hallaremos las pérdidas por los accesorios en las líneas de succión y descarga. Por el
método de longitud equivalente de tablas (Libro Robert L. Mott).
Pérdidas en la línea de succión: De la tabla.
- 01 Válvula de pie con canastilla
- 01 Válvula de compuerta completamente abierta
- 01 Codo de 90° radio normalizado
: 420
:8
: 30
458
Pérdidas en la línea de descarga: De la tabla de longitud equivalente.
- 01 Válvula de compuerta completamente abierta
- 01 Check swing completamente abierta
- 03 Codo de 90° radio normalizado
:8
: 100
: 3 x 30 = 90
198
De la tabla para una tubería : ØExt=18” es 𝑓𝑇 = 0.012, Porque los datos de la tabla son para
diámetros nominales , ósea Exteriores.
Tabla de Longitud Equivalente
Tabla de Factores de fricción para
accesorios
Calculamos las pérdidas utilizando la siguiente ecuación:
ℎ𝑓 = 𝑓𝑇 𝑥
𝐿𝑒
𝐷
𝑣2
𝑥
2𝑔
Línea de succión
ℎ𝑓 = 0.012 𝑥 458
(2.14)2
𝑥 2(9.81) =
1.283 m.c.a
ℎ𝑓 = 0.012 𝑥 198
(2.14)2
𝑥
=
2(9.81)
0.555 m.c.a
Línea de descarga
Por lo tanto ahora sumamos:
Línea de succión
ℎ 𝑇 = ℎ𝐹 + ℎ𝑓 = 5.5055 + 1.283 = 6.7885 m.c.a
Línea de descarga
ℎ 𝑇 = ℎ𝐹 + ℎ𝑓 = 1.0323 + 0.555 = 1.5873 m.c.a
Reemplazando los valores de las pérdidas en las tuberías y
accesorios en la ecuación, hallamos el nuevo ADT:
ADT = 26.500 + ℎ𝐹 + ℎ𝑓
ADT = 26.500 + 6.7885 + 1.5873 = 34.8758 ≈ 35.00 m.c.a
Hallamos ahora la potencia Hidráulica de la bomba:
𝑄 𝑥 𝐴𝐷𝑇 𝑥𝑃𝐸𝑠𝑝
𝑃𝐻 =
75 𝑥 𝜂𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎
PH :
Q
:
ADT :
PEsp :
ηBomba :
Potencia hidráulica de la bomba (hp).
Caudal de la bomba en (L/s).
Altura Dinámica Total (m).
Peso Específico del agua a 20°C (kg/dm3).
Eficiencia de la Bomba.
Reemplazamos en la ecuación:
Q
:
ADT :
PEsp :
ηBomba :
1000 m3/h = 277.778 L/s
35 m.c.a
0.9982 (kg/dm3)
ηMecánica 𝑥 ηHidráulica 𝑥 ηVolumétrica = 0.9 𝑥 0.9 𝑥 0.9 = 0.729
𝑃𝐻 =
277.778 𝑥 35 𝑥 0.9982
75 𝑥 0.7290
= 177.50 hp
Ahora hallamos la potencia del motor eléctrico requerido, considerando ηMotor = 90%
𝑃𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 =
177.50
0.90
≈ 200 hp
Características de la Bomba Cotizada, según los datos
de diseño calculados.
- La bomba trabajará a 1330 rpm.
CURVA DE OPERACIÓN DE LA BOMBA I10K
Podemos entrar a verificar los datos de la Bomba. Entrando
con el ADT. Y se comprueba que su caudal es 1000 m3/h.
ηBomba= 79 %
PH= 110 kW = 150 hp
NPSHRequerido= 2.50 mca
Caso 02: Estación de Bombeo de Agua Potable
En una Instalación Industrial mostrada determinar:
a) Potencia requerida del motor eléctrico por seleccionar en hp.
b) Sección mínima del conductor eléctrico (mm2).
c) Energía consumida en kW-h en una operación de 7200 h/año.
d) El costo de la energía eléctrica activa en US$/anual, sabiendo
que se tiene un costo de US$ 0.15/kW-h.
Datos adicionales:
-
Tensión de Alimentación Trifásica : 220 VAV; 60 Hz.
-
La caída de Tensión admisible: 2%
-
Material de Acometida: Cobre Electrolítico.
A continuación se Presenta el Esquema de Instalación del Sistema
de Bombeo en cuestión.
Tensión de Alimentación Trifásica = 220 VAC; 60 Hz
Tubería de Succión:
f (Ø: 2”) = 0.0180
Tubería de Descarga:
f (Ø: 2 1/2”) = 0.0152
L4 = 16 m
ØDescarga = 2 1/2"
L3 = 12 m
K3 = 0.56
𝝆𝑯𝟐𝑶 = 1005 kg/m3
L2 = 15 m
Motor Eléctrico:
Eficiencia Total: 0.95
Factor de Potencia: 0.90
Rpm : 1750
ØSucción = 2"
K2 = 0.41
QH2O = 5 L/s
L1 = 8 m
Caída de tensión admisible = 2%
Material de Acometida:
LAcometida = 50 m
Cobre Electrolítico
K1 = 1.20
20 m
Tablero Eléctrico
CÁLCULO DE PÉRDIDAS EN TUBERÍAS:
ECUACIÓN DE DARCY
ℎ𝐹 = f 𝑥
𝐿
𝐷
hF
f
L
D
𝑣
g
𝑣2
𝑥 2𝑔
:
:
:
:
:
:
Pérdidas (m.c.a).
Factor de fricción.
Longitud de la tubería (m).
Diámetro interior de la tubería (m).
Velocidad de flujo (m/s).
Aceleración gravitatoria (m/s2).
ECUACIÓN DE BERNOULLI MODIFICADA
𝑃1
𝛾1
+
𝑣12
2𝑔
𝑃
+ 𝑧1 + ℎ𝐵 - ℎ𝐹 - ℎ𝑓 = 𝛾2 +
2
𝑣22
2𝑔
+ 𝑧2
Como las tuberías de la succión y la de descarga son de diámetros diferentes,
tendrán diferentes velocidades, sabiendo que el ℎ𝐵 = ADT y que la presiones
tanto en la succión como en la descarga son las mismas; por lo tanto se
simplifican, entonces la ecuación quedará reducida de la siguiente manera:
ADT =
𝑣22
2𝑔
−
𝑣12
+
2𝑔
ℎ𝐹 + ℎ𝑓 + 𝑧2 + 𝑧1
Propiedades del Agua
Hallamos las velocidades de flujo en la líneas de succión
𝑣1 y descarga 𝑣2 .
Sabemos, que por la ecuación de continuidad:
Q=𝑣𝑥𝐴
Q = 5 L/s = 0.005 m3/s
Ø1 = 2 "
= 0.0508 𝑚
Ø2 = 2 1/2 "
= 0.0635 𝑚
Hallamos el área de la sección circular para Ø1 y Ø2 y las velocidades respectivas :
π 𝑥 Ø21
𝐴1 = 4
π 𝑥 Ø21
𝐴2 = 4
= 0.002027 m
𝑣1 = 2.470𝑚/𝑠
= 0.003167 m
𝑣2 = 1.580 𝑚/s
𝑓𝑆𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 0.0180
𝑓𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 0.0152
Las longitudes en las líneas de succión y descarga son:
𝐿𝑆𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐿1 + 𝐿2 = 8 + 15 = 23 m
𝐿𝐷𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 = 𝐿3 + 𝐿4 = 12 + 16 = 28 m
Reemplazando los valores en la ecuación de DARCY:
ℎ𝐹 = f 𝑥
𝐿
𝐷
𝑣2
𝑥
2𝑔
Línea de succión
ℎ𝐹 = 0.0180 𝑥
23 (2.47)2
0.0508 2(9.81)
ℎ𝐹 = 0.0152 𝑥
28 (1.58)2
0.0635 2(9.81)
= 2.534 m.c.a
Línea de descarga
= 0.853 m.c.a
Ahora hallaremos las pérdidas por los accesorios en las líneas de succión y
descarga. Por el método de longitud equivalente, Conociendo los coeficientes de
resistencia de los accesorios presentes en el sistema.
𝐾1 = 1.20 - Válvula de pie con canastilla de 2”
𝐾2 = 0.41 – Codo de 90° radio normalizado de 2”
𝐾3 = 0.56 - Codo de 90° radio normalizado de 2 1/2”
Calculamos las pérdidas utilizando la siguiente ecuación:
ℎ𝑓 = 𝐾 𝑥
𝑣2
2𝑔
Línea de succión
ℎ𝑓 = (1.2 + 0.41)
(2.470)2
𝑥 2(9.81)
= 0.501 m.c.a
Línea de descarga
ℎ𝑓 = (0.56) 𝑥
(1.580)2
2(9.81)
= 0.071 m.c.a
Por lo tanto ahora sumamos:
Línea de succión
ℎ 𝑇 = ℎ𝐹 + ℎ𝑓 = 2.534 + 0.501 = 3.035 m.c.a
Línea de descarga
ℎ 𝑇 = ℎ𝐹 + ℎ𝑓 = 0.853 + 0.071 = 0.924 m.c.a
Reemplazando los valores de las pérdidas en las tuberías y
accesorios en la ecuación, hallamos el nuevo ADT:
ADT =
ADT
2.47 2
= 2𝑥9.81
-
1.58 2
2𝑥9.81
𝑣22
2𝑔
−
𝑣12
+
2𝑔
ℎ𝐹 + ℎ𝑓 + 𝑧2 + 𝑧1
+ 3.035 + 0.924 + 20 = 24.14 ≈ 25.00 m.c.a
Hallamos ahora la potencia Hidráulica de la bomba:
𝑄 𝑥 𝐴𝐷𝑇 𝑥𝑃𝐸𝑠𝑝
𝑃𝐻 =
75 𝑥 𝜂𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎
PH :
Q
:
ADT :
PEsp :
ηBomba :
Potencia hidráulica de la bomba (hp).
Caudal de la bomba en (L/s).
Altura Dinámica Total (m)
Peso Específico del agua a 20°C (kg/dm3).
Eficiencia de la Bomba.
Reemplazamos en la ecuación:
Q
:
ADT :
PEsp :
ηBomba :
5 L/s
25 m.c.a
1005 kg/m3 = 1.005 kg/dm3
ηMecánica 𝑥 ηHidráulica 𝑥 ηVolumétrica = 0.9 𝑥 0.9 𝑥 0.9 = 0.729
𝑃𝐻 =
5 𝑥 25 𝑥 1.005
75 𝑥 0.7290
= 2.298 hp
Ahora hallamos la potencia del motor eléctrico requerido, considerando ηMotor = 95%
𝑃𝑀𝑜𝑡𝑜𝑟 =
2.298
0.95
≈ 2.50 hp
Hallamos la sección del conductor de la acometida de cobre
electrolítico, para ello elegimos el THW.
MOTOR
POTENCIA
TENSIÓN
EFICIENCIA
FACTOR DE
POTENCIA
TIPO DE
ARRANQUE
Motor Trifásico
2.5 hp
220 VAC
95%
0.90
DIRECTO
1.- Calculo de la corriente nominal del motor 𝐼𝑛 :
𝐼𝑛 =
ℎ𝑝 𝑥 746
3 𝑥 𝑉 𝑥 η 𝑥 𝑐𝑜𝑠 φ
=
2.5 𝑥 746
3 𝑥 220 𝑥 0.95 𝑥 0.9
≈6A
2.- Selección del disyuntor de motor:
La selección del disyuntor del motor se realiza en función de la corriente nominal del
motor.
𝐼𝐷 ≥ 𝐼𝑛
𝐼𝐷 ≥ 6 A
3.- Selección del contactor electromagnético:
Se selecciona en base a la corriente nominal del motor.
𝐼𝐾 ≥ 𝐼𝑛
𝐼𝐾 ≥ 6 A
Elegimos un contactor de 6 A, con bobina de 220 V/60 Hz y un contacto auxiliar
normalmente abierto.
4.- Selección del relé térmico diferencial.
Se selecciona en función de la corriente nominal del motor
( 𝐼𝑛 ). Siempre que sea posible esta corriente debe estar
ubicada en el punto medio de la amplitud comprendida entre
el índice mínimo y máximo de regulación del relé.
La amplitud será seleccionada teniendo en cuenta que entre el índice mínimo y
máximo deberá existir una relación de 1 a 1.60.
- Índice de regulación mínimo.
𝐼𝑚𝑖𝑛 = 𝐼𝑛 𝑥 0.8 = 6 x 0.8 = 4.80
- Índice de regulación máximo.
𝐼𝑚𝑎𝑥 = 𝐼𝑛 + 0.8 = 6 + 0.8 = 6.80
Con estos datos, seleccionaremos el relé.
Normalizado, tenemos el relé térmico diferencial con rango de 5.5 – 8.0.
Es importante señalar también que los relés electrónicos tienen un rango de
regulación más amplio( consultar manuales de fabricantes).
5.- Selección de conductores de alimentación del tablero al
motor.
Para seleccionar los conductores, se recomienda aplicar dos
métodos:
Por capacidad de corriente y por caída de tensión.
Del motor al tablero de control irán 04 conductores (03 conductores de alimentación y
01 de protección), de igual sección. La sección mínima permitida para fuerza motriz es
del conductor N° 14 AWG (2.08 mm2).
Cálculo por capacidad de corriente:
Observando la tabla N° 01, de conductores tipo THW, tenemos una capacidad de
corriente de 15 A para instalación en tubo, que corresponde a un conductor N° 14
AWG.
A este valor se le aplica los factores de corrección por temperatura y por
agrupamiento de conductores en tubo ( Tablas N° 02 y 03).
15 𝑥 0.88 𝑥 0.8 = 10.56 A
El valor obtenido (10.56 A) es mayor que la corriente consumida por el motor a plena
carga (6.0 A).
Cálculo por caída de tensión:
La caída de tensión máxima permitida es del 2% de la tensión
de línea.
%𝛥𝑉 =
Donde:
%𝛥𝑉
S
𝐼𝑑
L
𝑐𝑜𝑠φ
V
0.0309 𝑥 𝐼𝑑 𝑥 𝐿 𝑥 𝑐𝑜𝑠φ
𝑆𝑥𝑉
: Caída de tensión máxima (%).
: Sección del conductor en (mm2).
: Intensidad de diseño en (A).
: Longitud de la instalación en (m).
: Factor de potencia.
: Tensión de línea en (V).
𝑥 100
𝐼𝑑 = 𝐼𝑛 𝑥 1.25 = 6 𝑥 1.25 = 7.5 A
Tomaremos como referencia el conductor que se obtuvo en el cálculo por capacidad de
corriente: Conductor N° 14 AWG, Tipo THW, Sección 2.08 mm2. (Tabla N° 01).
%𝛥𝑉 =
0.0309 𝑥 7.5 𝑥 50 𝑥 0.9
2.08 𝑥 220
𝑥 100 = 1.367 % < 2%
Por lo tanto, el conductor seleccionado para instalar el motor es el N° 14 AWG, , Tipo
THW. El conductor de protección (PE) también será del mismo calibre.
6.- Selección de la tubería de canalización.
El diámetro de la tubería la obtenemos de la Tabla N° 04.
Para 04 conductores N° 14 AWG le corresponde un diámetro de tubo de 1/2“ PVC SAP.
Cálculo de la energía consumida anual:
Las horas de operación al año son 7200 h.
La potencia consumida por el motor es 2.5 hp.
La energía consumida al año es:
2.5 ℎ𝑝 𝑥
0.746 𝑘𝑊
𝑥
1 ℎ𝑝
7200 ℎ/𝑎ñ𝑜 = 13428 kW-h/año
El costo de la energía activa consumida al año es:
13428 kW-h 𝑥
𝑈𝑆$ 0.15
1 𝑘𝑊−ℎ
= 𝑈𝑆$ 2014.20/año
RESUMEN DE RESULTADOS
Potencia
Requerida
2.50 hp
Sección de
conductor
2.08 mm2
Energía
Consumida
13428 kW-h
Costo de
Energía
US$ 2014.20/año
TABLAS EMPLEADAS EN INSTALACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS
TABLAS EMPLEADAS EN INSTALACIÓN DE MOTORES ELÉCTRICOS
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
ING. GARY RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ
Copyright © Agosto de 2023 por TECSUP