Cal Culo Car Gas

1

TESIS HERIBERTO SALVADOR CASTRO

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA

MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD ZACATENCO

TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO ELECTRICISTA PRESENTA:

HERIBERTO SALVADOR CASTRO

MÉXICO D. F. A 11 DE NOVIEMBRE DE 2009

“CALCULO DE LAS CARGAS Y SELECCIÓN DEL CONDUCTOR MAS

ADECUADO PARA UN EDIFICIO GUBERNAMENTAL”

2


INTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL “ADOLFO LOPEZ MATEOS”

TEMA DE TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO ELECTRICISTA

POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN TESIS Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

DEBERÁ(N) DESARROLLAR C. HERIBERTO SALVADOR CASTRO

“CÁLCULO DE LAS CARGAS Y SELECCIÓN DEL CONDUCTOR MAS

ADECUADO PARA UN EDIFICIO GUBERNAMENTAL ”

DETERMINAR EL CALIBRE DEL CONDUCTOR EN BASE A LAS CARGAS INSTALADAS

PARA UNA OPTIMA EFICIENCIA DE ACUERDO A LA NORMATIVIDAD VIGENTE PARA

UN EDIFICIO GUBERNAMENTAL.

INTRODUCCIÓN

1. CONSIDERACIONES GENERALES DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE

POTENCIA

2. DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

3. ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS

4. ESTUDIO DE CARGAS DEL EDIFICIO

5. SELECCIÓN DE PROTECCIONES, CALIBRE DE CONDUCTOR Y

CANALIZACIÓN

6. PRUEBAS AL TRANSFORMADOR Y A LOS ALIMENTADORES PRIMARIOS Y

SECUNDARIOS

7. EVALUACION DE COSTOS

CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES

México D. F. a 11 de Noviembre de 2009.

ING. ISRAEL CAMACHO RODRIGUEZ ING. DANIEL ANTONIO MATA JIMENEZ

ING. JORGE HERRERA AYALA

JEFE DEL DEPARTAMENTO ACADEMICO DE

INGENIERIA ELECTRICA

3


DEDICATORIA Y AGRADECIMIENTOS

PRIMERAMENTE A DIOS,

POR DARME EL VALOR, LA INTELIGENCIA Y LA FUERZA PARA CUMPLIR

MIS METAS Y OBJETIVOS, POR MI FAMILIA Y POR TODO LO QUE ME HA DADO.

A MIS PADRES,

POR QUE SIEMPRE ME INCULCARON EL ESTUDIO Y LA SUPERACION PERSONAL.

A MI TIO MELQUIADES SALVADOR,

POR SUS CONSEJOS Y SU APOYO INCONDICIONAL PARA CONCLUIR MIS ESTUDIOS.

A MI ABUELO HERIBERTO SALVADOR,

POR QUE GRACIAS A EL TUVE LA FUERZA PARA SEGUIR ADELANTE.

A MI ESPOSA,

POR TODO SU APOYO DURANTE MIS ESTUDIOS,

SU COMPRENSION Y EL AMOR BRINDADO EN LOS MOMENTOS MÁS DIFÍCILES.

A MIS HIJOS,

PARA QUE NUNCA OLVIDEN, QUE EL ESTUDIO

Y EL CONOCIMIENTO, ES LA BASE DEL ÉXITO Y LA HERENCIA

MÁS GRANDE, QUE UN PADRE LES PUEDE DAR A SUS HIJOS.

4


CONTENIDO

PROLOGO……………………………………………………………………...……….. 06

OBJETIVO…………………………………………………………………………….… 07

INTRODUCCIÓN………………………………………………………….…………… 08

INDICE

CAPITULO 1.

CONSIDERACIONES GENERALES DE

LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA ………………………………...…… 13

1.1 Función de los sistemas eléctricos de potencia ……………………………………... 13

1.2 Representación y definición de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP)………….. 14

1.3 Características fundamentales que influyen sobre

la generación y transporte de la energía eléctrica ………………………………… 17

CAPITULO 2.

DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS….... 20

2.1 Elementos constitutivos de una subestación………………………………………… 21

2.2 Transformador………………………………………………………………………. 21

2.2.1 Elementos que constituyen un transformador………………………….…. 22

2.2.2 Clasificación de Transformadores………………………….…………...… 23

2.2.3 Conexión de transformadores………………………………………….….. 24

2.2.4 Puesta en servicio y mantenimiento de transformadores…………….…… 26

2.3 Interruptores………………………………………………………………………… 26

2.3.1 Interruptor de Potencia …………………………………………………..... 27

2.3.2 Interruptores de bajo voltaje………………………………….…………… 32

2.3.3 Interrupción de circuitos en líneas inductivas…………………….………. 35

2.3.4 Interrupción de circuitos capacitivos…………………………………….... 36

2.4 Restaurador y Seccionadores………………………………………………………... 36

2.4.1 Operación de un restaurador ……………………………………….……... 37

2.4.2 Cuchillas de operación con carga (Seccionador)………………….………. 39

2.5 Cuchillas fusible…………………………………………………………………..… 39

2.5.1 Clasificación de cuchillas desconectadoras………………………….…..... 40

2.6 Apartarrayos………………………………………………………………………… 43

2.7 Tableros duplex de control………………………………………………………….. 45

2.7.1 Tableros principales de distribución……………………………….……… 46

2.7.2 Tableros secundarios de distribución……………………………………... 47

2.7.3 Centros de control de motores……………………………………………. 48

2.8 Condensadores………………………………………………………………………. 48

2.8.1Experimentación de la carga-descarga del condensador…….…………….. 49

2.9 Transformadores para instrumento …………………………………………………. 50

2.9.1 Transformadores de corriente…………………………………………...… 51

2.9.2 Transformadores de potencial……………………………………………... 51

CAPITULO 3.

ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS…………………………... 53

3.1 Elementos para el diseño eléctrico ………………………………………………….. 54

5


3.2 Alimentadores, subalimentadores, circuitos derivados y tableros…………………... 57

3.2.1 Circuitos derivados para alumbrado …………….……………….…….… 57

3.3 Conductores y canalizaciones eléctricas………………………….………….…….… 60

3.3.1 Conductores eléctricos…………………………………………….……….. 61

3.3.2 Canalizaciones eléctricas…………………………….….…….……………. 65

3.3.3 Cajas de conexiones………………………………..………........…………. 69

3.3.4 Conectores y accesorios en las instalaciones eléctricas………….….….…. 70

3.4 Planeación de las instalaciones eléctricas…………………………………...………. 71

3.4.1 Planeación de instalaciones eléctricas residenciales....………………….…. 71

3.4.2 Planeación de instalaciones eléctricas comerciales…………..…………….. 72

3.4.3 Planeación de instalaciones eléctricas industriales……….…..……………. 73

3.5 Calculo de los conductores por caída de voltaje ……………..………………...…… 74

3.6 Utilización recomendable de los sistemas de distribución………………….………. 79

3.7 Sistemas de distribución en baja tensión ……………………………………..……… 80

CAPITULO 4

ESTUDIO DE CARGAS DEL EDIFICIO ……………………………….…….………. 81

CAPITULO 5

SELECCIÓN DE PROTECCIONES, CALIBRE

DE CONDUCTOR Y CANALIZACION………………………………………………..110

Cálculo de protección y alimentador en media tensión (23,000V)…………………….....111

Cálculo de protecciones y calibre de conductores

en baja tensión para tableros de fuerza y alumbrado…………………………………..…112

CAPITULO 6

PRUEBAS AL TRANSFORMADOR Y

A LOS ALIMENTADORES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS………………….…….135

6.1 Pruebas de aceptación a cables de energía……..………………..................................136

6.1.1 Prueba de Rigidez Dieléctrica (HI POT)

a cables XLP de media tensión……………………………………….……136

6.1.2 Prueba de Resistencia de Aislamiento (MEGGER)

Acometida a 23 kV de la Subestación Eléctrica Receptora

Principal a Subestación del Edificio Gubernamental…….……………..…..138


Alimentadores Generales en Baja tensión………………………..................139

6.2 Prueba de resistencia de aislamiento al transformador (MEGGER)…..…………..….141

6.3 Prueba de relación de transformación (TTR) ………………….…………….……..144

CAPITULO 7

7.1 Evaluación de costos…………………………………….……………………..……..146

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES….…………………….…………………149

BIBLIOGRAFIA….………………………………………………………………………151

ANEXO:

A. Planos.....................................................................................................152

B. Equipamiento Subestacion....................................................................157

C. Pruebas .................................................................................................159

6


PROLOGO

La ingeniería desarrollada en la presente tesis, tiene como finalidad primordial la de

exponer el procedimiento básico para la elaboración de un Proyecto de Ingeniería Eléctrica

de un Edificio Administrativo Gubernamental, el cual en forma general puede ser utilizado

para cualquier Edificio Administrativo.

Para la elaboración del proyecto es necesario contar con la mayor información posible del

inmueble, de la ubicación de las diferentes áreas que integran el edificio (área de oficinas,

site de computo, áreas exteriores, cuarto de maquinas y Subestación Eléctrica Derivada) y

de cualquier información adicional que permita tener una idea total del proyecto, y en esa

medida, poder proponer los materiales adecuados y equipos a utilizar en la ejecución de

dicha instalación eléctrica; los cuales deben ser de la mejor calidad y de las marcas mas

reconocidas comercialmente en el mercado.

Lo anterior permitirá desarrollar una ingeniería los mas apegada a las condiciones

requeridas por el cliente, con la finalidad de obtener las cargas instaladas totales para no

sobredimensionar tanto los alimentadores como las protecciones termomagnéticas y en esa

medida seleccionar adecuadamente los tableros de distribución, transformador y

subestación eléctrica.

En el análisis no debemos perder de vista jamás, la protección de la vida y la propiedad de

las personas contra riesgos que presenta el uso y suministro de la energía eléctrica ya que

son lo mas importante y lo primero. Tomando en cuenta siempre los requisitos mínimos

de seguridad que nos marcan las Normas Técnicas de Instalación Eléctrica para llevar

acabo un diseño eléctrico.

7


OBJETIVO:

DETERMINAR EL CALIBRE DEL

CONDUCTOR EN BASE A LAS CARGAS

INSTALADAS PARA UNA OPTIMA

EFICIENCIA DE ACUERDO A LA

NORMATIVIDAD VIGENTE PARA UN

EDIFICIO GUBERNAMENTAL.

8


INTRODUCCION

9


INTRODUCCIÓN

LA ELECTRICIDAD EN MÉXICO

La generación de energía eléctrica se inició en México a fines del siglo XIX. La primera

planta generadora que se instaló (1879) en el país estuvo en León, Guanajuato, y

era utilizada por la fábrica textil “La Americana”. Para 1889 operaba la primera planta

hidroeléctrica en Batopilas, Chihuahua; la cual extendió sus redes de distribución hacia

mercados urbanos y comerciales donde la población era de mayor capacidad económica.

A partir de entonces, algunas compañías internacionales con gran capacidad vinieron a

crear filiales: The Mexican Light and Power Company, de origen canadiense (en el centro

del país), el consorcio The American and Foreign Power Company (con tres sistemas

interconectados en el norte de México) y la Compañía Eléctrica de Chapala (en el

occidente).

Al iniciarse el siglo XX, México contaba con una capacidad de 31.0 MW, propiedad de

empresas privadas. Para 1910 eran 50.0 MW, de los cuales 80% lo generaba The Mexican

Light and Power Company, con el primer gran proyecto hidroeléctrico: la planta Necaxa,

en Puebla.

En ese período se comenzó el primer esfuerzo para ordenar la industria eléctrica con la

creación de la Comisión Nacional para el Fomento y Control de la Industria de Generación

y Fuerza, conocida posteriormente como Comisión Nacional de Fuerza Motriz. Y fue hasta

el 2 de diciembre de 1933, cuando se decretó integrar la Comisión Federal de Electricidad.

Cuatro años después, el 14 de agosto de 1937, CFE entró en operación formal. En ese

momento, la capacidad instalada en el país era de 629.0 MW.

Los primeros proyectos de generación de energía eléctrica de CFE se realizaron en

Teloloapan, Guerrero; Pátzcuaro, Michoacán; Suchiate y Xía, en Oaxaca, y Ures y Altar, en

Sonora; el primer gran proyecto hidroeléctrico se inició en 1938 con la construcción de los

canales, caminos y carreteras de lo que después se convirtió en el Sistema Hidroeléctrico

Ixtapantongo, en el Estado de México, que posteriormente fue nombrado Sistema

Hidroeléctrico Miguel Alemán. En 1938, Comisión tenía apenas una capacidad de 64 kW,

misma que, en ocho años, aumentó hasta alcanzar 45,594 kW.

Para 1960 la CFE aportaba 54% de los 2,308 MW de capacidad instalada; la Mexican

Light, 25%; la American and Foreign, 12%, y el resto de las compañías, 9%. A partir de

entonces, se comenzó a integrar el Sistema Eléctrico Nacional, extendiendo la cobertura del

suministro y acelerando la industrialización. El Estado mexicano adquirió los bienes e

instalaciones de las compañías privadas, las cuales operaban con serias deficiencias por la

falta de inversión y los problemas laborales.

10


En poco más de 20 años, nuestra empresa había cumplido uno de sus más importantes

cometidos: ser la entidad rectora en la generación de energía eléctrica. En esa década, la

inversión pública se destinó en más de 50% a obras de infraestructura. Se construyeron

importantes centros generadores, entre ellos los de Infiernillo y Temascal. También se

instalaron plantas generadoras, alcanzando, en 1971, una capacidad instalada de 7,874 MW.

Luego, unificó la frecuencia a 60 Hertz e integró los sistemas de transmisión en el Sistema

Interconectado Nacional.

Actualmente, la capacidad instalada en el país es de 49,931 MW*, de los cuales 44.87%

corresponde a generación termoeléctrica de CFE; 22.95% a *productores independientes de

energía (PIE); 22.14% a hidroelectricidad; 5.21% a centrales carboeléctricas; 1.93% a

geotérmica; 2.73% a nucleoeléctrica, y 0.17% a eoloeléctrica.

Otro rubro se refiere a la red de transmisión de electricidad, el cual se compone de 49,012

kilómetros de líneas de 400, 230 y 161 kV; 353 subestaciones de potencia con una

capacidad de 143,960 MVA, y 47,283 kilómetros de líneas de subtransmisión de 138 kV y

tensiones menores. Por su parte, el sistema de distribución (que también estaba en ceros en

1937) cuenta actualmente con 1,649 subestaciones con 44,140 MVA de capacidad; 7,292

circuitos de distribución con una longitud de 388,076 kilómetros; 1,063,333

transformadores de distribución con una capacidad de 35,097 MVA; 246,106 kilómetros de

líneas secundarias de baja tensión y 660,874 kilómetros de acometidas. Actualmente

136,747 localidades tienen electricidad.

IMPORTANCIA DEL CALIBRE DE CONDUCTOR Y DEL CORRECTO

DIMENSIONAMIENTO DE LAS PROTECCIONES ELÉCTRICAS.

Instalar un conductor del calibre correcto e incluso mayor que el mínimo requerido por las

normas eléctricas, incrementa la eficiencia en el uso de la energía eléctrica. Al seleccionar

el calibre correcto de conductor se reducen las pérdidas de potencia eléctrica y aumenta el

ahorro en el gasto de la energía, así mismo disminuyen las perdidas por calor, aumenta la

flexibilidad de la instalación y se tiene mayor eficiencia en la carga eléctrica. Cuando se

genera menos calor se reduce el requerimiento de energía de ventiladores, motores y

sistemas de aire acondicionado.

Por otro lado, la electricidad es elemento facilitador de la vida de las personas, pero al

mismo tiempo, puede ser causa de accidentes e incluso de muerte si no se respetan los

procedimientos para su manejo eficiente. Por eso es de gran importancia el conocimiento

que los profesionales eléctricos tengan sobre el correcto dimensionamiento y utilización de

las protecciones eléctricas, para la seguridad de los bienes y los usuarios a los que servirá

una instalación determinada.

Cualquier instalación eléctrica debe estar provista de protecciones, cuyo objetivo es reducir

al máximo los efectos producidos por un cortocircuito o una sobrecarga. Para que esto sea

posible, las protecciones deben ser dimensionadas adecuadamente según las características

11


del circuito. Las protecciones más comunes que existen son los llamados fusibles o

disyuntores magneto-térmicos.

La selectividad de las protecciones es un concepto de extraordinaria importancia, el cual

lamentablemente, no es de aplicación frecuente por parte de los proyectistas en la industria

de la construcción eléctrica.

Salvo en instalaciones muy elementales, hay siempre dos o más protecciones conectadas en

serie entre el punto de alimentación y los posibles puntos de falla. Para delimitar la falla a

la menor área posible, de modo que las perturbación que ella introduzca al resto de la

instalación sean mínimas, la protección que este más próxima al punto de la falla debe

operar primero y, si esta, por cualquier motivo, no opera dentro de su tiempo normal, la que

sigue inmediatamente detrás deberá hacerlo y así sucesivamente. Vale decir, debe haber un

funcionamiento escalonado que partiendo desde el punto de falla debe ir acercándose al

punto de alimentación, si es que ello fuese necesario. Las protecciones deberán entonces

elegirse y regularse, de acuerdo a sus curvas características de modo que operen frente a

cualquier eventualidad en la forma descrita. Cuando ello se consigue que las protecciones

sean selectivas y el estudio que se ha hecho para conseguirlo se denomina coordinación de

protecciones.

CONTENIDO DEL TRABAJO

A continuación se comenta en forma sucinta el contenido de esta tesis, que tiene como

finalidad obtener mi título profesional de ingeniero electricista, si es aprobada en el examen

profesional.

El primer capítulo, define y muestra un esquema general de un sistema eléctrico de

potencia. Así como las características principales que influyen sobre la generación y

transporte de la energía eléctrica.

El segundo capítulo, define y muestra la clasificación de los elementos constitutivos de las

subestaciones eléctricas (transformador, interruptor, restaurador y seccionadores, cuchillas,

Apartarrayos, condensadores y transformadores de instrumento.

El tercer capítulo, habla de los elementos que intervienen en las instalaciones para el diseño

eléctrico, alimentadores, subalimentadores, circuitos derivados, tableros y canalizaciones

eléctricas.

En el cuarto capítulo se realiza un estudio de las cargas instaladas en el edificio.

El quinto capítulo, muestra el cálculo de las protecciones, el calibre del conductor y las

canalizaciones eléctricas.

El sexto capítulo muestra, las pruebas realizadas a los cables de energía y al transformador.

En el séptimo capítulo se muestra la evaluación de costo.

12


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 1

INTRODUCCION A LOS

SISTEMAS ELÉCTRICOS DE

POTENCIA

13


CAPITULO 1.

CONSIDERACIONES GENERALES DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE

POTENCIA

De todas las formas de energía conocidas en la actualidad, la que más se emplea para la

economía de cualquier nación, es la energía eléctrica.

La posibilidad de explotar distintos tipos de fuentes de energía como corrientes de ríos,

combustóleo, gas, uranio, carbón, la fuerza de los mares y vientos, geiser, etc. de sitios

alejados de los centros de consumo, hace posible que la energía eléctrica se transmita a

grandes distancias, lo que resulta relativamente económico, ya que es necesaria en la gran

mayoría de procesos de producción de la sociedad actual.

Sin embargo para que se cumpla lo anterior es indispensable disponer un sistema

interconectado mediante el cual nos sea posible generar la energía, transportarla y

distribuirla a todos los usuarios en forma eficaz, segura y con calidad. A este sistema lo

llamamos sistema eléctrico de potencia (SEP). En este sistema la energía eléctrica, desde su

generación hasta su entrega en los puntos de consumo, pasa por diferentes etapas de

adaptación, transformación y maniobra. Para la correcta operación del sistema son

necesarios equipos que sean capaces de transformar regular, maniobrar y proteger.

1.1 Función de los sistemas eléctricos de potencia

Las centrales generadoras se construyen de tal forma, que por las características del terreno

se adaptan para su mejor funcionamiento, rendimiento y rentabilidad.

Actualmente los sistemas operan con energía eléctrica en forma de corriente alterna

trifásica, esto debido a su facilidad para transformarse en comparación con la corriente

directa. A parte de que requiere menos niveles de aislamiento que la corriente directa lo

que implica ahorro en aislamiento y en general equipos menos bromosos. Otra razón para el

uso de corriente alterna trifásica es la simplicidad de los generadores y transformadores que

trabajan con este tipo de corriente, así mismo resulta también más sencilla y económica la

transmisión y distribución de este tipo de corriente.

Por razones técnicas, las tensiones de generación en las centrales generadoras son

relativamente bajos en relación con las tensiones de transmisión, por lo que si la energía

eléctrica se va a transportar a grandes distancias estos voltajes de generación resultarían

antieconómicos debido a que se tendría gran caída de voltajes. Otra de las ventajas

derivadas de transportar la energía eléctrica a valores altos tensión y en consecuencia

valores reducidos de corriente, es el ahorro económico que implica poder utilizar cables con

menor sección transversal o calibre. Pues para la misma potencia a transportar pero a

menores valores tensión seria necesario conductores de mayor calibre, más costosos para

14


transmitir energía con valores más altos de corriente. Por ejemplo, si se va a transmitir

energía eléctrica de una central generadora a un centro de consumo que esta situado a 1000

km de distancia, será necesario elevar el voltaje de generación que supondremos de 13.8 kV

a otro de transmisión mas conveniente que asumimos sea de 110 kV, como se ilustra en la

figura 1.1

Figura 1.1

Para poder elevar el voltaje de generación de 13.8 kV al de transmisión de 110 kV es

necesario emplear una S.E. “A” (ver figura 1.2).

Figura 1.2

Suponiendo que la caída de tensión en la línea de transmisión fuera cero volts, tendríamos

en el centro de consumo 110 kV. Es claro que este voltaje no es posible emplearlo en

instalaciones industriales y aun menos en comerciales y residenciales, de donde se

desprende la necesidad de reducir el voltaje de transmisión de 110 kV a otro y otros más

convenientes de distribución en centros urbanos de consumo. Por tal razón, será necesario

emplear otra subestación eléctrica B, como se ilustra en la figura 1.3

Figura 1.3

1.2 Representación y definición de un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP)

Un sistema eléctrico de potencia (SEP), es un conjunto de elementos componentes y

dispositivos eléctricos interconectados diseñados para transmitir y distribuir la energía

eléctrica producida por los generadores hasta los lugares de consumo.

Esta energía se debe distribuir con calidad a los usuarios, los principales índices son:

confiabilidad del servicio, desviaciones de la frecuencia, desviaciones y fluctuaciones de

tensión, distorsión de la onda de tensión y corriente, por último asimetría de las tensiones

trifásicas.

GCENTRO

DE

CONTROL

CENTRAL

GENERADORA

13.8 KV

GCENTRO

DE

CONTROL

1000 KM110 KV

SE

110 KV

GCENTRO

DE

CONTROL

1000 KM110 KV

SE

110 KV

SELINEA DE TRANSMISION

15


Elementos principales de un sistema eléctrico de potencia (SEP): Planta generadora,

Subestación eléctrica de potencia, Líneas de transmisión, Subestación eléctrica de

distribución, Redes de distribución y los Centros de carga o consumo, como se ilustra en la

figura 1.4

Figura 1.4 Elementos principales de un sistema eléctrico de potencia.

Generación: es un conjunto de elementos que convierten energía primaria en energía

eléctrica. Habitualmente las tensiones de generación oscilan entre 3 y 23 kV y dependiendo

de la fuente primaria de energía se pueden clasificar en:

Centrales hidroeléctricas

Centrales termoeléctricas

Centrales geotermoeléctricas

Centrales nucleoeléctricas

Centrales de ciclo combinado

Centrales de turbo-gas

Centrales eólicas

Centrales solares

Transmisión: constituyen los eslabones de conexión entre las centrales generadoras y redes

de distribución. El sistema de transmisión está compuesto por dos diferentes redes con

objetivos funcionales definidos.

A) Red de transmisión troncal

B) Red de subtransmisión

16


La primera está formada por instalaciones de transmisión entre 161 kV y 400 kV. Al

finalizar julio del 2009 esta red alcanzo una longitud de 49,051 km de Líneas de

Transmisión en 161 kV, 230 kV y 400 kV. La segunda utiliza tensiones de transmisión de

69 kV, 85 kV, 115 kV y 38 kV, a julio de 2009, la longitud de estas líneas fue de 46,360

km, respectivamente.

Distribución: una red de distribución es el conjunto de instalaciones que conectan las

cargas aisladas de una zona determinada con las líneas de transmisión, en niveles de 34.5,

23, 13.8, 6.6, 4.16, 2.4 kV y baja tensión, a julio de 2009, la longitud de estas líneas fue

de 637,055 km, la red de distribución está constituida por dos diferentes redes.

Redes de distribución en Media Tensión (2.4 kV a 34.5 kV)

Redes de distribución de Baja tensión (220 V entre fases)

En la figura 1.5 se muestra un esquema general de un sistema eléctrico de potencia.

Figura 1.5 Sistema Eléctrico de Potencia

a) Subsistema de generación

b) Subestaciones elevadoras

c) Líneas de transmisión

d) Subestaciones reductoras

e) Red de subtransmisión

f) Subestaciones de distribución

g) Redes de distribución en media tensión

h) Bancos de transformación

i) Redes de distribución en baja tensión

Aunque se procura evitar en todo lo posible el empleo del argot profesional, será necesario

recurrir a ciertos términos:

Sistema. Se utiliza para describir la red eléctrica completa, los generadores, las cargas y los

motores que accionan a aquellos.

G

a) b) c) d) e) f) g) h) i)

G

17


Carga. Esta expresión puede utilizarse en distintos sentidos; para indicar un dispositivo o

reunión de dispositivos que consumen electricidad; para indicar la energía necesaria para un

determinado circuito de suministro de energía; la potencia o corriente que pasa a través de

una línea o maquina.

Barra De Distribución. Conexión eléctrica de impedancia cero que une varios aparatos o

elementos tales como líneas, cargas, etc. Con frecuencia tiene la forma real de una barra de

cobre o aluminio.

Conexión A Tierra. La conexión de un conductor o armazón de un dispositivo al cuerpo

principal de la tierra. Debe hacerse de tal manera que la resistencia entre el aparato y la

tierra este por debajo de ciertos límites prescritos. Exige con frecuencia enterrar conjuntos

grandes de varias conductoras en tierra y el empleo de conectores de área de sección recta

grande.

Avería. Consiste en un mal funcionamiento de la red normalmente debido a corto circuito

de dos conductores o de un conductor activo que se conecta con la tierra.

Seguridad de suministro. Debe tenerse en cuenta que hay que asegurar la continuidad de

suministro a los consumidores aunque estén fuera de funcionamiento ciertos aparatos de la

central. Normalmente se utilizan dos circuitos en paralelo y se dice que un sistema es

seguro cuando está asegurada la continuidad. Es evidentemente el tema de principal

prioridad en el diseño y funcionamiento.

1.3 Características fundamentales que influyen sobre la generación y transporte de la

energía eléctrica.

Existen tres características fundamentales en la generación de la energía eléctrica que,

aunque resultan evidentes, tienen una profunda influencia sobre la forma en que se produce

técnicamente. Estas características son las siguientes:

a) La electricidad, a diferencia del gas y del agua, no puede almacenarse y el

suministrador o fabricante tiene poco control sobre su consumo o carga en cualquier

instante. Los técnicos de control tienen que procurar mantener la salida de los

generadores de modo que sea igual a la carga conectada para la tensión y frecuencia

especificada; la dificultad de esta tarea resulta evidente a partir de un estudio de una

curva de carga diaria. Se verá que la carga se compone básicamente de una

componente constante, conocida como carga base, más picos que dependen de la

hora del día, de los programas de televisión populares y de otros factores.

b) Existe un incremento continuo de la demanda de esta energía que equivale

aproximadamente a duplicar su demanda cada diez años. Esto se aplica a la mayor

parte de los países, aunque en algunos países subdesarrollados esta proporción es

incluso más elevada. Así pues, se produce un proceso grande y continúo de

adicionar al sistema más centros de producción. Por lo tanto, las redes deben

18


desarrollarse a lo largo de los años y no deben planificarse de un modo definitivo

para quedar invariables en el futuro.

c) La distribución y naturaleza del combustible disponible. Este aspecto es de gran

interés puesto que el carbón se obtiene en minas que están situadas en zonas

normalmente alejadas de los centros de consumo principales; la energía

hidroeléctrica también se acostumbra obtener en lugares remotos de los centros de

carga fundamentales. Estas dos son las fuentes convencionales de energía en la

mayoría de los países y el problema de fijar donde se sitúa la estación generadora y

la distancia de transporte es un problema de economía. Hoy en día el uso creciente

de combustibles líquidos derivados del petróleo y de la energía nuclear tiende a

modificar el esquema existente de fuentes de suministro de energía.

Un aspecto adicional de naturaleza diferente que resulta cada día más importante, es el de

su influencia sobre el paisaje. Existen presiones de la opinión pública en contra de la

proliferación de líneas aéreas que se produce cuando aumenta de modo constante la

demanda de electricidad. Aunque la elevación de tensiones de suministro aumenta

sustancialmente la energía transportada en cada línea aérea, el número de líneas va

creciendo rápidamente y pareciera lógico que partes limitadas de la red estuvieran

enterradas a pesar de su costo mucho más elevado. Estos cables subterráneos se instalarían

además de los utilizados normalmente en las zonas edificadas. En el caso de distancias

relativamente pequeñas es factible utilizar corriente alterna de alta tensión con cables

subterráneos, pero en el caso de distancias más largas habrá de utilizarse corrientes

continuas a tensiones elevadas.

19


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 2

DEFINICION Y CLASIFICACION

DE LAS SUBESTACIONES

ELECTRICAS

20


CAPITULO 2.

DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

En el empleo de la energía eléctrica, ya sea para fines industriales, comerciales o de uso

residencial, interviene una gran cantidad de máquina y equipo eléctrico.

Un conjunto de equipo eléctrico utilizado para un fin determinado se le conoce con el

nombre de subestación eléctrica.

Subestación. Es un conjunto de elementos o dispositivos que permiten cambiar las

características de energía eléctrica (voltaje, corriente, frecuencia, etc.), tipo C.A. a C.C., o

bien conservarle dentro de ciertas características.

Su función es interconectar líneas de transmisión de distintas centrales generadoras,

transformar los niveles de voltaje para su transmisión o consumo.

Clasificación de las subestaciones eléctricas

a) Por su operación.

1. Corriente alterna

2. Corriente continúa

b) Por su servicio

c) Por su construcción

1. Tipo intemperie

2. Tipo interior

3. Tipo blindado

Elevadoras

Receptoras reductoras

De enlace o distribución

De switcheo o de maniobra

Convertidoras o

Rectificadoras

Primarias

Elevadoras

Distribuidoras

De enlace

Convertidoras o

Rectificadoras

Secundarias

Reductoras

Elevadoras

21


2.1 Elementos constitutivos de una subestación

Los elementos que constituyen una subestación se pueden clasificar en elementos

principales y elementos secundarios.

Elementos principales

1. Transformador

2. Interruptor de potencia

3. Restaurador y seccionadores

4. Cuchillas fusible

5. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba

6. Apartarrayos

7. Tableros duplex de control

8. Condensadores

9. Transformadores de instrumento

Elementos secundarios

1. Cables de potencia

2. Cables de control

3. Alumbrado

4. Estructura

5. Herrajes

6. Equipo contra incendio

7. Equipo de filtrado de aceite

8. Sistema de tierras

9. Carrier

10. Intercomunicación

11. Trincheras, ductos, conducto, drenajes

12. Cercas

2.2 Transformador

Un transformador es un dispositivo que:

a) Transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia

constante.

b) Lo hace bajo el principio de inducción electromagnética.

c) Tiene circuitos eléctricos que están eslabonados magnéticamente y aislados

eléctricamente.

d) Usualmente lo hace con un cambio de voltaje, aunque esto no es necesario.

22


Diagrama elemental de un transformador Figura 2.1

2.2.1 Elementos que constituyen un transformador

1. Núcleo de circuito magnético

2. Devanados

3. Aislamiento

4. Aislantes

5. Tanque o recipiente

6. Boquillas

7. Ganchos de sujeción

8. Válvula de carga de aceite

9. Válvula de drenaje

10. Tanque conservador

11. Tubos radiadores

12. Base para rolar

13. Placa de tierra

14. Placa de características

15. Termómetro

16. Manómetro

17. Cambiador de derivaciones o taps

VP

I1 I2

N1 N2

DIAGRAMA ELEMENTAL DE UN TRANSFORMADOR

23


Figura 2.2 Transformador de potencia

2.2.2 Clasificación de Transformadores

Los transformadores se pueden clasificar por:

a) La forma de su núcleo.

1. Tipo columnas

2. Tipo acorazado

3. Tipo envolvente

4. Tipo radial

b) Por el numero de fases

1. Monofásico

2. Trifásico

c) Por el numero de devanados

1. Dos devanados

2. Tres devanados

d) Por el medio refrigerante

1. Aire

2. Aceite

3. Liquido inerte

e) Por el tipo de enfriamiento

1. Enfriamiento OA

2. Enfriamiento OW

3. Enfriamiento OW/A

24


4. Enfriamiento OA/AF

5. Enfriamiento OA/FA/FA

6. Enfriamiento FOA

7. Enfriamiento OA/FA/FOA

8. Enfriamiento FOW

9. Enfriamiento A/A

10. Enfriamiento AA/FA

f) Por la regulación

a) Regulación fija

b) Regulación variable con carga

c) Regulación variable sin carga

g) Por la operación

1. De potencia

2. Distribución

3. De instrumento

4. De horno eléctrico

5. De ferrocarril

2.2.3 Conexión de transformadores

Conexión delta-delta

La conexión delta-delta en transformadores trifásicos se emplea normalmente en lugares

donde existen tensiones relativamente bajas; en sistemas de distribución se utiliza para

alimentar cargas trifásicas a tres hilos.

Conexión delta-delta. Figura 2.3

Conexión delta-estrella

Esta conexión se emplea en aquellos sistemas de transmisión en que es necesario elevar

voltajes de generación. En sistemas de distribución es conveniente su uso debido a que se

pueden tener dos voltajes diferentes (entre fase y neutro). H1 H2 H3

1 3 5

2 4 6

H2

H1 H3

2 3

1

6 5

4

25


Conexión estrella-estrella

Esta conexión se emplea en tensiones muy elevadas, ya que se disminuye la cantidad de

aislamiento. Tiene la desventaja de no presentar oposición a las armónicas impares; en

cambio pueden conectarse a hilos de retorno.

Conexión estrella-delta

Se utiliza esta conexión en los sistemas de transmisión de la subestación receptora cuya

función es reducir voltajes. En sistemas de distribución es poco usual; se emplea en algunas

ocasiones para distribución rural a 20 kV.

Conexión estrella-delta. Figura 2.4

Conexión delta abierta-delta abierta

Esta puede considerarse como una conexión de emergencia en transformadores trifásicos,

ya que si en un transformador se quema o sufre una avería cualquiera de sus fases, se puede

seguir alimentando carga trifásica operando el transformador a dos fases, solo que su

capacidad disminuye a 58.8% aproximadamente.

Los transformadores trifásicos en V-V se emplean en sistemas de baja capacidad y

usualmente operan como auto transformadores.

Conexión delta abierta-delta abierta. Figura 2.5

6 4 2

5 31

H3H2H1 X2

X1 X3

H1 H2

H3

2 3

1

6 5

4

1

26

5

4

3

X1 X2 X3

2 4 6

1 3 5

H1 H2 H3

1 3

2 4

2 3

1 4

X1 X2 X3

H2

H1 H3

2 3

1 4

X2

X1 X3

2 3

1 4

26


2.2.4 Puesta en servicio y mantenimiento de transformadores

Antes de poner en operación un transformador dentro de una subestación eléctrica conviene

efectuar una revisión de lo siguiente:

1. Rigidez dieléctrica del aceite. Una lectura baja de rigidez dieléctrica del aceite

nos indicara suciedad, humedad en el aceite. Para corregir esto se filtra el aceite

las veces que sea necesario hasta obtener un valor correcto.

2. Resistencia de aislamiento

3. Secuencia de fases correcta (polaridad)

4. Tener cuidado de que las lecturas de parámetros (V, I, W), sean la adecuadas.

Mantenimiento: es el cuidado que se debe tener en cualquier tipo de maquinas durante su

operación, para prolongar su vida y obtener un funcionamiento correcto.

En el caso particular de los transformadores se requiere poco mantenimiento, en virtud de

ser maquinas estáticas. Sin embargo conviene que periódicamente se haga una revisión de

algunas de sus partes, como son:

Inspección ocular de su estado externo en general, para observar fugas de aceite, etc.

Revisar si las boquillas no están flameadas por sobretensiones de origen externo o

atmosférico.

Cerciorarse de que la rigidez dieléctrica del aceite sea la correcta, de acuerdo con las

normas.

Observar que los aparatos indicadores funcionen debidamente.

Tener cuidado que los aparatos de protección y control operen en forma correcta.

2.3 Interruptores

Interruptor: es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la continuidad de un

circuito, eléctrico.

Si la operación se efectúa sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de

desconectador o cuchilla desconectadora.

Si en cambio la operación de apertura o cierre la efectúa con carga (corriente nominal) o

con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbación), el interruptor recibe el

nombre de disyuntor o interruptor de potencia.

27


Los estados de operación de un interruptor son los siguientes:

Abierto (O) aislamiento seguro entre terminales, para corriente nominales de operación o

hasta de corto circuito según el caso.

Cerrado (I) soporte de esfuerzos térmicos y dinámicos que implica la conexión bajo

corrientes nominales de operación.

2.3.1 Interruptor de Potencia

Los interruptores de potencia, interrumpen y restablecen la continuidad de un circuito

eléctrico. La interrupción la deben efectuar con carga o corriente de corto circuito.

Se clasifican en los siguientes tipos:

a) Interruptores de aceite

1. Interruptores de gran volumen de aceite

2. Interruptores de gran volumen de aceite con cámara de extinción

3. Interruptores de pequeño volumen de aceite

b) Interruptores neumáticos

c) Interruptores en hexafloruro de azufre (SF6)

Interruptores en gran volumen de aceite

Reciben ese nombre debido a la gran cantidad de aceite que contienen, generalmente se

construyen en tanques cilíndricos y pueden ser monofásicos y trifásicos. Los trifásicos son

para operar a voltajes relativamente pequeños y sus contactos se encuentran contenidos en

un recipiente común separados entre si por separadores (aislantes).

Por razones de seguridad, en tensiones elevadas se emplean interruptores monofásicos (1

por base en circuitos trifásicos). Las partes fundamentales en estos interruptores son:

Tanque o recipientes............................................................ 1

Boquillas y Contactos fijos.................................................. 2-5

Conectores (elementos de conexión al circuito).................. 3

Vástago y contactos móviles................................................ 4-6

Aceite de refrigeración......................................................... 7

28


Figura 2.6 Partes fundamentales de un interruptor en gran volumen de aceite

En general, el tanque se construye cilíndrico, debido a las fuertes presiones internas que se

presentan durante la interrupción. También el fondo del tanque lleva “costillas” de refuerzo

para soportar estas presiones.

Interruptores en gran volumen de aceite con cámara de extinción

Los interruptores de grandes capacidades con gran volumen de aceite originan fuertes

presiones internas que en algunas ocasiones pueden ocasionar explosiones. Para disminuir

estos riesgos, se idearon dispositivos donde se forman las burbujas de gas, reduciendo las

presiones a un volumen menor. Estos dispositivos reciben el nombre de “cámara de

extracción” y dentro de estas cámaras se extingue el arco. El procedimiento de extinción es

el siguiente:

1. Al ocurrir una falla, se separan los contactos que se encuentran dentro de la

cámara de extinción.

2. Los gases que se producen tienden a escapar pero como se hallan dentro de la

cámara que contiene aceite, origina una violenta circulación de aceite que

extingue el arco.

3. Cuando el contacto móvil sale de la cámara, el arco residual se acaba de

extinguir, entrando nuevamente aceite frió a la cámara.

4. Cuando los arcos se han extinguido se cierran los elementos de admisión de la

cámara.

29


Figura 2.7 Interruptor de gran volumen de aceite

Interruptores de pequeño volumen de aceite

Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su

cantidad de aceite es pequeña en comparación con los de gran volumen. (Su contenido de

aceite varía entre 1.5 y 2.5% del que contienen los de gran volumen).

Se construye para diferentes capacidades y voltajes de operación y su construcción es

básicamente una cámara de extinción modificada que permite mayor flexibilidad de

operación.

Figura 2.8 Interruptor de pequeño volumen de aceite

30


Interruptores de aire (neumáticos)

En estos interruptores, el medio de extinción del arco es aire a presión.

El aire a presión se obtiene por un sistema de aire comprimido que incluye una o varias

compresoras, un tanque principal, un tanque de reserva y un sistema de distribución en caso

de que sean varios interruptores. Se fabrican monofásicos y trifásicos, para uso interior y

exterior.

Las ventajas del interruptor neumático sobre los interruptores de aceite son:

1. Mejores condiciones de seguridad, ya que evita explosiones o incendios

2. Interrumpe las corrientes de falla en menos ciclos (3 a 5).

3. Disminuye la posibilidad de reencebados de arco

4. Es más barato

Interruptores en hexafloruro de azufre (SF6)

El hexafloruro de azufre (SF6) tiene excelentes propiedades aislantes y para extinguir arcos

eléctricos, su uso representa una solución ventajosa, funcional y económica. Otra gran

ventaja es el mantenimiento relativamente reducido en comparación con otros interruptores.

Actualmente se fabrican en tensiones de hasta 800 kV y corrientes de corto circuito de

hasta 63 kA con dos cámaras de interrupción por polo, dependiendo del voltaje y de la

capacidad interruptiva, se encuentran disponibles en diferentes versiones:

Como cámara sencilla hasta 245 kV y 50 kA.

Como dos cámaras y columna sencilla entre 245-550 kV y 63 kA.

Como cuatro cámaras y dos columnas hasta 800 kV y 63 kA.

31


Figura 2.9 Interruptores en hexafloruro de azufre (SF6)

Magnitudes características a considerar durante el proceso de cierre-apertura de los

interruptores de potencia:

1. Tensión nominal. Se debe considerar porque es la tensión normal de operación

del interruptor.

2. Corriente inicial de corto circuito. Es el valor instantáneo de la corriente de falla.

3. Corriente de ruptura. Es el valor permanente de la corriente de corto circuito.

4. Capacidad interruptiva. Es la potencia trifásica de interrupción para una

corriente de ruptura determinada.

5. Tensión de restablecimiento. Es el voltaje en el interruptor después de la

desconexión.

32


2.3.2 Interruptores de bajo voltaje

En baja tensión no se justifica económicamente el uso de medios aislantes como gases, aire

a presión o aceite. Aquí se utilizan cámaras de extinción de arco eléctrico que se encuentran

entre ambos contactos al separarse. Estas cámaras se enfrían y desionizan el arco,

conduciéndolo de tal manera que es forzado a tener una trayectoria mas larga. Lo que

demanda un voltaje mucho mayor para su permanencia. De manera que al instante del

cruce por cero de la señal de alterna, el arco esta tan extendido o tan largo que ya no se

restablece después del cruce por cero.

Los tipos de accionamiento son en baja tensión predominantemente manual aunque existen

también accionamiento por medio de relevadores de voltaje y otros accionamientos del tipo

magnético, con motor o de presión de aire.

Los parámetros principales que describen las características de interruptores en baja tensión

son:

1. Voltaje y corriente nominal

2. Capacidad interruptiva para desconexión en kA (valor efectivo a un factor de

potencia determinado cosφ.

3. Capacidad interruptiva para conexión (valor pico) en kA.

4. Voltaje de control para accionamiento remoto.

Los fusibles protegen equipos principalmente conductores, de sobrecorrientes que pueden

causar sobrecalentamiento y daños mecánicos. La corriente fluye a través de un hilo o

lamina de metal el cual se funde al sobrepasarse un valor dado de corriente. La curva

corriente-tiempo marca la operación del fusible. El tiempo de fusión de la laminilla o hilo

está en función de la temperatura y esta a su vez de la corriente.

Están construidos de metal fusionable a temperaturas relativamente bajas y calibradas de tal

manera que se fundan cuando se alcanza una corriente determinada, debido a que se

encuentran en serie con la carga, estos abren el circuito cuando se funden. Tienen una

característica de tiempo inversa; si un fusible es 30 A debe conducir 30 A en forma

continua con un 10% de sobrecarga (33 A) se debe fundir en algunos minutos, con una

sobrecarga del 20 % (36 A) se funde en menos de un minuto y si se alcanza una sobrecarga

del 100%, (60 A) el fusible se funde en fracciones de segundo es decir, que a mayor

sobrecarga, menor tiempo de fusión, es decir, de interrupción del circuito.

Los fusibles se dividen en dos clases dependiendo de la potencia a la cual van a operan.

1. Fusibles de bajo voltaje (600 volts) y menos. Estos a su vez se subdividen en:

a) Tipo tapón

b) Tipo cartucho

33


2. Fusibles de potencia (sobre 600 volts). Están en uso dos tipos de fusibles de potencia que

son:

a) Limitadores de corriente

b) Tipo de expulsión

Fusibles tipo tapón con rosca: En este tipo de fusibles en una base roscada se encuentra

encerrado un listón fusible para prevenir que el metal se disperse cuando el listón fusible se

funda la condición en que se encuentra el fusible se puede determinar observando a través

de una mirilla de plástico transparente localizada en la parte superior del conjunto que

constituye al fusible. Este tipo de fusible no se debe usar en circuitos con un voltaje

superior a 127 volts y se deben instalar en el lado de la carga del circuito en que se van a

localizar.

Los fusibles del tipo tapón por lo general se encuentran montados en bases o zoclos de

porcelana asociados a desconectadores de navajas de dos polos y su característica es tal que

cuando se funden se deben reemplazar por otro, es decir, son desechables, se encuentran en

el mercado de 15 A y 30A.

Fusible tipo cartucho: En las instalaciones eléctricas en donde la corriente exceda a 30A, es

necesario usar fusibles del llamado tipo cartucho y su correspondiente portafusibles. Este

tipo de fusibles se fabrican para una gama más amplia de voltajes y corrientes. Se fabrican

en dos tipos:

a) Fusibles de cartucho conectados de casquillo; con capacidades de corriente de 3, 5,

10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 y 60 Amperes.

b) Fusibles de cartucho con contactos de navaja; con capacidades de corriente de 75,

80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 500 y 600 amperes.

Estos fusibles son de aplicación en instalaciones industriales o comerciales de gran

capacidad.

Figura 2.10 Fusibles de baja tensión.

Interruptores termomagnéticos: Han desplazado en muchas aplicaciones a los fusibles. En

este caso se tiene en combinación un interruptor térmico (bimetal) como protección contra

sobrecorriente y uno electromagnético con accionamiento rápido para protección contra

34


corto circuito. Dependiendo de la aplicación existen diferentes curvas de operación con

ambas regiones de protección: contra sobrecorriente (inversa) y contra corto circuito

(rápida o instantánea).

Los interruptores termomagnéticos son también conocidos como “Breaker” diseñados para

conectar y desconectar un circuito por medios no automáticos y desconectar el circuito

automáticamente para un valor predeterminado de sobrecorriente sin que se dañe así mismo

cuando se aplica dentro de sus valores de diseño.

La característica particular de los interruptores termomagnéticos, es el elemento térmico

conectado en serie con los contactos y que tiene como función proteger contra condiciones

de sobrecarga gradual la corriente pasa a través del elemento térmico conectado en serie y

origina su calentamiento cuando se produce un excesivo calentamiento como resultado de

un incremento en la sobrecarga, unas cintas bimetálicas operan sobre los elementos de

sujeción de los contactos desconectándolos automáticamente. Las cintas bimetálicas están

hechas de dos metales diferentes, unidas en un punto una a otra.

Se fabrican en los siguientes tipos y capacidades:

Un polo: 15, 20, 30, 40 y 50 amperes.

Dos polos: 15, 20, 30, 40, 50 y 70 amperes.

Tres polos: 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 500, 600 amperes.

En A.T. son dos los tipos de fusibles más utilizados; siendo su diferencia principal la forma

de eliminar el arco de energía que se produce en la falla del sistema. De esta forma tenemos

de Alto poder de ruptura y los Cortacircuitos de expulsión.

Fusible de alto poder de ruptura (A.P.R.): También denominados fusibles de ruptura

rápida, tienen como característica principal la rapidez de intervención ante un corto

circuito, impidiendo que el valor de corriente producido llegue al nivel de cresta que se

alcanzaría, en su ausencia, en el circuito. Son por tanto limitadores de corriente.

La extrema velocidad de corte se logra repartiendo la corriente que atraviesa el fusible entre

varios hilos conductores de pequeña sección, dispuestos en paralelo, que están construidos

de plata. A parte de tener unas excelentes cualidades eléctricas, la plata no se oxida a altas

temperaturas, a diferencia del cobre, con lo que no pierde sección útil, permitiendo asegurar

un mejor calibrado y eliminando de esta forma un corte no deseado.

Los fusibles A.P.R. se utilizan como elementos de protección de baterías de condensadores,

motores, líneas áreas de M.T. y transformadores de M.T. siempre en instalaciones de poca

potencia.

35


Figura 2.11 Fusible en alta tensión

Cortacircuitos de expulsión: Están constituidos por un tubo protector en cuyo interior está

dispuesto el elemento fusible, y unido a él la trencilla de conexión. En el momento de

producirse el arco, la generación consiguiente de gases provoca la expulsión de la trencilla

con el posterior alargamiento y soplado del arco, que provoca su extinción.

La expulsión de gases en estos dispositivos hace que se utilice exclusivamente en

instalaciones exteriores. Su ámbito de aplicación se encuentra reducido a tensiones de hasta

36 kV, y se utilizan para la protección de transformadores tipo poste, baterías de

condensadores y derivaciones de líneas aéreas y subterráneas.

2.3.3 Interrupción de circuitos en líneas inductivas

Entre los factores que afectan las prestaciones de los interruptores se menciona la

interrupción de circuitos por los que circula corrientes inductivas, como son

transformadores o bobinas en vacío. Desde luego que esto se refiere a la alimentación por

medio de líneas de transmisión, que es un caso interesante. Para entender el funcionamiento

o fenómeno que se presenta, consideremos el siguiente circuito de la figura 2.12.

R’ y L’ son la resistencia y la reactancia inductiva del circuito de alimentación, L y C son

las capacitancias caductancia del circuito alimentado. La inductancia del circuito y la

capacitancia de la línea, un instante antes de abrirse el interruptor debido a una falla en las

inductancias del circuito circulaba corriente, de tal manera que al abrirse almacenan cierta

cantidad de energía magnética, la cual se descarga sobre la capacitancia del circuito, lo que

hace que se presente un potencial debido a la energía almacenada por dicha capacitancia. Si

la diferencia de potencial entre la capacitancia y el circuito de alimentación es grande, se

produce un reencebado del arco entre los contactos.

Si la energía almacenada por la capacitancia es grande, este fenómeno se repite varias veces

hasta que la energía disminuye a un valor tal que la diferencia de potencial sea pequeña.

36


G C L

R1 L1

Figura 2.12 Interrupción de circuitos en líneas inductivas.

2.3.4 Interrupción de circuitos capacitivos

Los circuitos capacitivos están representados por cargas capacitivas o líneas de muy alta

tensión operando en vacío. Consideremos el segundo caso por ser el de más importancia

(ver figura 2.13).

En líneas de muy alta tensión y gran longitud se presenta un cierto valor de capacitancia; en

estos circuitos la corriente y el voltaje están defasados 90°, de tal forma que el voltaje al

final de la línea es mayor que al principio, con lo que se tiene una diferencia de potencial

“natural” por las características del circuito.

Al producirse un corto circuito se abre el interruptor D quedando la línea en vacío (por que

circula corriente). Entonces existe una diferencia de potencial entre los contactos del

interruptor debido al potencial de la capacitancia; esto hace que se produzca el reencebado

del arco, dando origen a un fenómeno semejante al del caso anterior al formarse un circuito

oscilatorio L y C entre la capacitancia y la inductancia de la línea.

2.4 Restaurador y Seccionadores

Un restaurador es un interruptor de operación automática que no necesita de accionamiento

manual para sus operaciones de cierre o apertura (la operación manual se refiere al mando

por control remoto), es decir, construido de tal manera que un disparo o un cierre esta

calibrado de antemano y opera bajo una secuencia lógica predeterminada y constituye un

interruptor de operación automática con características de apertura y cierre regulables de

acuerdo con las necesidades de la red de distribución que se va a proteger.

G V2V1

D

I

V1 es el voltaje al principio de la línea

C

V1 es la tensión al principio de la línea

Figura 2.13 Interrupción de circuitos capacitivos.

37


Este interruptor recibe por tales condiciones el nombre de restaurador. Un restaurador no es

más que un interruptor de aceite con sus tres contactos dentro de un mismo tanque y que

opera en capacidades interruptivas relativamente bajas y tensiones no muy elevadas.

Los restauradores normalmente están construidos para funcionar con tres operaciones de

recierre y cuatro aperturas, con un intervalo entre una y otra calibrado de antemano en la

última apertura el cierre debe ser manual, ya que indica que la falla es permanente.

2.4.1 Operación de un restaurador

El restaurador opera en forma semejante a un interruptor trifásico, ya que sus contactos

móviles son accionados por un vástago común, conectando y desconectando en forma

simultánea.

El proceso de apertura y recierre se puede describir brevemente como sigue:

1. Cuando ocurre una falla la bobina de disparo se energiza y actúa sobre un trinquete

mecánico que hace caer a los contactos móviles.

2. Los contactos móviles disponen de resortes tensionados de tal forma que la apertura

es rápida. Al caer los contactos móviles energizan la bobina de recierre que se

encuentra calibrada para operar con un cierto intervalo.

3. La bobina de recierre acciona un dispositivo mecánico que opera los contactos

móviles, conectándose nuevamente con los contactos fijos.

4. Si la falla es transitoria, el restaurador queda conectado y preparado para otra falla;

si la falla es permanente, repetirá todo el proceso anterior hasta quedar fuera según

el número de recierres para el cual se ha calibrado.

La interrupción del arco tiene lugar en una cámara de extinción que contiene a los

contactos.

Figura 2.14 Restaurador.

38


Los restauradores que más se emplean son de los tipos R y W.

Restaurado tipo R

El restaurador tipo R es semejante en construcción al tipo W, pero se emplea para

capacidades menores. A continuación se dan algunos datos de este tipo de restaurador.

Voltaje nominal 2.4-14.4 kV

Corriente nominal 25-400 A

Voltaje de diseño 15.5 kV

Restaurador tipo W

Se construye trifásico en forma parecida al tipo R, pero es un poco mas robusto.

Los siguientes requisitos son básicos para asegurar la efectiva operación de un restaurador:

1. La capacidad normal de operación del restaurador deberá ser igual o mayor de la

máxima corriente de falla.

2. La capacidad normal de corriente constante del restaurador deberá ser igual o mayor

que la máxima corriente de carga.

3. El mínimo valor de disparo seleccionado deberá permitir al restaurador ser sensible

al corto circuito que se presenta en la zona que se desea proteger.

Figura 2.15 Imagen de un restaurador.

39


2.4.2 Cuchillas de operación con carga (Seccionador)

Existen cuchillas que pueden desconectar circuitos con carga. Estas cuchillas generalmente

reciben el nombre de seccionador, y son elementos que no están diseñados para interrumpir

corrientes de corto circuito ya que su función es el abrir circuitos en forma automática

después de cortar y responder a un numero predeterminado de impulsos de corriente de

igual a mayor valor que una magnitud previamente predeterminada, abren cuando el

alimentador primario de distribución queda desenergizado. En cierto modo el seccionador

permite aislar sectores del sistema de distribución llevando un conteo de las operaciones de

sobrecorriente del dispositivo de respaldo.

Por su principio de operación el medio aislante de interrupción puede ser aire, aceite o

vacío y en cuanto al control es similar al caso de los restauradores ósea puede ser

hidráulico, electrónico o electromecánico. La misión de este aparato es la de unir o separar

de una forma visible diferentes elementos, componentes o tramos de una instalación o

circuito.

Aunque los seccionadores han de maniobrarse normalmente sin carga, en determinadas

circunstancias pueden conectarse o desconectarse en pequeñas cargas. Cuando se trata de

corrientes magnetizantes, como la corriente de vacío de los transformadores, y que tienen

un carácter claramente inductivo, la carga que pueden cortar los seccionadores es menor. Se

puede decir que en tales circunstancias, la potencia máxima que pueden cortar los

seccionadores es de 50 kVA.

Dentro de esta clasificación se pude añadir que todos ellos pueden tener una constitución

monopolar o tripolar (ver figura 2.16)

Figura 2.16 Seccionador de cuchillas monopolar y tripolar.

2.5 Cuchillas fusible

La cuchilla fusible es un elemento de conexión y desconexión de circuitos eléctricos. Tiene

dos funciones: como cuchilla desconectadora y como elemento de protección.

40


El elemento de protección lo constituye el dispositivo fusible, que se encuentra dentro del

cartucho de conexión y desconexión. El dispositivo fusible se selecciona de acuerdo con el

valor de corriente nominal que va circular por él.

Los elementos fusibles se construyen fundamentalmente de plata (en casos especiales),

cobre electrolito con aleación de plata, o cobre aleado con estaño.

Existen diferentes tipos de cuchillas fusibles, de acuerdo con el empleo que se les dé. Entre

los principales tipos y características tenemos los siguientes:

Figura 2.17 Cuchillas desconectadoras (seccionadores).

La cuchilla desconectadora es un elemento que sirve para desconectar físicamente un

circuito eléctrico.

Por lo general, se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga

hasta ciertos límites.

2.5.1 Clasificación de cuchillas desconectadoras

Por su operación:

a) Con carga (con tensión nominal).

b) Sin carga (con tensión nominal).

c) De puesta a tierra

Por el tipo de accionamiento:

a) Manual

41


b) Automático

Por su forma de conexión:

a) Cuchillas con tres aisladores, dos fijos y giratorio el del centro. Estas cuchillas se

emplean sobre todo en subestaciones tipo intemperie con corrientes elevadas y

tensiones del orden de 34.5 kV; son generalmente operadas en grupo, por mando

eléctrico. No representan peligro para el operario, ya que es grande la separación

entre polos.

Figura 2.18 Cuchillas con tres aisladores, dos fijos y giratorio el del centro.

b) Cuchillas con dos aisladores de operación vertical (normal e invertida). Este tipo de

cuchillas es de los más usuales por su operación simple, puede emplearse en

instalaciones interiores o a la intemperie. Para usos interiores se recomienda usarla

en tensiones no mayores de 23 kV, para operación con pértiga, el lugar donde se

pare el operario para efectuar la desconexión debe ser, de acuerdo con las normas de

seguridad, una madera con capa de hule.

Para montaje a la intemperie puede usarse en cualquiera de las tensiones normales

de operación, con mando por barra o motor eléctrico.

Figura 2.19 Cuchillas con dos aisladores de operación vertical (normal e invertida).

c) Cuchilla con dos aisladores de operación horizontal (un aislador fijo). Este tipo de

cuchillas es de uso a la intemperie generalmente. Presenta muchas ventajas cuando

son accionadas neumáticamente; por tal razón es conveniente emplearlas cuando se

disponga de aire comprimido. Se usan para cualquiera de las tensiones normales de

operación. Pueden accionarse también por barra o motor eléctrico. Tienen el

inconveniente de que la hoja de desconexión se desajusta después de varias

operaciones.

42


Figura 2.20 Cuchilla con dos aisladores de operación horizontal (un aislador fijo).

d) Cuchillas tipo pantógrafo. En la actualidad este tipo de cuchillas no se emplea con

frecuencia sobre todo en América. La razón es que su mecanismo de operación es

complicado y falla en ocasiones; además su costo es elevado y ocupa mucho

espacio, lo cual va en contra de la tendencia actual de reducir el espacio en las

instalaciones.

Figura 2.21 Cuchillas tipo pantógrafo.

e) Cuchillas con tres aisladores de doble arco (tipo AV). Estas cuchillas se emplean en

instalaciones de corrientes elevadas y tensiones medias; se operan generalmente por

barra o motor eléctrico pero también pueden accionarse con aire comprimido. En

sistemas de distribución a 33 y 23 kV se usan para interconexión de líneas.

Figura 2.22 Cuchillas con tres aisladores de doble arco (tipo AV).

f) Cuchillas de tres aisladores, con el aislador central desplazable por cremallera. El

rango de aplicación de estas cuchillas es semejante al de las cuchillas de operación

vertical; debido a su tamaño, generalmente son accionadas por motor eléctrico,

aunque se pueden accionar por barra o aire comprimido.

43


Figura 2.23 Cuchillas de tres aisladores, con el aislador central desplazable por cremallera.

g) Cuchillas con cuernos de arqueo. Estas cuchillas pueden ser de operación horizontal

o vertical. Se usan por lo general en sistemas que operan en tensiones muy elevadas,

por ejemplo 66, 88, 115 kV, etc. Su empleo es indispensable en líneas largas los

cuernos de arqueo sirven para que entre ellos se forme el arco al desconectar las

cuchillas, y a la conexión a tierra para disipar la energía del arco.

El arco se forma debido a la energía residual que conservan las líneas largas al

quedar en vacío después de la apertura del interruptor.

Figura 2.24 Cuchillas con cuernos de arqueo.

2.6 Apartarrayos

Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de un sistema pueden ser de dos

tipos:

1. Sobretensiones de origen atmosférico.

2. Sobretensiones por fallas en el sistema

Apartarrayos es un dispositivo destinado a proteger las instalaciones contra sobre tensiones

producidas por descargas atmosféricas, por maniobras o por otras causas que en otro caso,

se descargarían sobre aisladores o perforarían el aislamiento. Ocasionando interrupciones

en el sistema eléctrico y, en muchos casos, desperfectos en los generadores,

transformadores, etc. Para su correcto funcionamiento el apartarrayos se encuentra

conectado permanentemente en el sistema, opera cuando se presenta una sobretensión de

determinada magnitud, descargando la corriente a tierra, y debe de elegirse con

características tales que sea capaz de actuar antes de que el valor de la sobretensión alcance

los valores de tensión de aislamiento de los elementos a proteger (lo que se conoce como

coordinación de aislamiento), pero nunca para los valores de tensión normales.

44


LINEA

EXPLOSORES

CONEXIONA TIERRA

Figura 2.25 Apartarrayos autovalvular

Se fabrican diferentes tipos de apartarrayos, basados en el principio general de operación;

los más empleados son los conocidos como “apartarrayos tipo autovalvular” y

“apartarrayos de resistencia variable”.

El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en

serie por medio de resistencias variables cuya función es dar una operación más sensible y

precisa. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que se presenta una

gran seguridad de operación. El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de

operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una

resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en sistemas

de distribución.

Figura 2.26 Apartarrayos tipo Autovalvular y de Resistencias Variables.

La función del apartarrayos no es eliminar las ondas de sobre tensión presentadas durante

las descargas atmosféricas, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales

para las maquinas del sistema.

Las ondas que normalmente se presentan son de 1.5 x 40 μseg. (Onda americana) y 1 x 40

μseg. (Onda europea). Esto quiere decir que alcanza su valor de frente en 1.5 a 1 μseg.

(Tiempo de frente de onda). La función del apartarrayos es cortar su valor máximo de onda

(aplanar la onda).

45


Figura 2.27 Onda de choque de un apartarrayos.

Las sobre tensiones originadas por descargas indirectas se deben a que se almacenan sobre

las líneas cargas electrostáticas que al ocurrir la descarga se parten en dos y viajan en

ambos sentidos de la línea a la velocidad de la luz.

Los apartarrayos protegen también a las instalaciones contra descargas directas, para lo cual

tiene un cierto radio de protección. Para dar mayor seguridad a las instalaciones contra

descargas directas se instalan unas varillas conocidas como bayonetas e hilos de guarda

semejantes a los que se colocan en las líneas de transmisión.

2.7 Tableros duplex de control

Los equipos de protección y control, así como los instrumentos de medición, por lo general

se instalan en tableros eléctricos, estos equipos e instrumentos se instalan tomando como

referencia una serie de planos y dibujos, en donde se muestra la interconexión del equipo y

el arreglo y disposición del mismo, la mayoría de los trabajos en tableros eléctricos se inicia

con un diagrama unifilar, pero el conjunto de planos debe contener lo siguiente:

1. Diagrama unifilar

2. Diagrama de control

3. Diagrama de interconexión

Estos dibujos son necesarios para la interpretación de la instalación de equipos y

componentes de protección, medición y control, para los fines de su utilización, los tableros

se pueden clasificar como:

a) Tableros de baja tensión

b) Tableros de alta tensión

Onda cortada

ONDA DE CHOQUE

t1 tiempo de frente

de la onda

100%

50%

Voltaje de

disparo

t1

t en µ seg.

46


Los tableros de baja tensión son aquellos que trabajan a una tensión no mayor de 1000 V en

corriente alterna o no mayor de 1500 V en corriente continua. Los valores de tensiones

nominales para tableros de corriente alterna en baja tensión son:

120, 240, 480 y 550 V.

Para corriente continua las tensiones nominales son:

125, 250 y 550 V.

Los valores de corriente nominales para los tableros de baja tensión, tanto en corriente

alterna como en corriente continua, son los siguientes:

600, 1200, 2000, 3000, 4000 y 5000 A.

Los tableros de alta tensión son aquellos que trabajan a una tensión mayor de 1000 V en

corriente alterna o mayor de 1500 V en corriente continua.

Las tensiones nominales para los tableros de corriente alterna alta tensión son:

2400, 4160, 7200, 13800, 23000 y 34500 V.

Las corrientes nominales para tableros de alta tensión en corriente alterna o continua son:

600,1200, 2000, 3000, 4000 y 5000 A.

Con relación a la función para la cual se destinan, los tableros se pueden subdividir en la

forma siguiente:

1) Tableros principales de distribución

2) Tableros secundarios de distribución

3) Centros de control de motores

2.7.1 Tableros principales de distribución

Estos tableros se instalan por lo general inmediatamente después de los transformadores de

media tensión/baja tensión o de los generadores, se les conoce también como “centros de

carga.

Los tableros principales de distribución comprenden una o más unidades de entrada,

eventualmente concentradores de barras y un número relativamente reducido de salidas;

otros, a una serie de instrumentos de medición y aparatos de comando y control. Una

característica particular de estos tableros son los elevados valores de las corrientes de corto

47


circuito y nominal, por lo que su estructura debe ser robusta para soportar las solicitaciones

electrodinámicas y el peso de aparatos de gran tamaño.

Figura 2.28 Tablero principal de distribución

2.7.2 Tableros secundarios de distribución

Comprenden una basta categoría de tableros destinados a la distribución de la energía y, por

lo general, son dotados de una unidad de entrada y de numerosas unidades de salida.

Los aparatos alojados en el tablero son principalmente interruptores automáticos

(interruptores termomagnéticos) de tamaño estándar y tipo modular, y también pueden

tener una amplia gama de otros dispositivos de control, señalización, etc.

Las corrientes nominales y de corto circuito de los tableros de distribución secundaria son

menores que aquellas del tablero principal. Los modelos constructivos permiten el empleo

de tableros metálicos o de material aislante y pueden estar instalados en el piso o en pared o

muro, dependiendo de las dimensiones y el peso.

Figura 2.29 Tablero secundario de distribución

48


2.7.3 Centros de control de motores

Estos tableros están destinados al control y a la protección centralizada de los motores; por

lo tanto, comprenden los aparatos relacionados con la operación coordinada de maniobra y

protección (unidad funcional autónoma) y aquellos auxiliares de control y señalización.

Cada motor tiene asignada una unidad o caja del centro de control, de modo que sea posible

intervenir con seguridad sobre una sola unidad de salida, sin cortar la alimentación a los

otros usuarios.

Figura 2.30 Centro de control de motores

2.8 Condensadores

Los condensadores son componentes normalmente utilizados en electricidad y electrónica.

Básicamente, la función que realiza un condensador es almacenar una carga eléctrica; se

comporta como un “almacén de electricidad” cuyo símil hidráulico puede ser un depósito

de agua.

Cuando se le aplica una tensión mediante una fuente externa, se produce un efecto de

campo eléctrico en su interior, y adquiere cierta magnitud de carga eléctrica (culombios)

que da lugar a una diferencia de potencial entre sus terminales.

Los condensadores son componentes de dos terminales cuya simbología se representa en la

figura 2.31.

A)

A) Vista de conjunto

B) Particularidad de una sección

extraíble o enchufable

B)

49


Figura 2.31 Simbología para los condensadores a) general, b) electrolítico (tiene polaridad).

Tipos de condensadores

Según el dieléctrico utilizado en su construcción existen distintos tipos de condensadores.

Básicamente tenemos:

Papel

Mica

Cerámicos

Plásticos (poliéster, poliestireno, etc.).

Electrolíticos (aluminio y tantalio).

Excepto los electrolíticos, el resto son condensadores de relativa baja capacidad; van desde

unos pocos picofaradios hasta alrededor de 1µF.

2.8.1 Experimentación de la carga-descarga del condensador

Carga: Mediante el montaje de la figura 2.32, se puede comprobar el efecto de almacenaje

de carga eléctrica. Al cerrar el interruptor, la fuente tensión continua (VB), por medio de

una transferencia de electrones, hace que cada una de las placas del condensador adquiera

la polaridad del polo de la fuente de tensión a la que esta conectada. Al abrir el interruptor,

debido a su característica de retener (almacenar) cargas, el condensador presenta entre sus

terminales un voltaje prácticamente igual al de la fuente de tensión; la carga eléctrica

almacenada en sus placas de lugar a una diferencia de potencial. En este estado, si se vuelve

a cerrar el interruptor, ya no se detecta ninguna circulación de corriente por que el

condensador tiene la misma magnitud de tensión que la fuente; no existe diferencia de

potencial entre ambos.

Figura 2.32 Al conectar un condensador a una fuente de tensión (VB),

este quedo cargado con un voltaje aproximadamente igual al de la fuente.

a) b)

50


Descarga: Mediante el circuito de la figura 2.33, se puede comprobar el efecto de descarga

del condensador. Con el condensador cargado, cerramos el interruptor, la carga eléctrica

almacenada hace que circule una cierta corriente a través de la resistencia, que dará lugar, a

su vez, a una tensión (VR=IR). Esto se puede verificar por medio de un voltímetro. A

medida que el condensador va cediendo corriente (descargándose), su carga almacenada se

va haciendo menor hasta quedar prácticamente descargado. Por ello, solo se puede detectar

corriente de salida durante el tiempo que dura la descarga.

Y si en vez de utilizar una resistencia se conecta una pequeña bombilla, se puede observar

un destello de luz (cuya duración dependerá de la capacidad del condensador y de la

magnitud de corriente absorbida por la bombilla).

Así pues, los condensadores cargados de electricidad se pueden descargar sobre cierto

elemento receptor. Y una vez consumida su carga, el condensador puede volver a cargarse;

es pues, un elemento que puede almacenar electricidad.

Aunque un condensador cargado presenta entre sus terminales una cierta tensión, como si

fuera una pila, existe una gran diferencia entre un condensador cargado y una pila (o

acumulador); en el interior del condensador no existe un proceso de generación de f.e.m. y

su energía se extingue más o menos rápidamente en el momento de conectarle una carga.

En cambio, en un generador, al existir un proceso interno de generación de energía (f.e.m.),

se puede obtener de él continuamente una cierta magnitud de corriente sin que su voltaje

apenas varíe (hasta que empiece a agotarse).

A nivel comparativo, la diferencia entre un condensador y un generador es análoga a la

diferencia que hay entre un vaso de agua y una fuente de agua, respectivamente.

Figura 2.33

2.9 Transformadores para instrumento

Se denominan transformadores para instrumento los que se emplean para alimentación de

equipos de medición, control o protección. Los transformadores para instrumento se

dividen en dos clases:

1. Transformadores de corriente

2. Transformadores de potencial

51


2.9.1 Transformadores de corriente

Es aquel cuya función principal es cambiar el valor de la corriente de uno mas o menos

elevado a otro con el cual se puedan alimentar instrumentos de medición, control o

protección, como amperímetros, wattmetros, instrumentos registradores, relevadores de

sobrecorriente, etc.

Su construcción es semejante a la de cualquier tipo de transformador, ya que

fundamentalmente consiste de un devanado primario y un devanado secundario. La

capacidad de estos transformadores es muy baja, se determina sumando las capacidades de

los instrumentos que se van a alimentar, y puede ser 15, 30, 50, 60 y 70 VA.

Hay transformadores de corriente que operan con corrientes relativamente bajas; estos

transformadores pueden construirse sin devanado primario, ya que el primario lo constituye

la línea a la que van a conectarse. En este caso los transformadores se les denomina tipo

dona.

Figura 2.34 Representación de un

transformador de corriente en un diagrama unifilar.

Las relaciones de transformación son de diferentes valores, pero la corriente en el devanado

secundario normalmente es de 5 amperes.

2.9.2 Transformadores de potencial

Es aquel cuya función principal es transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la

corriente. Estos transformadores sirven para alimentar instrumentos de medición, control o

protección que requieran señal de voltaje.

Los transformadores de potencial se construyen con un devanado primario y otro

secundario; su capacidad es baja, ya que se determina sumando las capacidades de los

instrumentos de medición que se van a alimentar, y varían de 15 a 60 VA.

TC 1000/5

52


Se construyen para diferentes relaciones de transformación pero el voltaje en el devanado

secundario es normalmente 115 volts.

Figura 2.35 Representación de un transformador

de potencial en un diagrama unifilar.

Especificaciones para transformadores de instrumento

a) Transformador de corriente

1. Función a desempeñar

2. Relación de transformación (corriente primaria)

3. Tensión de operación

4. Clase de precisión y tolerancia

b) Transformador de potencial

1. Función a desempeñar

2. Relación de transformación (voltaje primario)

3. Colocación de las boquillas (en caso de subestación a la intemperie)

4. Clase de precisión y tolerancia

TP 2000/115

Fusible de

protección

TP

Fusible de

protección

53


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 3

ELEMENTOS DE LAS

INSTALACIONES ELECTRICAS

54


CAPITULO 3.

ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES ELECTRICAS

Las instalaciones eléctricas comerciales o industriales, cuyos fundamentos son los mismos

que los de cualquier instalación eléctrica en baja tensión, se tratan en forma general y el

término se usa para diferenciarlo de las instalaciones eléctricas residenciales o de las

industriales.

Concepto de instalación eléctrica en baja tensión

Dentro de una instalación eléctrica en baja tensión, se incluyen edificios de oficinas y

departamentos, hoteles, escuelas, hospitales, edificios públicos, cines, restaurantes, centros

comerciales, etc., que deben cumplir con ciertos requerimientos y disponen de ciertas

facilidades no consideradas en otros tipos de instalaciones y que son entre otras las

siguientes:

Alumbrado interior y exterior, tanto funcional como decorativo,

Servicios de comunicación como: teléfono, circuito cerrado de radio y televisión, enlaces

para servicios de cómputo, etc.

Sistemas de alarma y control como: sistemas de alarma contra robo y alarmas contra

incendio,

Transporte como: escaleras eléctricas y elevadores,

Aire acondicionado y ventilación,

Sanitarios y medios para el manejo de desperdicio,

Instalaciones para sistemas de cómputo, cajas registradoras, etc.

3.1 Elementos para el diseño eléctrico

Los principales elementos de diseño que se deben considerar en las instalaciones de

alumbrado, fuerza y sistemas auxiliares son los siguientes:

1) Magnitudes como son: características de la carga, factores de demanda, diversidad,

coincidencia y de carga.

55


2) Servicios como son niveles de voltaje a emplear y distribución por niveles de

voltaje en la instalación.

3) Flexibilidad y previsión para ampliaciones futuras,

4) Confiabilidad (seguridad en el suministro de la energía eléctrica)

5) Seguridad del personal

6) Costos de operación y mantenimiento

7) Fuentes de alimentación

8) Planta de emergencia

9) Cumplimiento con normas y especificaciones oficiales.

El diseño eléctrico se define como el desarrollo de un método que permita la distribución

de la energía eléctrica, desde el punto de alimentación del servicio eléctrico, hasta los

puntos de utilización.

Los conceptos relacionados con una instalación eléctrica se muestran en la figura 3.1.

ALIMENTACION

PLANTA DE UN PISO

PARA UN EDIFICIO

TABLERO DE

ALUMBRADO

CUARTO DE SUBIDAS

DE CABLECANALIZACION

INTERRUPTOR PRINCIPAL

TABLERO PRINCIPAL

I

S

T

P

T

A

TA1

TA2

TA3

TA

TABLERO DEFUERZA

TABLERO DE

ALUMBRADO

AZOTEA

3° PISO

2° PISO

1° PISO

P. B.

ELEVACION DE LA INSTALACION ELECTRICA

Figura 3.1. Elevación de una instalación eléctrica

56


Donde:

A Alimentación

IS Interruptor principal de servicio

TP Tablero principal de alimentación

TA Tableros de alumbrado

Estos elementos deben ser considerados en el diseño de una instalación eléctrica, además de

factores como los siguientes:

1. Uso de las normas técnicas para instalaciones eléctricas

2. Diseños económicos y eficientes

3. Localización conveniente y accesible del equipo para fácil reparación y

mantenimiento

4. Previsiones para ampliaciones futuras.

Tabla 3.1 Símbolos convencionales más usuales en las instalaciones eléctricas.

Salida de centro incandescente

Arbotante incandescente interior

Arbotante incandescente intemperie

Arbotante fluorescente interior

Lampara fluorescente

Contacto sencillo en muro

Contacto sencillo en piso

Contacto sencillo controlado por apagador

Contacto multiple en muro

Contacto sencillo intemperie

Salida especial

Apagador sencillo

Apagador sencillo de puerta

Apagador sencillo de cadena

p

c

Apagador de tres vias

Apagador de cuatro vias

Tablero general

Tablero de fuerza

Medidor

SIMBOLOS CONVENCIONALES USADOS EN LAS

INSTALACIONES ELECTRICAS

57


3.2 Alimentadores, subalimentadores, circuitos derivados y tableros.

La distribución de la potencia eléctrica desde el punto de alimentación se hace por medio

de alimentadores y circuitos derivados, hasta la última carga.

Circuito derivado: un circuito derivado se define como un conjunto de conductores que van

hasta el último dispositivo de sobrecorriente en el sistema, por lo general un circuito

derivado alimenta solo a una pequeña parte del sistema.

Alimentador. Un alimentador es un conjunto de conductores que alimentan a un grupo de

circuitos derivados.

Tableros: Los tableros son básicamente conjuntos de dispositivos de sobrecorriente

contenidos en gabinetes accesibles solo por el frente.

Subalimentadores: Cuando se requieren muchos alimentadores, un segundo tablero

instalado en algún punto entre el tablero principal y los circuitos derivados, requieren de

alimentadores secundarios o Subalimentadores.

Salida: Es la caja de conexiones de la cual se toma la alimentación para una o varias cargas

eléctricas determinadas tales como las luminarias, motores, contactos, etc.

3.2.1 Circuitos derivados para alumbrado

Las normas técnicas para instalaciones eléctricas permiten solo el uso de circuitos

derivados de 15 A o 20 A para alimentar unidades de alumbrado con portalámparas

estándar. Los circuitos derivados mayores de 20 A se permiten solo para alimentar unidades

de alumbrado fijas con portalámparas de uso rudo. Los circuitos derivados de más de 20 A

no se permiten para alimentar habitaciones unifamiliares o en edificios de departamentos.

El numero de circuitos derivados está determinado por la carga y se calcula como:

WattsencircuitocadadeCapacidad

WattsentotalaCcircuitosdeNo

arg.

Un circuito de 15 Amperes a 127 volts tiene una capacidad de 15 x 127 = 1905 Watts, si el

circuito es para 20 amperes, a 127 volts, su capacidad es: 20 x 127 = 2540 Watts.

58


Tabla 3.2 Formulas eléctricas usuales:

EJEMPLO:

Calcular el número de circuitos derivados de 20 amperes a 127 volts para alimentar una

carga total de alumbrado de 30,000 watts. Si las lámparas son de 150 watts, calcular el

número de lámparas por circuito.

Solución: para circuitos derivados de 20 amperes a 127 volts, la capacidad en watts es de

2540.

59


El número de circuitos derivados es:

WattsencircuitocadadeCapacidad

WattsentotalaCcircuitosdeNo

arg.

81.112540

000,30

No. De circuitos derivados = 12 circuitos

El número de lámparas por circuito es:

lámparaporWatts

wattsencircuitocadadeCapacidadcircuitoporlámparasdeNo .

93.16150

2540

No. de lámparas = 17

Como verificación se puede hacer:

La corriente por lámpara =127

150=1.181 amperes

No. de lámparas por circuito=lámparaporcorriente

circuitocortoporcorriente=

181.1

20=16.93 ó 17 lámparas

Circuitos derivados para contactos

Contactos generales. Método de cálculo del valor de la carga mayor de 180 watts por salida o bien:

El valor real de la carga si se conoce un incremento de 25% si es continua se requiere una capacidad

en el circuito derivado de 15 amperes ó 20 amperes, entonces el numero de circuitos necesario es:

Para 15 amperes:

voltsxamperes

wattsxcontactosdeNúmerocircuitosdeNo

12715

180.

Para 20 amperes:

60


voltsxamperes

wattsxcontactosdeNúmerocircuitosdeNo

12720

180.

3.3 Conductores y canalizaciones eléctricas

La mayoría de los conductores usados en la actualidad para instalaciones eléctricas

comerciales, industriales o residenciales, son de cobre o aluminio. Una propiedad

importante a considerar de estos materiales desde el punto de vista de las instalaciones

eléctricas es su resistencia o resistividad.

La unidad de la resistencia eléctrica es el ohm, la corriente eléctrica se mide en amperes, y

se dice que un ampere (1A) circula, cuando se aplica un volt (1V) a través de un circuito

con una resistencia de 1 ohm (1Ω).

En cualquier instalación eléctrica, los elementos que conducen la corriente eléctrica de las

fuentes a las cargas o que interconectan los elementos de control, son los conductores

eléctricos, por otra parte, por razones de protección de los propios conductores y de

seguridad, normalmente estos conductores se encuentran instalados dentro de

canalizaciones eléctricas de distinta naturaleza y cuya aplicación depende del tipo de

instalación eléctrica de que se trate.

En la figura 3.2 se muestra, un diagrama de bloques en donde aparecen algunas de las

aplicaciones de los conductores eléctricos en las instalaciones.

IS IP

TF

TAA

B

B

C

C

D

DM

M

SIMBOLOGIA

CARGA DE ALUMBRADO

CARGA DE MOTORESM

Figura 3.2. Diagrama de bloques

IS = Interruptor de servicio

IP = Interruptor principal

TA = Tablero de alumbrado

TF = Tablero de fuerza

A = Conductores de servicio de la compañía suministradora al interruptor principal

B = Conductores que llevan la potencia del interruptor principal al tablero de alumbrado

(TA) y al tablero de fuerza (TF).

61


C = Conductores que llevan la potencia de los circuitos derivados del tablero de alumbrado

(TA) a la carga de alumbrado.

D = Conductores que llevan la potencia de los circuitos derivados del tablero de fuerza (TF)

a la carga de motores M.

Los elementos que contienen a los conductores se conocen como canalizaciones y son de

distinto tipo según la aplicación, conociéndose como tubos conduit, ductos, charolas, etc.

3.3.1 Conductores eléctricos

La palabra “conductor” se usa con un sentido distinto al de alambre, ya que por lo general

un alambre es de sección circular, mientras que un conductor puede tener otras formas (por

ejemplo barras rectangulares o circulares), sin embargo es común que a los alambres se les

designe como conductores.

La mayor parte de los conductores usados en las instalaciones eléctricas son de cobre (Cu)

o aluminio (Al) debido a su buena conductividad.

Comparativamente el aluminio es aproximadamente un 16% menos conductor que el cobre

y más liviano que este, ya que a igualdad de peso se tiene hasta cuatro veces mas conductor

que el cobre.

Los conductores eléctricos se fabrican de sección circular de material sólido o como cables

dependiendo la cantidad de corriente por conducir (ampacidad) y su utilización aunque en

algunos casos se fabrican en secciones rectangulares y tubulares para altas corrientes.

Desde el punto de vista de las normas los conductores se han identificado por un numero

que corresponde al calibre y que normalmente se sigue el sistema americano de designación

AWG (American Wire Gage) siendo el más grueso el numero 4/0 siguiendo un orden

descendente del área del conductor los numero 3/0, 2/0, 1/0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18

y 20 que el más delgado usado en instalaciones eléctricas para conductores con un área

mayor del designado como 4/0, se hace una designación que está en función de su área en

pulgadas para lo cual se emplea una unidad denominada en circular mil siendo así como un

conductor de 250 corresponderá aquel cuya sección sea de 250,000 CM y así

sucesivamente.

Se denomina circular mil a la sección de un círculo que tiene un diámetro de un milésimo

de pulgada (0.001 plg.), como se muestra en la figura 3.3.

62


Figura 3.3. Sección de un circular mil

La relación entre circular mil y el área en mm2 para un conductor se obtiene como sigue:

mmPLG 4.251

mmPLG 0254.01000

1

Siendo el circular mil un área

4

)0254.0(1416.3

4..1

22 xDMC

2410064506.5 mmx

De donde:

CMmm 1974064506.5

101

42

O en forma aproximada

CMmm 20001 2

Los conductores empleados en las instalaciones eléctricas tienen aislantes del tipo

termoplásticos (T) con distintas denominaciones comerciales según el tipo de fabricante

siendo los mas conocidos por ser a prueba de agua entre otras propiedades los siguientes:

tipo TW, vinanel 900, vinanel nylon, vulcanel EP, vulcanel XLP, THWN, RUW, TWD,

THW, PILC, V, RHH.

Cada tipo de conductor tiene propiedades específicas que lo diferencian de otro, en la

selección de un conductor deben considerarse los agentes que los afectan durante su

operación y que se pueden agrupar como:

I.- Agentes mecánicos

II.- Agentes químicos

III.- Agentes eléctricos

63


Agentes mecánicos. La mayor parte de los ataques mecánicos que sufre un conductor se

deben a agentes externos como son el desempaque, manejo e instalación que pueden afectar

las características del conductor dañado y que producen fallas de operación, por lo que es

necesario prevenir el deterioro por agentes externos usando las técnicas adecuadas de

manejo de materiales e inserción de conductores en canalizaciones.

Los principales agentes que pueden afectar mecánicamente a los conductores se pueden

dividir en cuatro clases:

a).- Presión mecánica

b).- Abrasión

c).- Elongación

d).- Doblez a 180°

a).- Presión mecánica.- se puede presentar en el manejo de los conductores por el paso o

colocación de objetos pesados sobre los conductores su efecto puede ser una deformación

permanente del aislamiento disminuyendo el espesor del mismo y apareciendo fisuras que

pueden provocar fallas eléctricas futuras.

b).- Abrasión.- es un fenómeno que se presenta normalmente al introducir los conductores a

las canalizaciones, cuando estas están mal preparadas y contienen rebabas o bordes punzo-

cortantes también se pueden presentar durante el manejo de los conductores en las obras

civiles semiterminadas.

c).- Elongación.- se presenta cuando hay mas de dos curvas de 90° en una trayectoria

unitaria de tubería, o cuando se trata de introducir mas conductores en el tubo conduit de

los permitidos por reglamento (deben ocupar el 40% de la sección disponible dejando libre

la sección restante).

Tratándose de conductores de cobre debe tenerse cuidado que la tensión no exceda a

7kg/mm2

ya que se corre el riesgo de alargar el propio metal, creándose un problema de

aumento de resistencia eléctrica por disminución en la sección del conductor por otra parte

la falta de adherencia del aislamiento provocado por el deslizamiento provoca puntos de

falla latente.

d).- Doblez a 180°.- este problema se presenta principalmente por el mal manejo de

material, de tal forma que las moléculas del aislamiento que se encuentran en la parte

exterior están sometidas a la tensión y las que se encuentran en la parte interior a la

compresión este fenómeno se conoce en el argot técnico como la formación de “cocas”.

Agentes químicos. Un conductor se ve sujeto a ataques por agentes químicos que pueden

ser diversos y que dependen de los contaminantes que se encuentran en el lugar de la

instalación.

Estos agentes químicos contaminantes se pueden identificar en cuatro tipos generales que

son:

64


- Agua o humedad

- Hidrocarburos

- Ácidos

- Álcalis

Por lo general no es posible eliminar en su totalidad los contaminantes de una instalación

eléctrica por lo que se hace necesario el uso de conductores eléctricos que resistan los

contaminantes en cada instalación eléctrica.

Las fallas por agentes químicos en los conductores se manifiestan como una disminución

en el espesor del aislamiento como grietas con trazos de sulfatación en el aislamiento o por

oxidación en el aislamiento caso típico que se manifiesta como un desprendimiento en

forma de escamas.

En la tabla 3.3 se indican algunas propiedades de aislamientos a la acción de los

contaminantes más comunes.

TABLA 3.3 CARACTERÍSTICAS DE RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES DE BAJA

TENSIÓN AL ATAQUE DE AGENTES QUIMICOS

Tipo comercial Álcalis Ácidos Humedad Hidrocarburos

TW Muy bueno Muy

bueno

Muy bueno Bueno

VINANEL 900 Muy bueno Muy

bueno

Muy bueno Bueno

VINANEL NYLON Muy bueno Excelente Excelente Inerte

VULCANEL EP Muy bueno Muy

bueno

Excelente Regular

VULCANEL XLP Muy bueno Muy

bueno

Excelente Regular

Agentes eléctricos. Desde el punto de vista eléctrico la característica principal de los

conductores de baja tensión se mide por la rigidez dieléctrica del aislamiento que es la que

determina las condiciones de operación manteniendo la diferencia de potencial requerida

dentro de los limites de seguridad permite soportar sobre cargas transitorias e impulsos de

corriente provocados por corto circuito.

La habilidad eléctrica de los aislamientos para conductores en baja tensión es del orden de

600 Volts que es la tensión máxima a que están especificados por esta razón los

conductores empleados en instalaciones eléctricas de baja tensión difícilmente fallan por

causas meramente eléctricas en la mayoría de los casos fallan por fenómenos térmicos

provocados por sobrecargas sostenidas o deficiencias en los sistemas de protección en caso

de corto circuito.

En la tabla 3.4 se indican algunas propiedades de los conductores eléctricos comerciales

desde el punto de vista de la rigidez dieléctrica en sus aislamientos.

65


TABLA 3.4. RIGIDEZ DIELECTRICA DE LOS AISLAMIENTO USADOS EN

CONDUCTORES DE BAJA TENSION

IDENTIFICACIÓN

COMERCIAL

kV/MM C.A.

ELEVACIÓN RAPIDA

kW/MM C.A.

IMPULSO

TW 12 40

VINANEL 900 12 40

VINANEL NYLON 15 45

VULCANEL EP 18 54

VULCANEL XLP 20 60

3.3.2 Canalizaciones eléctricas

Se entiende por canalización eléctrica a los dispositivos que se emplean en las instalaciones

eléctricas para contener a los conductores de manera que queden protegidos contra

deterioro mecánico y contaminación.

Los medios de canalización más comunes en las instalaciones eléctricas son:

a) tubos conduit

b) ductos

c) charolas

Figura 3.4 Elementos para canalización de conductores eléctricos

66


a) Tubos Conduit; es un tipo de tubo (de metal o plástico) usado para contener o

proteger los conductores eléctricos usados en las instalaciones.

Los tubos conduit metálicos pueden ser de aluminio, acero o aleaciones especiales,

los tubos de acero a su vez se fabrican en los tipos pesados, semipesado y ligero,

distinguiéndose uno de otro por el espesor de la pared.

- Tubo conduit de acero pesado (pared gruesa); Se fabrican en secciones circulares

con diámetros que van de 13mm (1/2”) a 152.4mm (6”). Se puede emplear en

instalaciones visibles u ocultas ya sea embebido en concreto o embutido en

mampostería en cualquier tipo de edificios y bajo cualquier condición atmosférica.

Figura 3.5 Tubo conduit pared gruesa y uniones

- Tubo conduit metálico de pared delgada; El diámetro máximo recomendable para

este tubo es 51mm (2”). Su uso es permitido en instalaciones visibles u ocultas ya

sea embebido en concreto o embutido en mampostería en lugares de ambiente seco

no expuestos a humedad o ambiente corrosivo.

Figura 3.6 Tubo conduit pared delgada y uniones

67


- Tubo conduit metálico flexible; No se recomienda su uso en diámetros inferiores a

13mm (1/2”) ni superiores a 102mm (4”). Se recomienda su uso en lugares secos

donde no esté expuesto a corrosión o daño mecánico, o sea que se puede instalar

embutido en muro de ladrillo o bloques similares así como en ranuras en contacto.

Figura 3.7 Tubo conduit flexible

- Tubo conduit de plástico rígido (PVC); Debe ser auto extinguible, resistente al

aplastamiento, a la humedad y a ciertos agentes químicos. No se recomienda su uso

en instalaciones visibles donde el tubo este expuesto a daño mecánico.

b) Ductos metálicos; los ductos metálicos se instalan en la superficie, proporcionan

protección mecánica a los conductores y además los hacen accesibles para cambios

o modificaciones en el alumbrado.

Los ductos metálicos se seleccionan sobre la base del número y tamaño de los

conductores que deben alojar, existen distintas formas de ductos por aplicación.

- Bus ducto (electroducto). Consiste de conductores en forma de barra dentro de un

elemento metálico (ducto) que los contiene. Con la adecuada ventilación. El bus

ducto se usa con mayor frecuencia para la conducción de corrientes elevadas.

Se fabrican en distintos estilos, tipo enchufable, atornillados, con aluminio o cobre,

etc.

Debido a la característica de manejar altas corrientes o demandas de potencia

elevadas, su aplicación más común se encuentra en las instalaciones industriales, sin

embargo su uso no está limitado a las instalaciones comerciales o de edificios de

oficinas. Se usan frecuentemente como un sistema completo, tienen la desventaja de

su alto costo y los accesorios complementarios que pueden ser de alto costo

también.

68


Figura 3.8 Trayectoria de electroductos en instalaciones eléctricas

69


c) Charola; los soportes tipo charola para cables. Es una unidad o conjunto de

unidades o secciones y accesorios, que forman un sistema estructural rígido

utilizado para portar cables y canalizaciones.

Los soportes tipo charola para cables no se limitan a los establecimientos

industriales. Se fabrican de distintos tipos: escalera, malla, fondo ventilado y no

metálico para zonas corrosivas en las que requiere aislamiento a la tensión eléctrica.

Instalación. Los soportes tipo charola para cables se instalan como sistemas

completos. En campo o durante la instalación se hacen curvas o modificaciones que

deben estar de manera que se mantenga la continuidad eléctrica del sistema y el

soporte continuo de los cables. En ocasiones se puede tener segmentos

mecánicamente discontinuos entre tramos pero se debe mantener continuidad con

uno o varios puentes de unión.

Figura 3.9 Soporte tipo charola para cables

3.3.3 Cajas de conexiones

En los métodos modernos para instalaciones eléctricas se puede decir que todas las

conexiones de conductores o uniones entre conductores se deben realizar en cajas de

conexión aprobadas para tal fin y que deben estar instaladas en donde puedan ser accesibles

para poder hacer cambios en el alumbrado.

Por otra parte todos los apagadores y salidas para lámparas se deben encontrar alojados en

cajas y en forma similar los contactos.

Las cajas se construyen metálicas y de plástico según se usen para instalaciones con tubo

conduit metálico o con tubo de PVC o polietileno. Las cajas metálicas se construyen de

70


acero galvanizado de cuatro formas principalmente: cuadradas, octagonales, rectangulares y

circulares se fabrican de varios anchos, profundidades y perforaciones para acceso de

tubería, hay perforaciones para acceso de tubería, hay perforaciones en las caras laterales y

en el fondo.

En la figura siguiente se muestran algunos tipos de cajas de conexión

Figura 3.10 Cajas de unión para instalaciones eléctricas

Dimensiones de cajas de conexión

Tipo rectangular: 6 x 10 cm de base por 3.8 cm de profundidad con perforaciones para tubo

conduit de 13 mm. Tipo redondas: diámetro de 7.5 cm y 3.8 cm de profundidad

perforaciones para tubo conduit de 13 mm.

Tipo cuadradas: estas cajas tienen distintas medidas y se designan o clasifican de acuerdo

con el diámetro de sus perforaciones en donde se conectan los tubos, designándose así

como cajas cuadradas de 13, 19, 25, 32 mm, etc.

3.3.4 Conectores y accesorios en las instalaciones eléctricas

Los conectores y accesorios son elementos relacionados principalmente con la parte

“mecánica” de las instalaciones eléctricas, tubos conduit, ductos y electroductos o sea con

las canalizaciones y no con los conductores eléctricos.

Dentro de la categoría de conectores y accesorios se tienen los llamados condulets, las cajas

de conexión, las cajas para accesorios como son los conductos, apagadores, tapas, etc.

71


Condulets. Los condulets son elementos de conexión de los tubos conduit están fabricados

por lo general de material rígido para trabajo rudo y permiten interconectar tramos de tubo,

cambios de dirección en las canalizaciones, derivaciones, etc. De acuerdo con su función y

forma se les da una designación como tipo “C”, tipo “LB”, tipo “LL”, tipo “LR”, tipo “T”.

Cajas de salida. Las cajas de salida se usan por lo general para conectar equipo o

accesorios pequeños por lo general (contactos, apagadores, lámparas) y se en encuentran en

distintos tamaños. Una caja de salida puede servir también para seccionar conductores o

para interconectarlos, generalmente se usan hasta conductores calibre No. 6 AWG, con

perforaciones laterales y en el fondo terminadas de manera tal que los conductores que

entren queden protegidos contra la abrasión (deterioro por rozamiento o corte de partes no

pulidas o con rebabas).

Tapas o cubiertas. Todas las cajas de salida deben estar previstas de una tapa metálica en el

caso de las cajas metálicas y en el caso de las no metálicas preferentemente del mismo

material de la caja.

Conectores. Los tubos conduit deben ir fijos a las cajas de conexión, para esto se usan

normalmente conectores de la medida apropiada, es común el uso de contras y monitores en

las cajas de conexión metálicas.

Apagadores. Se define como un interruptor pequeño de acción rápida, operación manual, y

baja capacidad, se usa para el control de aparatos domésticos y comerciales, así como

unidades de alumbrado, debido a que la operación de los apagadores es manual, el voltaje

nominal no debe exceder 600 volts.

3.4 Planeación de las instalaciones eléctricas

En términos generales se puede considerar la planeación de tres tipos de instalaciones

eléctricas: residenciales, comerciales e industriales.

3.4.1 Planeación de instalaciones eléctricas residenciales

El uso primario de las instalaciones eléctricas residenciales estaba dirigido hacia el

alumbrado y salidas (contactos), en la actualidad dependiendo del tamaño y tipo de la

instalación eléctrica se deben considerar elementos adicionales a los antes mencionados

para ciertos casos especiales como son:

1. Calefacción y aire acondicionado

2. Aparatos eléctricos

3. Estufas eléctricas

4. Alumbrado interior y exterior

5. Sistema de comunicación

72


6. Sistema de alarma

En la planeación general de cualquier sistema eléctrico se deben considerar los siguientes

factores generales:

1. Método de alambrado

2. Alimentación de la compañía suministradora en forma aérea o subterránea.

3. Tipo de construcción del edificio

4. Equipo de medición y protección en la alimentación

5. Grado de alambrado requerido en luminarias y aparatos

6. Selección de luminarias

7. Tipo de calefacción y sistema de mantenimiento

8. Alambrado de control para calefacción y aire acondicionado

9. Sistema de alarma y señalización

Para la mayoría de los servicios en casas habitación la alimentación es monofásica a 120

volts, de fase a neutro. Cuando la carga es mayor y requiere de un servicio trifásico

entonces la alimentación es a 220 volts tres fases.

3.4.2 Planeación de instalaciones eléctricas comerciales

Algunos aspectos a considerar en la instalación eléctrica de pequeños comercios, son los

siguientes:

Sistema de distribución (radial, secundario selectivo o primario selectivo).

1. Tipo de construcción del edificio en donde se encuentra.

2. Determinar si la instalación formara parte de una nueva construcción o la

ampliación o modernización de una ya existente.

3. Tipo de construcción de paredes, techo y piso, así como sus dimensiones.

4. Métodos de alambrado

5. Localización y tipo de servicio de alimentación (aéreo o subterráneo).

6. Localización y tipo del equipo de medición y protección.

7. Tamaño de los circuitos alimentadores, tablero y equipo.

8. Alambrado para aparatos y áreas de exhibición.

9. Requerimientos de instalación para luminarias de acuerdo a su tipo.

10. Elección de la tensión para distribución de la energía en baja tensión (440, 220 o

127V).

En el caso de centros comerciales de tamaño medio, prácticamente se aplican los mismos

criterios de planeación que en los pequeños, guardando las debidas proporciones. La

tensión de alimentación en los pequeños centros comerciales puede ser de 127 volts de fase

a neutro o 220 volts trifásico, en tanto que en los medianos es por lo general trifásico a 220

volts con una derivación a 127 volts de fase a neutro.

73


En los grandes centros comerciales, la tensión de distribución interna dependiendo de la

magnitud de la carga y de las dimensiones del local puede ser 440 volts trifásicos, 220 volts

trifásicos y en ambos casos se dispone por lo general de 127 volts de fase a neutro. Debido

al valor de la carga total la alimentación es en alta tensión (6.6 kV o 13.2 kV) y entonces es

necesario disponer de una subestación eléctrica para reducir el voltaje y distribuir a los

centros de carga.

Los factores que se deben considerar en la instalación eléctrica de un centro comercial

grande son:

1. Tipo de construcción de edificio (ladrillo, tabicón, concreto reforzado, madera, etc.)

y acabados.

2. Tipo de techo, pisos, altura de techo, plafón o falso plafón, separación de piso y

plafones, áreas dentro del mismo comercio, etc.

3. Método de alambrado recomendable, (tubo conduit, charola, ductos).

4. Tipo de equipo de medición y protección de la compañía suministradora.

5. Tipo y localización (acometida) de los conductores de servicio.

6. Tipo de luminarias, forma de montaje de las mismas, lámparas a usar de las distintas

áreas, etc.

7. Aire acondicionado y alimentación a equipos de refrigeración.

8. Alimentación a las áreas de exhibición.

9. Alimentación al alumbrado de estacionamientos, área de descarga y carga de

materiales.

3.4.3 Planeación de instalaciones eléctricas industriales

Por lo general se requiere de alimentación en alta tensión trifásica, usando una o mas

subestaciones eléctricas para la reducción de tensiones de utilización y la distribución

apropiada.

Los factores más importantes a considerar, son los siguientes:

Sistema de distribución (radial, secundario selectivo o primario selectivo).

1. Si se trata de una nueva instalación o bien una ampliación o modificación de una ya

existente.

2. Tipo de construcción general del edificio, es decir, ladrillo, tabicón, concreto

reforzado, estructura de acero, techo de diente de sierra, etc.

3. Tipo de piso, techo, niveles de piso, etc.

4. Tipo de servicio de alimentación (tensión, conexión del transformador, valor de

corriente de corto circuito, alimentación aérea o subterránea, etc.)

5. Voltaje de distribución para alumbrado y fuerza.

6. Tipo de equipo requerido y sus características principales (subestación unitaria,

interruptor, tableros de fuerza, centro de control de motores, etc.)

7. Tipo de distribución de voltaje interno, incluyendo subestaciones reductoras.

8. Método de alambrado, charolas, ductos, tubos conduit, etc.

74


9. Tipo de tableros de alumbrado y fuerza.

10. Lista de motores, potencias tipos de arrancadores y control en general.

11. Tipos de luminarias, formas de montaje y alimentación.

12. Sistemas de alarma y señalización.

13. Métodos de conexión a tierra de equipo y red a tierra en caso de ser requerida.

14. Ciclo de trabajo, numero de turnos de trabajo, condiciones de seguridad e higiene.

15. Elección de la tensión para distribución de la energía en baja tensión (440, 220 o

127V).

3.5 Calculo de los conductores por caída de voltaje

El voltaje en las terminales de la carga es por lo general menor que el voltaje de

alimentación, la diferencia de voltaje entre estos dos puntos se conoce como “la caída de

voltaje” las normas técnicas para instalaciones eléctricas recomiendan que la máxima caída

de tensión (desde la alimentación hasta la carga) no debe exceder al 5%, 3% se permite a

los circuitos derivados ( del tablero o interruptor a la salida para utilización ) y el otro 2%

se permite al alimentador (de la alimentación al tablero principal).

Una caída de tensión excesiva ( mayor del 5% ) conduce a resultados indeseables debido a

que el voltaje en la carga se reduce, en las lámparas incandescentes se reduce notablemente

el nivel de iluminación, en las lámparas fluorescentes se tiene problemas, como dificultad

para arrancar, parpadeo, calentamiento de las balastras, etc., en el equipo de control, los

relevadores pueden no operar; en los motores la reducción de voltaje se traduce en un

incremento en la corriente, lo cual produce sobrecalentamiento y algunas veces causa

problemas de arranque, por esta razón no es suficiente calcular los conductores por

corriente, es decir, seleccionar el calibre de un conductor de acuerdo por la corriente que

circulara por el. También es necesario que la caída de voltaje en el conductor no exceda los

valores establecidos por el reglamento de obras e instalaciones eléctricas ( que son 2%

caída de voltaje en instalaciones residenciales y un máximo de 5% en instalaciones

industriales, desde el punto de alimentación hasta el último punto.

Para estar seguros de que las caídas de voltaje no excedan esos valores es necesario calcular

las caídas de voltaje en los circuitos derivados y en los alimentadores.

En las formulas que se desarrollan a continuación, se empleara la siguiente nomenclatura:

W = Potencia en watts

I = Corriente en amperes por conductor

VF = Voltaje entre fases

VN = Voltaje de línea a neutro

cosθ = Factor de potencia

R = Resistencia de un conductor en ohms

ρ = Resistividad del cobre 1/58 (m2/mm

2) ≈1/50

L = Longitud del conductor en metros

S = Sección del conductor en mm2

75


e = Caída de voltaje de fase a neutro en Volts

eF = Caída de voltaje entre fases, en Volts

e% = Caída de voltaje en porciento

F

F

N V

xE

V

Exe

100100%

Sistemas monofásicos

El estudio de la caída de tensión se puede efectuar para casos específicos, similares a los

que se tienen en las instalaciones eléctricas, pero el concepto general es el mismo usado en

circuitos eléctricos. Considérese el siguiente circuito simplificado.

L

CIRCUITO MONOFASICO SIMPLIFICADO

Vn

I, R

I, R

Figura 3.11 Circuito monofásico simplificado

La potencia que consume la carga es:

cosIVW N

cosNV

WI

la caída de voltaje por resistencia en el conductor es:

RIe 2

la resistencia del conductor es:

S

L

S

LR

50

1

de donde:

S

LIe

25

1

76


SV

LI

VS

LIe

NN

4100

25%

Ejemplo: Calcular la caída de voltaje en el circuito derivado de un motor de 2 HP,

monofásico a 115 volts, que tiene una longitud de conductor del punto de alimentación al

punto de conexión del motor de 25 metros, el alambre es de cobre (ver figura 3.12).

M

2HP

115 V

ALIMENTACION

Figura 3.12 Circuito derivado de un motor

Para un motor monofásico de 2 HP a 115 V, la corriente a plena carga es:

AI pc 24

AxI pc 302425.125.1

Calibre del conductor (dos conductores en tubo conduit) No. 10 AWG.

Para un alambre No. 10, S = 5.26 mm2; también de datos L = 25 metros.

La caída de voltaje en porciento es:

%426.5115

24254%

x

xxe

Sistema trifásico a tres hilos

El circuito simplificado se puede representar en la forma siguiente:

I R

I R

I R

W/3

W/3

W/3

W/3 = CARGA POR FASE

Figura 3.13 Sistema trifásico a tres hilos

77


La potencia que consume la carga trifásica es:

cos3 IVW F

cos3 FV

WI

La caída de voltaje entre fases es:

RIeF 3

Pero si el conductor utilizado es de Cu entonces ρ=1/50, sustituyendo en la ecuación de R:

S

L

S

LR

50

1

S

LIeF

50

3

El porciento de caída de voltaje es:

100% xV

Ee

F

F

10050

3% x

SV

LIe

F

FSV

LIe

32%

Sistema trifásico a cuatro hilos

Este es caso típico de los sistemas conectados en estrella ( 3 hilos ) con neutro ( el cuarto

hilo ), se representa como sigue:

78


W/3

W/3

W/3 = CARGA POR FASE

W/3

N

Vf

Vf

I

I

I

Figura 3.14 Sistema trifásico a cuatro hilos

La potencia que consume la carga trifásica es:

cos3cos3 IVIVW NF

cos3cos3 NFV

W

V

WI

La caída de voltaje entre fases es:

S

LIRIeF

50

33

Expresando esta caída de voltaje en porciento:

S

LIRIe

50

10050

100% xSxV

LIx

V

Ee

NN

NSV

LIe

2%

79


3.6 Utilización recomendable de los sistemas de distribución

Para alimentar distintos tipos de cargas, ya sea comercial o industrial, que tienen

características variables, el proyectista debe tener una idea clara de cuales son los

elementos importantes a considerar en la selección de un sistema de distribución. Las

características más importantes de cada uno de estos sistemas se describen a continuación:

a).- Sistema monofásico con dos conductores

Este sistema se usa por lo general para alimentar cargas de alumbrado cuyo valor no excede

a 3750 Watts por circuito, se usa también en la alimentación de circuitos de 20 y 30

amperes.

b).- Sistema trifásico con tres conductores

Este sistema puede ser la salida de una conexión delta en un transformador o bien de una

conexión estrella sin conductor al neutro. Desde luego que la conexión se usara para

alimentar cargas trifásicas, como es el caso de los motores que operan con voltajes de 220

Volts ó 440 Volts.

c).- Sistema trifásico a cuatro hilos

Este es uno de los sistemas de alimentación más usados ya que resulta flexible para la

alimentación de cargas trifásicas (con los tres conductores de fase) y monofásicos (con una

fase y neutro), por ejemplo, se pueden alimentar motores trifásicos a 220 Volts y alumbrado

a Volts1273220 .

Debido a esta flexibilidad para la alimentación de distintos tipos de cargas tanto

monofásicas como trifásicas, el sistema a 4 hilos es uno de los preferidos en México.

N

SISTEMA TRIFASICO DE 4 HILOS

CARGA DE ALUMBRADO

CARGA DE MOTORESM

M

Figura 3.15 Utilización de un sistema trifásico a cuatro hilos

80


3.7 Sistemas de distribución en baja tensión

El sistema de distribución secundario se limita a aquella parte del sistema eléctrico que

conecta el equipo de la planta con la subestación en el centro de carga. Es de tanta

importancia como la subestación misma o como el sistema primario.

a) Sistema radial. Consiste en un cable primario alimentado un transformador y de ahí

unas barras alimentadoras en baja tensión; este sistema es el más económico,

ofrece una buena seguridad, bastante adaptabilidad y fácil aumento de

capacidad, junto con sencillez de conservación, poca inversión en equipo y

ventaja de no requerirse operarios para su operación.

b) Sistema secundario selectivo. Consiste en dos sistemas radiales con un enlace

disponible para casos de emergencia, este sistema permite una división completa

desde el primario hasta las barras del secundario, de tal manera que cualquier

parte del sistema se pueda desconectar en caso de falla y el resto de la carga ser

alimentada por el interruptor de enlace más conveniente. En resumen este

sistema aumenta la flexibilidad en la operación y en el mantenimiento con un

incremento en el costo inicial.

c) Sistema primario selectivo. Consiste en dos fuentes de energía en el lado primario,

lo cual prevé mayor seguridad a cualquiera de los sistemas secundarios básicos,

a pesar de que no es parte integral del sistema secundario.

81


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 4

ESTUDIO DE CARGAS

DEL EDIFICIO

82


CAPITULO 4

ESTUDIO DE CARGAS DEL EDIFICIO

DESCRIPCION DEL EDIFICIO

El edificio gubernamental consta de dos niveles, planta baja (1500 m2 aproximadamente) y

plata alta (1300 m2 aproximadamente). La distribución de la carga en el interior de las

oficinas gubernamentales se divide en cuatro secciones; dos en planta baja (oriente y

poniente) y dos en planta alta (oriente y poniente), cada sección esta formada por tres

tableros de alumbrado, Tablero de alimentación normal, Tablero de alimentación de

emergencia y Tablero de alimentación regulada respectivamente. Los tableros de

alumbrado se ubican en los accesos a los sanitarios generales (ver apéndice A y B, planos

arquitectónicos A-1-01 y A-1-02).

Así mismo se contara con alumbrado exterior en jardineras y fachada, Cuarto de Bombas,

Site de Computo y Subestación Eléctrica (Subestación Compacta de 300 kVA, Planta de

Emergencia de 150 kVA y Sistema Ininterrumpible de Energía “UPS” de 100 kVA, (ver

apéndice C y B, Plano IEALG-01 Alimentadores generales baja tensión y Plano IEMT-01

Alimentador en media tensión).

83


CARACTERISTICAS DE LA CARGA

CARGAS CONECTADAS

TABLERO POTENCIA

W SERVICIO TIPO ALIMENTACION TENSION

A 25,849.25 NORMAL

ALUMBRADO

Y

CONTACTOS

3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

B 23,271 NORMAL

ALUMBRADO

Y

CONTACTOS

3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

C 17,598 NORMAL

ALUMBRADO

Y

CONTACTOS

3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

D 19,831 NORMAL

ALUMBRADO

Y

CONTACTOS

3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

TOTAL 86,549.25

TABLERO POTENCIA

W SERVICIO TIPO ALIMENTACION TENSION

AE 4,727.5 EMERGENCIA ALUMBRADO 3F, 4H, 60 HZ 127 V

BE 4,547.5 EMERGENCIA ALUMBRADO 3F, 4H, 60 HZ 127 V

CE 4,551.25 EMERGENCIA ALUMBRADO 3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

DE 3,587.5 EMERGENCIA ALUMBRADO 3F, 4H, 60 HZ 127 V

EE 16,485.31 EMERGENCIA FUERZA 3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

FE 9,007.25 EMERGENCIA

ALUMBRADO

Y

CONTACTOS

3F, 4H, 60 HZ 220/127 V

TOTAL 42,906.31

AR 25,800 REGULADO CONTACTOS 3F, 4H, 60 HZ 127 V

BR 21,600 REGULADO CONTACTOS 3F, 4H, 60 HZ 127 V

CR 16,500 REGULADO CONTACTOS 3F, 4H, 60 HZ 127 V

DR 20,700 REGULADO CONTACTOS 3F, 4H, 60 HZ 127 V

ER 11,112 REGULADO CONTACTOS 3F, 4H, 60 HZ 127 V

TOTAL 95,712

CARGA TOTAL

SERVICIO NORMAL

CARGA TOTAL

SERVICIO DE

EMERGENCIA

CARGA TOTAL

INSTALADA

86,549.25 138,618.31 W 225,167.56 W

84


MEMORIA DE CÁLCULO

ACOMETIDA

La acometida eléctrica en media tensión es por parte de Luz y Fuerza del Centro a 23,000

Volts, 3 fases-3 hilos, 60 Hz en forma subterránea que remata en el gabinete de medición

de la subestación eléctrica tipo compacta servicio interior de 300 kVA de capacidad de

transformación.

RESUMEN DE CARGA

Servicio normal a 220 V. 86,549.25 W

Servicio emergencia a 220 V. 138,618.31 W

Carga total a 220 V. 225,167.56 W

CALCULO DEL TRANSFORMADOR

CARGA EN RESERVA

Para los cálculos se contemplara entre un 20% y 30% adicional a la carga instalada, con la

finalidad de agregar futuras cargas al sistema.

FACTOR DE DEMANDA

La demanda en una instalación eléctrica es la carga en las terminales receptoras, tomada como un

valor medio en un intervalo de tiempo determinado. El factor de demanda en un intervalo de

tiempo, de una carga es la razón entre la demanda máxima y su carga total instalada siendo la

demanda máxima, la demanda instantánea mayor que se representa en una carga en un periodo de

trabajo previamente establecido.

FACTOR DE DIVERSIDAD

Es la razón entre la sumatoria de las demandas máximas individuales y la demanda máxima del

sistema. Este factor podrá aplicarse a diferentes niveles del sistema; es decir, entre los

transformadores de un mismo alimentador, entre los alimentadores pertenecientes a una misma

subestación eléctrica o entre subestaciones de un mismo sistema.

85


Para efectos prácticos suele considerarse el factor de diversidad igual a la unidad y utilizar factores

de demanda previamente establecidos dependiendo del tipo de edificio que se trate para nuestro

caso, se considera un factor de demanda de 95%, por lo tanto se tiene que:

..PF

kWkVA

INSTALADOSW

kVA 17.2509.0

56.167,225

kVA de transformación = kVA instalados x F.D.

= 250.17 x 0.95

= 237.66

Dado que se tiene considerado una carga en reserva a la instalada de 20% a 30%, que se sumara a la

carga en kVA de transformación calculada, lo que resulta:

kVA de transformación = 237.66 x 1.3

= 308.95

Lo que demanda una capacidad de transformación de aproximadamente 300 kVA, por lo que se

instalara. Un transformador de 300 kVA (TR-1).

CALCULO DE LA PLANTA DE EMERGENCIA

..PF

kWkVA

INSTALADOSW

kVA 06.1549.0

31.658,138

kVA de P. E. = kVA instalados x F.D.

= 154.06 x 0.95

= 146.36

Por lo que se instalara, una planta de emergencia de 150 kVA (PE-1).

86


TABLERO “A”

ALUMBRADO PONIENTE PLANTA BAJA

CARGA INSTALADA

25 Lámpara fluorescente 2 x 28W 25x (2x 28)x 1.25 = 1,750 W


6 Lámpara 2 x 13W 6x (2x 13)x 1.25 = 195 W

5 Lámpara dicroica 50 W, 127 V 5x 50 = 250 W

5 Lámpara 2x 75 W 5x (2x 75) = 750 W

2 Lámpara 2x 26 W 2x (2x 26) x1.25 = 130 W

4 Lámpara IL9/P30D 75 W 4x 75 W = 300 W

5 Led 1W 5x 1x 1.25 = 6.25 W

SUMA 5,761.25W

2 Boiler 1500 W 2 x 1,500 W = 3,000 W

1 Ventilador 500 W 500 W

1 Contacto 1000 W, 220 V 1,000 W

30 Contacto en muro180 VA, 127 V 30x (180x 0.9) = 4,860 W

54 Contacto en mueble 180 VA, 127 V 54x (180x 0.9) = 8,748 W

11 Contacto en muro 200 VA, 127 V 11x (200x 0.9) = 1,980 W

SUMA 20,088 W

TOTAL 25,849.25W

ESTIMAR FACTOR DEMANDA

Alumbrado ── 100% ── 5,761.25 W

Contactos 10,000 W ── 100% ── 10,000 W

Contactos 10,088 W ── 50% ── 5,044 W

Total ── 20,805.25 W

%8010025.849,25

25.805,20 xndaFactorDema

POTENCIA DEMANDADA

DemandaFactorxInstaladaaCDemandaPotencia arg.

WxDemandaPotencia 4.679,2080.025.849,25

87


TABLERO “B”

ALUMBRADO ORIENTE PLANTA BAJA

CARGA INSTALADA



6 Lámpara 2 x 13W 6x (2x 13)x 1.25 = 195 W


5 Lámpara 2x 75 W 5x (2x 75) = 750 W

2 Lámpara 2x 26 W 2x (2x 26) x1.25 = 130 W

3 Lámpara 60 W, 127 V 3x 60 W = 180 W

SUMA 5,775 W

2 Boiler 1500 W 2 x 1,500 W = 3,000 W


1 Contacto 1000 W, 220 V 1,000 W




SUMA 17,496 W

TOTAL 23,271 W


Alumbrado ── 100% ── 5,775 W

Contactos 10,000 W ── 100% ── 10,000 W

Contactos 7,496 W ── 50% ── 3,748 W

Total ── 19,523 W

%84100271,23

523,19 xndaFactorDema

POTENCIA DEMANDADA


WxDemandaPotencia 64.547,1984.0271,23

88


TABLERO “C”

ALUMBRADO PONIENTE PLANTA ALTA

CARGA INSTALADA



6 Lámpara 175 W, 220 V 6x 175 = 1,050 W

1 Lámpara Fluorescente 2x 26 W, 127 V 1x (2x 26)x 1.25 = 65 W



6 Lámpara fluorescente 2x 13 W 6x (2x 13)x 1.25 = 195 W

2 Lámpara 2x 75 W 2x (2x 75) 300 W

SUMA 5,910 W


1 Contacto 1000 W, 220 V 1,000 W




SUMA 11,688 W

TOTAL 17,598W


Alumbrado ── 100% ── 5,910 W

Contactos 10,000 W ── 100% ── 10,000 W

Contactos 1,688 W ── 50% ── 844 W

Total ── 16,754 W

%95100598,17


POTENCIA DEMANDADA



89


TABLERO “D”

ALUMBRADO ORIENTE PLANTA ALTA

CARGA INSTALADA



4 Lámpara fluorescente 2 x 28W 4x (2x 28)x 1.25 = 280 W

5 Lámpara 60 W, 127 V 5x 60 = 300 W

2 Lámpara 2x 75 W 2x (2x 75) 300 W



6 Lámpara fluorescente 2x 13 W 6x (2x 13)x 1.25 = 195 W

SUMA 4,885 W


1 Contacto 1000 W, 220 V 1,000 W




SUMA 14,946 W

TOTAL 19,831 W


Alumbrado ── 100% ── 4,885 W

Contactos 10,000 W ── 100% ── 10,000 W

Contactos 4,946 W ── 50% ── 2,473 W

Total ── 17,358 W

%87100831,19


POTENCIA DEMANDADA



90


TABLERO “AE”

ALUMBRADO DE EMERGENCIA PONIENTE PLANTA BAJA

CARGA INSTALADA



3 Lámpara 60 W, 127 V 3x 60 = 180 W

1 Lámpara 60 W, 127 V 1x 60 = 60 W

3 Lámpara 2 x 13W 3x (2x 13)x 1.25 = 97.5 W

5 Lámpara 2x 75 W 5x (2x 75) = 750 W

TOTAL 4,727.5 W


Alumbrado ── 100% ── 4,727.5

%1001005.727,4


POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “BE”

ALUMBRADO DE EMERGENCIA ORIENTE PLANTA BAJA

CARGA INSTALADA



3 Lámpara 60 W, 127 V 3x 60 = 180 W

1 Lámpara 60 W, 127 V 1x 60 = 60 W

3 Lámpara 2 x 13W 3x (2x 13)x 1.25 = 97.5 W

1 Lámpara 2x 75 W 1x (2x 75) = 150 W

TOTAL 4,547.5 W


Alumbrado ── 100% ── 4,547.5

91


%1001005.547,4


POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “CE”

ALUMBRADO DE EMERGENCIA PONIENTE PLANTA ALTA

CARGA INSTALADA



1 Lámpara 60 W, 127 V 1x 60 = 60 W

5 Lámpara 175 W, 220 V 5x 175x 1.25 = 1,093.75 W

3 Lámpara 2 x 13W 3x (2x 13)x 1.25 = 97.5 W

1 Lámpara 2x 75 W 1x (2x 75) = 150 W

TOTAL 4,551.25 W


Alumbrado ── 100% ── 4,551.25

%10010025.551,4


POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “DE”

ALUMBRADO DE EMERGENCIA ORIENTE PLANTA ALTA

CARGA INSTALADA



92



2 Lámpara 60 W, 127 V 2x 60 = 120 W

1 Lámpara 2x 75 W 1x (2x 75) = 150 W

3 Lámpara 2 x 13W 3x (2x 13)x 1.25 = 97.5 W

TOTAL 3,587.5 W


Alumbrado ── 100% ── 3,587.5

%1001005.587,3


POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “EE”

CUARTO DE MAQUINAS

CARGA INSTALADA


1 Contacto 180W, 127V 1x (180x 0.9) = 162 W

2 Motor de 1HP Wxx

PF

hpxP 77.657,1)2(

9.0

7461

..

746

2 Motor de 5HP Wxx

PF

hpxP 88.288,8)2(

9.0

7465

..

746

1 Motor de 7.5HP Wx

PF

hpxP 66.216,6

9.0

7465.7

..

746

TOTAL 16,485.31 W


Alumbrado y Contactos── 100% ── 322 W

Motores── 80% ── 12,930.65 W

Total ──13,252.65 W

%8010031.485,16

5.6.252,13 xndaFactorDema

93


POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “FE”

ALUMBRADO EXTERIOR Y SUBESTACIÓN

CARGA INSTALADA

1 Centro de carga en cafetería 5000 W

18 Lámpara fluorescente 13W, 127V 18x13x1.25 = 292.5 W

4 Lámpara 75W 4x75 = 300 W

14 Led 1W 14x1x1.25 = 17.5 W

35 Led 1W 35x1x1.25 = 43.75 W

30 Lámpara fluorescente 13 W 30x13x1.25 = 487.5 W

11 Lámpara fluorescente 2x32 W 11x(2x32)x1.25 = 880 W

1 Ventilador para UPS 1500 W, 127 V 1,500 W

3 Contacto general 3x(180x0.9) = 486 W

TOTAL 9,007.25W

FACTOR DEMANDA

9007.25 ── 100%

POTENCIA DEMANDADA



94


TABLERO “AR”

CONTACTOS REGULADOS PONIENTE PLANTA BAJA

CARGA INSTALADA

28 Contacto en muro 300 W 28x 300 = 8,400 W

54 Contacto en piso 300 W 54x 300 = 16,200 W

4 Contacto en mueble 300 W 4x 300 = 1,200 W

TOTAL 25,800 W


Contactos Regulados ── 100% ── 25,800 W

POTENCIA DEMANDADA


WxDemandaPotencia 800,2500.1800,25

TABLERO “BR”

CONTACTOS REGULADOS ORIENTE PLANTA BAJA

CARGA INSTALADA




TOTAL 21,600 W



%100100800,25


%100100600,21


95


POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “CR”

CONTACTOS REGULADOS PONIENTE PLANTA ALTA

CARGA INSTALADA




TOTAL 16,500 W



POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “DR”

CONTACTOS REGULADOS ORIENTE PLANTA ALTA

CARGA INSTALADA


3 Contacto en piso 300 W 3x 300 = 900 W


TOTAL 20,700 W

%100100500,16


96




POTENCIA DEMANDADA



TABLERO “ER”

SITE DE CÓMPUTO

CARGA INSTALADA

1 Centro de carga 3F, 4H, 220/127V 11,112 W

TOTAL 11,112 W


Alumbrado ── 100% ── 11,112 W

POTENCIA DEMANDADA



%100100700,20


%100100112,11


97


CUADRO DE CARGAS TAB. “A”

CIRCUITO

DERIVADO

70W

70W

32.5W

50W

150W

65W

75W

1500W

500W

1000W

162W

162W

180W

1.25W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 9 1458 1 x20A

2 1 500 2x20A 3 500

4 9 1458 1 x20A 5 9 1458 1 x20A 6 3 6 1458 1 x20A 7 8 1440 1 x20A 8 1 500 1 x15A 9 3 3 1026 1 x20A

10 1 750 2x20A 11 750

12 1 750 2x20A

13 750

14 9 1458 1 x20A 15 9 1458 1 x20A 16 9 1458 1 x20A 17 9 1458 1 x20A 18 9 1458 1 x20A 19 4 5 306.25 1 x15A 20 15 1050 1 x15A 21 10 700 1 x15A 22 13 910 1 x15A 23 5 1 2 530 1 x15A 24 5 750 1 x15A 25 16 1120 1 x15A 26 1 x15A 27 6 4 395 1 x15A 28

29

30

TOTAL UNIDADES 25 34 6 5 5 2 4 2 1 1 30 54 11 5

TOTAL WATTS 1750 2380 195 250 750 130 300 3000 500 1000 4860 8748 1980 6.25 8582.25 8655 8612

%84.01008655

25.85828655100

arg

argarg%

xx

MayoraC

MenoraCMayoraCoDesbalance

BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

25 26

27 28

29 30

3 x 70 A

98


CUADRO DE CARGAS TAB. “B”

CIRCUITO

DERIVADO

70W

70W

32.5W

50W

150W

65W

60W

1500W

500W

1000W

162W

162W

180W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 9 1458 1 x20A

2 1 500 2 x20A

3 500

4 9 1458 1 x20A 5 9 1458 1 x20A 6 9 1458 1 x20A 7 8 1 1476 1 x20A 8 8 1440 1 x20A 9 7 2 1494 1 x20A

10 9 1458 1 x20A 11 8 1296 1 x20A 12 1 750 2 x20A

13 750

14 1 750 2 x20A

15 750

16 1 500 1 x15A

17 15 1050 1 x15A 18 12 6 1035 1 x15A 19 15 1050 1 x15A 20 2 300 1 x15A 21 15 1050 1 x15A 22 4 5 530 1 x15A 23 3 450 1 x15A 24 2 3 310 1 x15A 25

26

27

28

29

30

TOTAL UNIDADES 27 34 6 5 5 2 3 2 1 1 44 24 11

TOTAL WATTS 1890 2380 195 250 750 130 180 3000 500 1000 7128 3888 1980 7724 7740 7807

%06.11007807

77247807100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

25 26

27 28

29 30

3 x 70 A

99


CUADRO DE CARGAS TAB. “C”

CIRCUITO

DERIVADO

70W

70W

32.5W

50W

150W

65W

175W

65W

500W

1000W

162W

162W

180W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 9 1458 1x20A

2 9 1458 1x20A 3 9 1458 1x20A 4 9 1458 1x20A 5 2 7 1458 1x20A 6 9 1458 1x20A 7 8 1440 1x20A 8 1 500 2x20A

9 500

10 1 500 1 x15A

11 15 1050 1 x15A 12 16 1120 1 x15A 13 8 560 1 x15A 14 7 490 1 x15A 15 6 525 2x20A 16 5 2 2 1 745 1 x15A 17 525

18 6 195 1 x15A 19

20

21 10 700 1 x15A 22

23

24

25

26

27

28

29

30

TOTAL UNIDADES 31 25 6 5 2 2 6 1 1 1 38 16 8

TOTAL WATTS 2170 1750 195 250 300 130 1050 60 500 1000 6156 2592 1440 5906 5886 5806

%69.11005906

58065906100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

100


CUADRO DE CARGAS TAB. “D”

CIRCUITO

DERIVADO

70W

70W

32.5W

50W

150W

65W

70 W

60W

500W

1000W

162W

162W

180W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 9 1458 1P x 15A

2 9 1458

3 9 1458

4 9 1458

5 7 2 1458

6 9 1458

7 9 1458

8 10 1620

9 9 1620

10 1 500

11 500

12 1 500

13 4 280

14 2 300

15 12 840

16 11 770

17 13 910

18 11 6 5 1265

19

20

21

22

23 2 2 270

24 5 250

25

26

27

28

29

30

TOTAL UNIDADES 27 22 6 5 2 2 4 5 1 1 43 30 9

TOTAL WATTS 1890 1540 195 250 300 130 280 300 500 1000 6966 4860 1620 6574 6646 6611

%08.11006646

65746646100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

101


CUADRO DE CARGAS TAB. “AE”

CIRCUITO DERIVADO

70W

70W

60W

60W

32.5W

150W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 3 180 1P x 15A

2 6 420 1P x 15A 3 1 3 157.5 1P x 15A 4 8 560 1P x 15A 5 5 750 1P x 15A 6 6 420 1P x 15A 7 3 5 560 1P x 15A 8 6 420 1P x 15A 9 6 420 1P x 15A

10 6 420 1P x 15A 11 6 420 1P x 15A 12

TOTAL UNIDADES 23 29 3 1 3 5

TOTAL WATTS 1610 2030 180 60 97.5 750 1580 1557.5 1590

%04.21001590

5.15571590100

arg

argarg%

xx

MayoraC


CUADRO DE CARGAS TAB. “BE”

CIRCUITO

DERIVADO

70W

70W

60W

60W

32.5W

150W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 3 180 1P x 15A

2 6 420 1P x 15A 3 1 1 2 195 1P x 15A 4 6 420 1P x 15A 5 5 1 500 1P x 15A 6 5 1 382.5 1P x 15A 7 6 420 1P x 15A 8 7 490 1P x 15A 9 6 420 1P x 15A

10 7 490 1P x 15A 11 9 630 1P x 15A 12


TOTAL WATTS 1960 2100 180 60 97.5 150 1510 1525 1512.5

BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

3 x 70 A

BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

3 x 70 A

102


%98.01001525

15101525100

arg

argarg%

xx

MayoraC


CUADRO DE CARGAS TAB. “CE”

CIRCUITO

DERIVADO

70W

70W

175W

60W

32.5W

150W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 5 546.875 1P x 15A

2 4 280 1P x 15A 3 546.875 1P x 15A 4 3 210 1P x 15A 5 7 1 550 1P x 15A 6 5 350 1P x 15A 7 9 630 1P x 15A 8 1 70 1P x 15A 9 9 630 1P x 15A

10 1 2 135 1P x 15A 11 6 1 452.5 1P x 15A 12 1 150


TOTAL WATTS 1330 1820 1093.75 60 97.5 150 1526.88 1521.87 1502.5

%59.110088.1526

5.150288.1526100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

3 x 70 A

103


CUADRO DE CARGAS TAB. “DE”

CIRCUITO DERIVADO

70W

70W

80W

60W

32.5W

150W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 7 490 1P x 15A

2 8 560 1P x 15A 3 5 350 1P x 15A 4 6 420 1P x 15A 5 4 320 1P x 15A 6 11 770 1P x 15A 7 1 150 1P x 15A 8 1P x 15A 9 5 2 470 1P x 15A

10 1P x 15A 11 3 97.5 1P x 15A 12


TOTAL WATTS 1750 1190 280 120 97.5 150 1200 1240 1187.5

23.41001240

5.11871240100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

3 x 70 A

104


CUADROS DE CARGAS TAB. “EE”

CIRCUITO

DERIVADO

80W

162W

828.88W

828.88W

4144.44W

4144.44W

6216.66W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 1 276.3 2 1 276.3 3 276.3 4 276.3 5 276.3 6 276.3 7 1 1381.5 8 1 1381.5 9 1381.5

10 1381.5 11 1381.5 12 1381.5 13 1 2072.22 14 1 162 15 2072.22 16 1 80 17 2072.22 18 1 80

TOTAL UNIDADES 2 1 1 1 1 1 1

TOTAL WATTS 160 162 828.88 828.88 4144.44 4144.44 6216.66 5549.82 5467.82 5467.82

47.110082.5549

82.546782.5549100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

3 x 70 A

105


CUADRO DE CARGAS TAB. “FE”

CIRCUITO

DERIVADO

13W

75W

1.25W

1.25W

13W

80W

162W

5000W

1500W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 11 880

2 6 97.5

3 6 97.5

4 4 300

5 6 97.5

6 14 17.5

7 1 1500

8

9 1 2500

10 10 162.5

11 2500

12 10 162.5

13 3 486

14

15

16

17 35 43.75

18 10 162.5

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

TOTAL UNIDADES 18 4 14 35 30 11 3 1 1

TOTAL WATTS 292.5 300 17.5 42.75 487.5 880 486 5000 1500 2963.5 3060 2983.75

%2.31005.2963

5.29633060100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

106


CUADRO DE CARGAS TAB. “AR”

CIRCUITO

DERIVADO

300W

300W

300W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 4 1200 1x20 A

2 4 1200 1x20 A 3 4 1200 1x20 A 4 4 1200 1x20 A 5 4 1200 1x20 A 6 4 1200 1x20 A 7 4 1200 1x20 A 8 4 1200 1x20 A 9 4 1200 1x20 A

10 4 1200 1x20 A 11 4 1200 1x20 A 12 4 1200 1x20 A 13 4 1200 1x20 A 14 4 1200 1x20 A 15 4 1200 1x20 A 16 4 1200 1x20 A 17 4 1200 1x20 A 18 4 1200 1x20 A 19 4 1200 1x20 A 20

21 5 1500 1x20 A 22

23 5 1500 1x20 A 24

TOTAL UNIDADES 28 54 4

TOTAL WATTS 8400 16200 1200 8400 8700 8700

%44.31008700

84008700100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

107


CUADRO DE CARGAS TAB. “BR”

CIRCUITO

DERIVADO

300W

300W

300W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 4 1200 1x20 A


10 4 1200 1x20 A 11 4 1200 1x20 A 12 4 1200 1x20 A 13 4 1200 1x20 A 14 4 1200 1x20 A 15 4 1200 1x20 A 16 4 1200 1x20 A 17 4 1200 1x20 A 18 4 1200 1x20 A 19

20

21

22

23

24


TOTAL WATTS 13200 7200 1200 7200 7200 7200

%00.01007200

72007200100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

108


CUADRO DE CARGAS TAB. “CR”

CIRCUITO

DERIVADO

300W

300W

300W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 4 1200 1x20 A


10 4 1200 1x20 A 11 4 1200 1x20 A 12 4 1200 1x20 A 13 3 900 1x20 A 14

15 3 900 1x20 A 16

17 3 900 1x20 A 18

19

20

21

22

23

24


TOTAL WATTS 10500 1200 4800 5400 5400 5700

%26.51005700

54005700100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

109


CUADRO DE CARGAS TAB. “DR”

CIRCUITO

DERIVADO

300W

300W

300W

FASES INT.

“QOB” A B C

1 4 1200 1x20 A


10 4 1200 1x20 A 11 4 1200 1x20 A 12 4 1200 1x20 A 13 4 1200 1x20 A 14 3 900 1x20 A 15 4 1200 1x20 A 16 3 900 1x20 A 17 4 1200 1x20 A 18 3 900 1x20 A 19

20

21

22

23

24


TOTAL WATTS 10800 900 9000 6900 6900 6900

%00.01006900

69006900100

arg

argarg%

xx

MayoraC


BARRAS CU.

100 AMP.

A B C

1 2

3 4

5 6

7 8

9 10

11 12

13 14

15 16

17 18

19 20

21 22

23 24

3 x 70 A

110


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 5

SELECCIÓN DE

PROTECCIONES, CALIBRE

DE CONDUCTOR Y

CANALIZACION

111


CAPITULO 5

SELECCIÓN DE PROTECCIONES, CALIBRE DE CONDUCTOR Y

CANALIZACION

Cálculo de protección y alimentador en media tensión (23,000V).

Como interruptor principal se utiliza un seccionador de potencia de operación en aire con

tres fusibles limitadores de corriente de disparo tripolar en base al Art. 450 de la NOM-001-

SEDE-2005 que establece, que cuando se empleen fusibles, la capacidad de la corriente de

estos no debe exceder el 250% de la corriente primaria de transformación.

a) Calculo de la protección en MT, 23 kV

kV

kVAIpc

3

AmpIpc 53.7)23(732.1

300

Corriente máxima del fusible:

AmpxI máx 82.185.253.7.

Por lo que se utilizaran fusibles de corriente nominal de 15 Amp.

b) Para el alimentador principal en media tensión, se selecciona la utilización de cable de

energía monoconductor tipo DS con aislamiento tipo XLP (polietileno de cadena cruzada)

adecuado para este tipo de instalación y de acuerdo a la Tabla 310-5 de la NOM-001-

SEDE-2005. El conductor adecuado es 1 AWG de sección transversal 42.4 mm2 y

ampacidad de 175 Amp. de acuerdo Tabla 310-77 de la NOM-001-SEDE-2005.

.53.7)23(732.1

300

3Amp

kV

kVAIpc

.41.925.1 AmpIpcxI Máx

El conductor es adecuado por ampacidad

Por caída de tensión. Para una longitud de 15 mts. En el caso más critico

ExS

xLxIpce

32%

112


Donde:

%e = caída de tensión por ciento

Ipc = corriente a plena carga en amperes

L = longitud del circuito

S = sección transversal del conductor

E = tensión entre fases

0004.0)23000(4.42

)732.1(21553.7%

xxe

lo que demuestra que el conductor cal. 1 AWG. Es adecuado por caída de tensión.

Los equipos y luminarias indicados en el proyecto ejecutivo, operan a 220V y 127V,

razón por la cual se determinan dichos voltajes de alimentación en baja tensión.

Cálculo de protecciones y calibre de conductores en baja tensión para tableros de

fuerza y alumbrado.

Se utilizaran conductores aislados con PVC tipo THW-LS clasificados como

termoplásticos, resistentes a la humedad al calor y a la propagación de incendios, de

emisión reducida de humos y gas ácido, para ser instalados en lugares secos y mojados y

para una temperatura de operación máxima de 75°C.

Los circuitos alimentadores, desde el transformador hasta los interruptores principales en

baja tensión serán canalizados por trinchera subterránea de 60x60 cm soportados con

ménsulas de canal tipo strut en ambas caras de la trinchera y sujetas con cinturones de

plástico en cada ménsula separadas a no más de 100 cm una de la otra.

La selección del calibre de los conductores se hará de acuerdo al Art. 220-10 (a) (b)

considerando el 125% de la carga continua, por lo tanto:

Alimentador ATGN del tablero general TGN en el que se aloja la protección principal

del transformador TR-1 con una capacidad de 300 kV.

a) Cálculo de la protección

AMPkV

kVAI N 29.787

)22(.3

300

3

AMPxI MAX 11.98425.129.787

113


Por lo que se instalara un interruptor electromagnético de 3P-1,000 Amp. de acuerdo al

Art. 220-10 (a) (b).

b) Cálculo del alimentador por corriente

De acuerdo al Art. 240-3 y para una corriente de 984.11 Amp. Consultando la Tabla 310-16

para conductores cal. 250 KCM con ampacidad de 255 Amp. Se instalaran 12 cables

(4xfase) cal. 250 KCM, 2 cables cal. 250 KCM en el neutro y uno cal. 1/0 AWG desnudo

para conexión a tierra física.

4x255 = 1020 Amp.

c) Por caída de tensión para una longitud de 10 mts.

24.0)1274(127

)29.787)(10(22%

xxxSV

LIe

N

d) Canalización

De acuerdo a la Tabla No. 5 del cap. 10 el conductor cal. 250 KCM tiene un diámetro

exterior de 19.4 mm y un área de 297 mm2 de sección transversal por lo que:

297(12+2)+70.1 = 4,228.1 mm2

Se instalara en una trinchera de 600 x 600 mm con una sección transversal disponible al

40% de 144,000 mm2

Alimentador ATGN del tablero general TGE con una carga total instalada de

138,618.31W.


AMPkV

kVAI N 19.404

)22(.3

02.154

.3

AMPxI MAX 23.50525.119.404

Por lo que se instalara un interruptor electromagnético de 3P-500 Amp. de acuerdo al Art.

220-10 (a) (b).




114


(2xfase) cal. 250 KCM, 1 cable cal. 250 KCM en el neutro y uno cal. 2 AWG desnudo


2x255 = 510 Amp.


37.0)1272(127

)19.404)(15(22%

xxxSV

LIe

N

d) Canalización



297(6+1)+43.2 = 2,122.2 mm2

Se instalara en una charola de 150 x 55 mm con una sección transversal disponible al 40%

de 3,300 mm2

Alimentador ATGN del tablero general TGR con una carga total instalada de 95,712W.


AMPkV

kVAI N 08.279

)22(.3

34.106

3

AMPxI MAX 85.34825.108.279


220-10 (a) (b).



para conductores cal. 400 kCM con ampacidad de 335 Amp. Se instalaran 3 cables (1xfase)

cal. 400 KCM, 1 cable cal. 250 KCM en el neutro y uno cal. 2 AWG desnudo para

conexión a tierra física.

1x335 = 335 Amp.

c) Por caída de tensión para una longitud de 10.5 mts.

22.0)203(127

)08.279)(5.10(22%

xxSV

LIe

N

115


d) Canalización



427(3)+297+43.2 = 1,621.2 mm2


de 3,300 mm2

Alimentador APE1 de la planta de emergencia PE-1 de 150 kVA.


AMPkV

kVAI N 64.393

)22(.3

150

3

AMPxI MAX 05.49225.164.393


220-10 (a) (b).




(2xfase) cal. 250 KCM, 1 cable cal. 250 KCM en el neutro y uno cal. 2 AWG desnudo


2x255 = 510 Amp.


48.0)1272(127

)64.393)(20(22%

xxSV

LIe

N

d) Canalización



297(6+1)+43.2 = 2,122.2 mm2

116



de 3,300 mm2

Alimentador del tablero A con una carga total instalada de 25,849.25 W.


AMPPFV

WI

f

N 37.75)9.0)(220(3

25.849,25

..3

AMPxI MAX 21.9425.137.75


220-10 (a) (b).



para conductores cal. 3 AWG con ampacidad de 100 Amp. Se instalaran 3 cables (1xfase)

cal. 3 AWG, 1 cable cal. 3 AWG en el neutro y uno cal. 8 AWG desnudo para conexión a

tierra física.

1x100 = 100 Amp.


88.2)7.26(127

)37.75)(65(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero B con una carga total instalada de 23,271 W.


AMPPFV

WI

f

N 86.67)9.0)(220(3

271,23

..3

AMPxI MAX 82.8425.186.67


220-10 (a) (b).


117





tierra física.

1x100 = 85 Amp.


52.2)2.21(127

)86.67)(50(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero C con una carga total instalada de 17,598 W.


AMPPFV

WI

f

N 31.51)9.0)(220(3

598,17

..3

AMPxI MAX 13.6425.131.51


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x65 = 65 Amp.


16.4)3.13(127

)31.51)(50.68(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero D con una carga total instalada de 19,831 W.


118


AMPPFV

WI

f

N 82.57)9.0)(220(3

831,19

..3

AMPxI MAX 27.7225.182.57


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x85 = 85 Amp.


29.2)2.21(127

)82.57)(5.53(22%

xxSV

LIe

N

Corrección de los alimentadores para los tableros A, B, C, D

e% para alimentadores 5%

2.88+2.52+4.16+2.29=11.85 %

Por lo tanto 25.14

5

Alimentador del tablero A

272.6112725.1

37.75652

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N

Consultando la Tabla 310-16 para un área de 61.72 mm2. Se instalaran 3 cables (1xfase)

cal. 2/0 AWG, 1 cable cal. 2/0 AWG en el neutro y uno cal. 6 AWG desnudo para


Caída de tensión real para el alimentador A

119


14.11274.67

37.756522%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización

De acuerdo a la Tabla No. 5 del cap. 10 el conductor cal. 2/0 AWG tiene un diámetro

aproximado de 14.7 mm y un área de 169 mm2 de sección transversal por lo que:

169(4)+17.2 = 693.2 mm2

Se instalara en tubería (conduit) pvc pesado 53mm de diámetro con una sección transversal

disponible al 40% de 866 mm2

Alimentador del tablero B

274.4212725.1

86.67502

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N




Caída de tensión real para el alimentador B

99.01275.53

86.675022%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



143(4)+17.2 = 589.2 mm2



Alimentador del tablero C

227.4412725.1

30.5150.682

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N

120





Caída de tensión real para el alimentador C

03.11275.53

3.515.6822%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



143(4)+17.2 = 589.2 mm2



Alimentador del tablero D

297.3812725.1

82.575.532

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N



tierra física.

Caída de tensión real para el alimentador D

14.11274.42

82.575.5322%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización

De acuerdo a la Tabla No. 5 del cap. 10 el conductor cal. 1 AWG tiene un diámetro


123(4)+10.8 = 502.8 mm2

Se instalara en tubería (conduit) pvc pesado 41 mm de diámetro con una sección transversal

disponible al 40% de 525.2 mm2

Σe%=1.14+0.99+1.03+1.14 = 4.3

121


Alimentador del tablero AE con una carga total instalada de 4,727.5 W.


AMPPFV

WI

f

N 78.13)9.0)(220(3

5.727,4

..3

AMPxI MAX 22.1725.178.13


220-10 (a) (b).




cal. 10 AWG, 1 cable cal. 10 AWG en el neutro y uno cal. 12 AWG desnudo para


1x35 = 35 Amp.


88.2)26.5(127

)78.13)(70(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero BE con una carga total instalada de 4,547.5 W.


AMPPFV

WI

f

N 26.13)9.0)(220(3

5.547,4

..3

AMPxI MAX 57.1625.126.13


220-10 (a) (b).




122




1x35 = 35 Amp.


14.2)26.5(127

)26.13)(54(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero CE con una carga total instalada de 4,551.25 W.


AMPPFV

WI

f

N 27.13)9.0)(220(3

25.551,4

..3

AMPxI MAX 58.1625.117.13


220-10 (a) (b).






1x35 = 35 Amp.


86.2)26.5(127

)27.13)(72(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero DE con una carga total instalada de 3,587.5 W.


AMPPFV

WI

f

N 46.10)9.0)(220(3

5.587,3

..3

123


AMPxI MAX 07.1325.146.10


220-10 (a) (b).






1x35 = 35 Amp.


8.1)26.5(127

)46.10)(5.57(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero EE con una carga total instalada de 16,485.31 W.


AdicionalaCHPnIHPnIxmMII NNNN arg1525.1

%855.7 HPmM

%855 HPm

%751 HPm

AMPx

I N 9.19)9.0)(85.0)(220(3

7465.7

AMPx

I N 6.252)9.0)(85.0)(220(3

7465

AMPx

I N 8.52)9.0)(75.0)(220(3

7461

124


AMPPFV

WI

f

N 94.0)9.0)(220(3

322

..3

22.5794.08.56.2525.19.19 xI N

AMPxI MAX 52.7125.122.57


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x65 = 65 Amp.


15.3)3.13(127

)22.57)(5.46(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero FE con una carga total instalada de 9007.25 W.


AMPPFV

WI

f

N 26.26)9.0)(220(3

25.007,9

..3

AMPxI MAX 82.3225.126.26


220-10 (a) (b).





tierra física.

125


1x50 = 50 Amp.


51.0)37.8(127

)26.26)(5.10(22%

xxSV

LIe

N

d) Canalización


aproximado de 5.99 mm y un área de 28.2 mm2 de sección transversal por lo que:

28.2(4)+6.82 = 119.62 mm2



Corrección de los alimentadores para los tableros AE, BE, CE, DE, EE, FE

e% para alimentadores 5%

2.88+2.14+2.86+1.8+3.15+0.51=13.34 %

Por lo tanto 89.5

49.449.451.05

Alimentador del tablero AE

206.1712789.0

78.13702

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N



tierra física.

Caída de tensión real para el alimentador A

71.012722.21

78.137022%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización

126




62.8(4)+10.8 = 262 mm2



Alimentador del tablero BE

266.1212789.0

26.13542

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N



tierra física.

Caída de tensión real para el alimentador BE

84.01273.13

26.135422%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



46.8(4)+10.8 = 198 mm2



Alimentador del tablero CE

290.1612789.0

27.13722

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N



tierra física

Caída de tensión real para el alimentador CE

127


70.01272.21

27.137222%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



62.8(4)+10.8 = 262 mm2



Alimentador del tablero DE

264.1012789.0

46.105.572

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N



tierra física.

Caída de tensión real para el alimentador DE

72.01273.13

64.105.5722%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



46.8(4)+10.8 = 198 mm2



Alimentador del tablero EE

208.4712789.0

22.575.462

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N

128





Caída de tensión real para el alimentador EE

78.01275.53

22.575.4622%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



143(4)+17.2 = 589.2 mm2



Σe% = 0.71+0.84+0.70+0.72+0.78+0.51 = 4.26

Alimentador del tablero AR con una carga total instalada de 25,800 W.

a) Cálculo de la protección, de acuerdo Art. 645-5 la corriente nominal para equipo de

cómputo se debe considerar al 125%.

AMPPFV

WI

f

N 03.9425.1)9.0)(220(3

800,25

..3

AMPxI MAX 53.11725.103.94


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x115 = 115 Amp.


129


86.2)6.33(127

)03.94)(65(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero BR con una carga total instalada de 21,600 W.


computo se debe considerar al 125%.

AMPPFV

WI

f

N 73.7825.1)9.0)(220(3

600,21

..3

AMPxI MAX 41.9825.173.78


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x100 = 100 Amp.


32.2)7.26(127

)73.78)(50(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero CR con una carga total instalada de 16,500 W.



AMPPFV

WI

f

N 14.6025.1)9.0)(220(3

500,16

..3

AMPxI MAX 17.7525.114.60

130



220-10 (a) (b).





tierra física.

1x115 = 115 Amp.


06.3)2.21(127

)14.60)(5.68(22%

xxSV

LIe

N

Alimentador del tablero DR con una carga total instalada de 20,700 W.



AMPPFV

WI

f

N 44.7525.1)9.0)(220(3

700,20

..3

AMPxI MAX 3.9425.144.75


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x100 = 100 Amp.


38.2)7.26(127

)44.75)(5.53(22%

xxSV

LIe

N

131


Alimentador del tablero ER con una carga total instalada de 11,112 W.



AMPPFV

WI

f

N 5.4025.1)9.0)(220(3

112,11

..3

AMPxI MAX 62.5025.15.40


220-10 (a) (b).





tierra física.

1x50 = 50 Amp.


01.7)37.8(127

)5.40)(92(22%

xxSV

LIe

N

Corrección de los alimentadores para los tableros AR, BR, CR, DR, ER

e% para alimentadores regulados 5%

2.86+2.32+3.06+2.38+7.01=18.63 %

Por lo tanto 15

5

Alimentador del tablero AR

225.961271

03.94652

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N

132





Caída de tensión real para el alimentador AR

13.112785

03.946522%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización


aproximado de 16 mm y un área de 201 mm2 de sección transversal por lo que:

201(4)+17.2 = 821.2 mm2



Alimentador del tablero BR

299.611271

73.78502

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N




Caída de tensión real para el alimentador BR

91.01274.67

73.785022%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



169(4)+17.2 = 693.2 mm2



133


Alimentador del tablero CR

287.641271

14.605.682

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N



conexión a tierra física

Caída de tensión real para el alimentador CR

96.01274.67

14.605.6822%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



169(4)+17.2 = 693.2 mm2



Alimentador del tablero DR

255.631271

44.755.532

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N




Caída de tensión real para el alimentador DR

94.01274.67

44.755.5322%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



169(4)+17.2 = 693.2 mm2

134




Alimentador del tablero ER

267.581271

5.40922

%

2mm

x

xx

Ve

LIS

N




Caída de tensión real para el alimentador ER

87.01274.67

5.409222%

x

xx

SxV

LIe

N

d) Canalización



169(4)+17.2 = 693.2 mm2



Σe% = 1.13+0.91+0.96+0.94+0.87 = 4.81

135


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 6

PRUEBAS AL TRANSFORMADOR

Y A LOS ALIMENTADORES

PRIMARIOS Y SECUNDARIOS

136


CAPITULO 6

6.1 PRUEBAS DE ACEPTACION A CABLES DE ENERGÍA

La función primordial de los conductores eléctricos, es la de transferir eficientemente la

energía eléctrica. Esto puede asegurarse mediante el control de calidad de los cables a

través de las pruebas que se realizan en los laboratorios de los fabricantes, para garantizar la

continuidad del servicio y la confiabilidad durante la operación; sin embargo en la mayoría

de los casos el fabricante tiene poco o ningún control sobre las operaciones de: Transporte,

almacenaje, instalación y conexión, por lo que es recomendable efectuar pruebas eléctricas

para tener la seguridad que el cable se encuentre en condiciones de entrar en servicio. Los

equipos utilizados para realizar dichas pruebas, deben de contar con un certificado de

calibración vigente, que avalé los valores reportados de incertidumbre a un factor de

cobertura 2 para un nivel de confianza del 95%.

Las pruebas con alta tensión pueden ser efectuadas con corriente alterna o con corriente

directa, sin embargo las condiciones de campo con equipo de corriente directa tienen varias

ventajas y por ello, son las más usadas. El equipo para pruebas con corriente directa es

ligero y portátil, también es menos ambiguo y mas fácil de interpretar.

6.1.1 Prueba de Rigidez Dieléctrica (HI POT) a cables XLP de media tensión

Acometida a 23 kV de la Subestación Eléctrica Receptora Principal a Subestación del

edificio Gubernamental.

Datos Generales:

Cable Marca Condumex, 3 piezas de 126m aproximadamente.

Calibre 1/0

Tipo XLP

Clase 25 kV

3 Piezas longitud aproximada 126 m

Temperatura 25°C

Tensión de prueba 0 a 35,000 V CD

Equipo de prueba: Fuente de voltaje, Marca HIGH VOLTEGE, Modelo PTS-75

137


Método de prueba

1. Antes de iniciar, deben desconectarse los cables que serán sometidos a prueba, de

todo equipo eléctrico (transformador, motores, tableros, cuchillas).

2. Los cables próximos que no se vayan a probar deben de conectarse a tierra, de igual

manera el conductor (pantalla) del cable XLP bajo prueba.

3. Las pruebas se realizaran con el método por pasos que consiste en aplicar la tensión

lentamente en incrementos de igual magnitud hasta llegar al valor de tensión

especificado. La ventaja de este método permite tomar valores de corriente de fuga

en cada paso para poder trazar la curva de Rigidez Dieléctrica (HI POT).

4. Las especificaciones ICEA para cables con pantalla en pruebas de aceptación en

campo, recomiendan que la tensión de prueba no se mayor al 80% de la tensión de

prueba en fabrica. Esta tensión máxima debe mantenerse por 15 minutos durante los

cuales se toman valores de corriente de conducción cada minuto. La prueba se

considera como buena a menos que el interruptor del circuito del equipo de pruebas

opere si el cable falla.

Resultados de la prueba:

Voltaje aplicado

kV

Corriente de Fuga

MICROAMPERES

FASE A FASE A FASE A

5 0.02 0.02 0.02

10 0.06 0.08 0.04

20 0.14 0.20 0.08

30 0.30 0.50 0.36

35 0.80 0.80 0.92

35 / 1 minuto 0.38 0.84 0.70

35 / 2 minutos 0.36 0.78 0.78

35 / 3 minutos 0.34 0.76 0.76

35 / 4 minutos 0.32 0.78 0.84

35 / 5 minutos 0.36 0.70 0.78

Resultado Satisfactorio Satisfactorio Satisfactorio

Constante utilizada K = 1

5

20

35

35x2 m

in

35x4 m

in

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

CO

RR

IEN

TE

EN

MIC

RO

AM

PE

RE

S

TENSION APLICADA (kV)

CURVA DE RIGIDEZ DIELECTRICA A CABLES (HI POT)

FASE A

FASE B

FASE C

138



Acometida a 23 kV de la Subestación Eléctrica Receptora Principal a Subestación del

edificio Gubernamental.

Datos Generales:

Cable Marca Condumex

Calibre 1/0

Tipo XLP

Clase 25 kV

3 Piezas longitud aproximada 126 m

Temperatura 26°C

Tensión de prueba 5,000 V CD

Equipo de prueba: Megger Digital, Marca Megger, Modelo BM21

Fecha de calibración: 26/08/2008

Fecha de caducidad: 26/08/2009

Método de prueba:

1. Antes de iniciar, deben desconectarse los cables que serán sometidos a prueba, de

todo equipo eléctrico (transformador, motores, tableros, cuchillas).

2. Los cables próximos que no se vayan a probar deben de conectarse a tierra, de igual

manera el conductor (pantalla) del cable XLP bajo prueba.

3. La prueba se realizara aplicando, una tensión constante durante 1 minuto al cable

bajo prueba, tiempo en el que se toma el valor de la lectura.

4. La prueba se considera como buena a menos que el interruptor del circuito del

equipo de pruebas opere si el cable falla.

5. El límite mínimo para este tipo de conductor es 100 MΩ.

Diagrama de conexión:

v

G00.00

- +G

MEGGER

NCBA

CABLE BAJO PRUEBA

139



PRUEBA TIEMPO LECTURA EN

MΩ

LIMITE MINIMO

EN MΩ

RESULTADOS

FASE “A” CONTRA TIERRA 1 MIN. 614 100 SATISFACTORIO

FASE “B” CONTRA TIERRA 1 MIN. 626 100 SATISFACTORIO

FASE “C” CONTRA TIERRA 1 MIN. 638 100 SATISFACTORIO


Alimentadores Generales en Baja tensión.

Datos Generales:

Cable Marca Condumex

Distintos Calibres

Tipo THW-LS

Tensión de prueba 500 V CD

Equipo de prueba: Megger Digital, Marca Megger, Modelo BM21




140


141


6.2 PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO AL

TRANSFORMADOR (MEGGER)

Objetivo de la prueba:

La prueba de resistencia de aislamiento se realiza en fábrica, después de que el

transformador ha terminado su proceso de secado y se encuentra a una temperatura entre 0

y 40° C. Esta prueba sirve, básicamente para determinar la cantidad de humedad e

impurezas que contienen los aislamientos del transformador.

142


El método más usual para medir la resistencia de aislamiento de un transformador, es

haciendo uso del aparato llamado MEGGER, que es un instrumento indicador de lectura

directa y cuya escala esta graduada en MΩ. Su principio se basa en aplicar un determinado

voltaje de prueba al aislamiento y medir la corriente que proporciona, indicando la lectura

en la escala graduada en MΩ.

La potencia para la medición, es proporcionada por un pequeño generador operado a mano

o motorizado, siendo este último tipo el de mayor aceptación, debido a la uniformidad de la

tensión aplicada.

Cuando el aislamiento esta húmedo o sucio, la corriente de fuga será grande en relación con

las de absorción y esto resultará, en que la aguja del aparato se moverá rápidamente a un

valor donde comienza a amortiguarse el movimiento, tendiendo a estabilizarse, de tal forma

que se obtiene una diferencia en las lecturas muy pequeñas, lo que indica la sospecha de

humedad. Por otro lado, si el aislamiento se encuentra en buenas condiciones, la corriente

de fuga será pequeña con relación a la de absorción dieléctrica, y ésta tendrá un efecto

pronunciado mientras fluye. Por lo que si el aislamiento se encuentra seco, la absorción

dieléctrica es grande al principio y gradualmente decae a medida que el aislamiento alcanza

su estado final de carga. Si el aparato es operado a mano, la lectura se puede hacer al

minuto y si se cuenta con un instrumento motorizado, se deben tomar las lecturas cada 15

segundos hasta el primer minuto y posteriormente cada minuto hasta llegar a 10 minutos.

Procedimiento de la prueba.

La prueba de resistencia de aislamiento de un transformador debe de involucrar las

siguientes maniobras de conexión:

Alta tensión contra baja tensión.

Baja tensión contra alta tensión más tierra.

Alta tensión contra baja tensión más tierra.

Diagramas de Conexión Resistencia de Aislamiento:

v

G00.00

- +G

MEGGER

X XX X1 2 30

HH H1 2 3

TRANSFORMADOR

ALTA VS BAJA

143



RESULTADOS DE LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO (MEGGER)

v

G00.00

- +G

MEGGER

X XX X1 2 30

HH H1 2 3

TRANSFORMADOR

BAJA VS ALTA A TIERRA

v

G00.00

- +G

MEGGER

X XX X1 2 30

HH H1 2 3

TRANSFORMADOR

ALTA VS BAJA A TIERRA

144


CURVA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

SEG. SEG. SEG. M IN. M IN. M IN. M IN. M IN. M IN. M IN. M IN. M IN. M IN.

15 30 45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

TIEMPO

ME

GA

OH

MS

A.T. VS B.T

A.T. VS B.T. + T.

B.T. VS A.T. + T.

6.3 PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)

Objetivo de la prueba:

El objetivo de esta prueba, es detectar el desbalance en el voltaje de salida del

transformador así como devanados en corto circuito o abiertos. Esta prueba se realizara

con un equipo TTR marca BIDDLE y en todas las posiciones del cambiador de

derivaciones.

Datos Generales:

Transformador Δ/Y: Marca PROLEC

Capacidad: 300 kVA

Impedancia: 3.36%

Serie: KD493-01-001

Lts. de aceite: 529

Tensión en el Primario: 23 kV

Tensión en el Secundario: 220/127 V

Enfriamiento: OA

Equipo de prueba: Medidor de relación de transformación

Marca: BIDDLE

Modelo: 550005

Serie: 10965



CURVAS DE LA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

TRANSFORMADOR 300kVA

145


Diagrama de conexión en la fase H3:


RESULTADOS DE LA PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)

Posición del

Cambiador de Derivaciones

VOLTAJE LECTURAS RESULTADO

A.T. B.T. H 1 H 2 H3

1 24,000 220/127 94.530 94.533 94.525 Satisfactorio

2 23,000 220/127 90.592 90.596 90.582 Satisfactorio

3 22,000 220/127 86.653 86.650 86.647 Satisfactorio

4 21,000 220/127 82.716 82.715 82.709 Satisfactorio

5 20,000 220/127 78.760 78.766 78.757 Satisfactorio

Las pruebas realizadas al transformador de 300 KVA, fueron ejecutadas de acuerdo a

normas y documento siguientes:

1.- Norma ANSI C57.12-2000

2.- Norma Oficial Mexicana NOM-J-169, Métodos de Prueba para Transformadores de

Distribución y Potencia.

3.- Norma Oficial Mexicana NOM-J-308-2004, control y tratamiento de aceites aislantes

para Transformadores en servicio.

+-

B.T.

---------TTR-----------+- A.T.

X XX X1 2 30

HH H1 2 3

TRANSFORMADOR

PRUEBA DE RELACION DE

TRANFORMACION (TTR) EN LA FASE H3

- B.T.

+ -

+ A.T.

146


EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

CAPITULO 7

EVALUACION DE COSTOS

147


CAPITULO 7

ANALISIS FACTOR DE CONVERSION SALARIO BASE A SALARIO REAL (FSR)

148


ANALISIS DE PRECIO UNITARIO PARA EL CALCULO DE SELECCIÓN Y

CALIBRE DE CONDUCTOR MAS ADECUADO PARA UN EDIFICIO

GUBERNAMENTAL

149


CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES

Como ya se vio en la presente tesis, para realizar un proyecto eléctrico es necesario contar

con la mayor información posible del inmueble donde se realizara la Instalación Eléctrica.

Esto con la finalidad de desarrollar una ingeniería lo más apegada posible a las necesidades

del cliente, para calcular la carga instalada total, y así, poder determinar el calibre de los

alimentadores y dimensionar correctamente las protecciones termomagnéticas, para

seleccionar adecuadamente los tableros de distribución, transformador, subestación

eléctrica y planta de emergencia.

Al seleccionar el calibre correcto de conductor, mínimo requerido por las normas de

instalaciones eléctricas se incrementa la eficiencia en el uso de la energía eléctrica,

reducimos las pérdidas de potencia eléctrica, las pérdidas debido al calentamiento de los

conductores, aumentamos el ahorro en el uso de la energía eléctrica y tenemos mayor

flexibilidad en la instalación.

Así mismo, es importante dimensionar y coordinar correctamente las protecciones de una

instalación eléctrica, para reducir al máximo los efectos producidos por un cortocircuito o

una sobrecarga. Aunado a esto, el uso de la energía eléctrica se debe realizar por personal

calificado para salvaguardar la seguridad de los bienes y los usuarios a los que servirá dicha

instalación.

RECOMENDACIONES

Se debe supervisar que, la instalación eléctrica se construya en congruencia y apegándose a

la última edición de la reglamentación de observación obligatoria, indicada en la norma

oficial mexicana vigente. Todos los equipos eléctricos y accesorios deben cumplir con la

norma oficial mexicana vigente.

Es de vital importancia que en toda instalación eléctrica se efectúen pruebas preliminares al

uso la energía eléctrica, a cables de energía, tableros, equipos eléctricos, transformadores,

etc. Dichas pruebas son una obligación tanto para el contratista que ejecuta la obra como

para el usuario mismo, ya que con dichas pruebas se obtiene la seguridad absoluta de que

los materiales y la mano de obra cumplen con los requisitos mínimos de calidad que

señalan los reglamentos de instalaciones eléctricas vigentes y con el índice de confiabilidad

especificado para las instalaciones. Las pruebas deben ser realizadas por laboratorios

certificados, que cuenten con equipos de prueba calibrados y con vigencia actualizada.

150


Una vez en funcionamiento las instalaciones se recomienda, realizar pruebas periódicas

(mantenimiento preventivo), mismas que contribuyan a afirmar la seguridad de contar con

la confiabilidad y continuidad en el servicio en todo sistema eléctrico.

Se recomienda realizar pruebas de mantenimiento preventivo y pruebas eléctricas a las

subestaciones eléctricas, transformadores de distribución y transformadores potencia, por lo

menos una vez al año.

En resumen, el proyecto presentado cumple con cada uno de los artículos mencionados en

las Normas Técnicas para Instalaciones Eléctricas; tomando en cuenta la perspectiva de un

futuro crecimiento de carga eléctrica y sobre todo, con los requisitos mínimos de seguridad

tanto como para el personal como para el equipo instalado.

151


BIBLIOGRAFIA

— TESIS “Proyecto de la instalación eléctrica de fuerza y alumbrado para la casa de

maquinas del centro médico la raza

Autor: Rubén Ortiz Yáñez, Octubre 1983

— Fundamentos de Sistemas de Energía Eléctrica

Autor: Gilberto Enríquez Harper, 1985

— Protección de Sistemas eléctricos de potencia

Altuve Ferrer, Héctor Jorge

— Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica

Juárez Cervantes, José Dolores, México 1995

— Introducción al Análisis de los Sistemas Eléctricos de Potencia


— Sistemas Eléctricos de Gran Potencia

Autor: J. Aguilar Peris, Weedy B. M.

— Fundamentos de Instalaciones Eléctricas de Media Tensión y Alta Tensión


— Instalaciones Eléctricas de Alta Tensión, 2da.Edición 1999

Autor: Navarro Márquez, José A.,

— Fundamentos de Instalaciones Eléctricas de Media Tensión y Alta Tensión


— Alta Tensión y Sistemas de Transmisión, Noriega-Limusa 1983

Siegert C., Luis A.

— El ABC de las Instalaciones Eléctricas Industriales

Autor: Gilberto Enríquez Harper

— Principios de Electricidad y Electrónica

Autor: Antonio Hermosa Donate

— Manual Eléctrico Cuarta Edición

Industrias Conelec, S. A. de C. V.

— NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005,

Instalaciones Eléctricas (utilización).

— Pagina Web. www.cfe.gob.mx (Comisión Federal de Electricidad).

http://www.cfe.gob.mx/

152


ANEXO A

153


Plano arquitectónico Planta Baja A-1-01

154


Plano arquitectónico Planta Alta A-1-02

155


Plano IEALG-01 Alimentadores Generales Baja Tensión

1'

23

45

67

89

10

11

12

13'

A B

61,4

0

6,3

05,1

05,1

05,1

05,1

05,1

05,1

05,1

05,1

05,1

05,1

0

5,3

50,1

8

4,7

04,7

54,7

54,7

54,7

54,7

50,3

54,7

50,3

54,7

50,3

54,7

50,3

54,7

50,3

54,7

5

0,3

53,0

8

TE

RR

AZ

A

ZO

NA

DE

EV

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156


Plano IEMT-01 Alimentador en Media Tensión

157


ANEXO B

158


EQUIPAMIENTO EN SUBESACION ELÉCTRICA

159


ANEXO C

160


PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO A CABLES (MEGGER)

161


PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO AL

TRANSFORMADOR (MEGGER)

162


PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION (TTR)

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