UNIVERSIDAD TCNICA FEDERICO SANTA MARA SEDE VIA DEL MAR

JOS MIGUEL CARRERA

INSTALACIN ELCTRICA PARA UN TALLER MECNICO

Trabajo de Titulacin para optar al ttulo de TCNICO UNIVERSITARIO en ELECTRICIDAD.

Alumno: Francisco J. Ayancan Ayancan.

Profesor gua: Jos Miguel de la Vega Maldonado.

2005

Dedicado a mis padres que siempre confiaron en m y esperaron lo mejor para mi desarrollo personal, a mi hermano que fue la fuente de motivacin que me permiti llegar a superar mis metas.

RESUMEN El presente trabajo de ttulo corresponde a un proyecto para el desarrollo de la instalacin de un taller mecnico en la ciudad de Coyhaique, capital de la regin de Aysen del general Carlos Ibez del Campo. La instalacin elctrica consta de un sistema de alumbrado, cuya determinacin viene dada por un previo clculo que se desarrollar por medio de un Software; una cantidad de enchufes que permitan satisfacer las necesidades elctricas de mquinas-herramientas existentes y una estimacin de enchufes que puedan satisfacer otras cargas de similares caractersticas. Por ello al obtenerse dichas cargas se podr dimensionar correctamente qu tipo de protecciones y conductores se emplearn sin dejar de lado que estos deben soportar las condiciones que el medio ambiente les imponga. La sumatoria total de cargas determinar la capacidad del empalme y las caractersticas de la malla de puesta a tierra segn norma.

INDICE DE MATERIAS RESUMEN INTRODUCCIN OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL. OBJETIVOS ESPECFICOS. CAPTULO 1: DESCRIPCIN DEL PROYECTO 1.1. UBICACIN DE LA PROPIEDAD. 1.2. ENFOQUE DEL PROYECTO. 1.2.1. Galpn Norte. 1.2.2. Galpn Sur. 1.2.3. Estacionamientos. 1.3. REQUERIMIENTOS BSICOS DE LA INSTALACIN. 1.4. REQUERIMIENTOS ESPECFICOS. 1.4.1. Galpn Norte. 1.4.2. Galpn Sur. 1.4.3. Estacionamientos. 1.5. CONSIDERACIONES GENERALES. CAPTULO 2: CLCULO DE ILUMINACIN 2.1. CONCEPTOS BSICOS 2.1.1. Unidades y conceptos. 2.1.2. Tipos de fuentes luminosas. 2.1.3. Caractersticas de funcionamiento de las lmparas de descarga. 2.1.4. Tipos de lmparas de descarga. 2.1.5. Equipo elctrico adicional. 2.2. CLCULO DE ILUMINACIN. 2.2.1. Mtodos de clculo. 2.2.2. Software a utilizar. 2.2.3. Niveles de iluminacin requeridos. 2.2.4. Niveles a utilizar. 2.2.5. Dimensiones de cada recinto. 2.2.6. Factor de reflectancia. 2.2.7. Factor de mantenimiento.

2.2.8. Disposicin de las luminarias. 2.3. RESULTADOS DEL CLCULO. 2.4. FLEXIBILIDAD DE LA INSTALACIN. CAPTULO 3: MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA 3.1. CONCEPTOS GENERALES. 3.2. CARACTERSTICAS TCNICAS. 3.2.1. Instalacin de alumbrado. 3.2.2. Instalacin de fuerza. 3.3. CLCULO DE BANCOS DE CONDENSADORES. 3.3.1. Instalacin de alumbrado. 3.3.2. Instalacin de fuerza. CAPTULO 4: ESTIMACIN DE CONSUMOS DE FUERZA Y DE ALUMBRADO 4.1. CONCEPTOS GENERALES 4.1.1. Instalacin de alumbrado 4.1.2. Instalacin de fuerza. 4.2. ESTIMACIN DE POTENCIAS. 4.2.1. Instalacin de alumbrado. 4.2.2. Instalacin de fuerza. 4.3. DETERMINACIN DE CIRCUITOS. 4.3.1. Instalacin de alumbrado. 4.3.2. Instalacin de fuerza. 4.4. POTENCIAS TOTALES. 4.4.1. Circuitos de enchufes. 4.4.2. Circuitos de alumbrado. CAPTULO 5: PROTECCIONES 5.1. CONCEPTOS GENERALES. 5.1.1. Proteccin Termomagntica. 5.1.2. Proteccin diferencial. 5.1.3. Selectividad y coordinacin. 5.2. CLCULO DE PROTECCIONES TERMOMAGNTICAS. 5.2.1. Instalacin de alumbrado. 5.2.2. Instalacin de fuerza. 5.2.3. Otras protecciones. 5.3. PROTECCIN DIFERENCIAL.

5.4. FUSIBLES. CAPTULO 6: CLCULO DE CONDUCTORES 6.1. CONCEPTOS GENERALES. 6.1.1. Clculo de la cada de tensin. 6.1.2. Capacidad de transporte de Conductores. 6.1.3. Factores de correccin de la capacidad de transporte. 6.1.4. Clculo de seccin considerando las posibles fallas. 6.1.5. Tipos de conductores. 6.2. CLCULO DE LA SECCIN DE LOS CONDUCTORES CONSIDERANDO LA CADA DE TENSIN. 6.2.1. Galpn Norte. 6.2.2. Galpn Sur. 6.2.3. Estacionamientos. 6.3. CLCULO DE LA SECCIN CONSIDERANDO CORRIENTES DE OPERACIN. 6.3.1. Circuitos de alumbrado. 6.3.2. Circuitos de fuerza. 6.3.3. Alimentadores principales. CAPTULO 7: PUESTA A TIERRA 7.1. CONCEPTOS GENERALES. 7.1.1. Tierra de servicio. 7.1.2. Tierra de proteccin. 7.2. MEDICIONES REALIZADAS. 7.3. CLCULO DE PUESTA A TIERRA. 7.4. CLCULO DE LA PROTECCIN DIFERENCIAL. 7.5. MALLA DE PUESTA A TIERRA. 7.5.1. Resistividad equivalente. 7.5.2. Clculo de la malla de puesta a tierra. 7.5.3. Ubicacin de la malla. 7.6. DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DE PUESTA A TIERRA.

CAPTULO 8: EMPALME 8.1. SISTEMA DE DISTRIBUCIN. 8.2. CLCULO DEL EMPALME. 8.2.1. Factor de demanda. 8.2.2. Factor de demanda futura. 8.3. PROTECCIN GENERAL. 8.4. DIMENSIONAMIENTO DEL EMPALME. 8.5. TARIFA. CAPTULO 9: COSTOS 9.1. COSTO DE MATERIALES. 9.2. TRANSPORTE DE MATERIALES. 9.3. IMPREVISTOS. 9.4. PROYECTO. 9.5. MANO DE OBRA. 9.6. MANO DE OBRA ESPECIALIZADA. 9.7. TRAMITACIONES LEGALES. 9.8. UTILIDADES. 9.9. COSTO TOTAL. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFA ANEXOS ANEXO A: PLANOS ANEXO B: COSTO DE TRAMITACIONES S.E.C. ANEXO C: CARTAS GANTT ANEXO D: LEGRAND ANEXO E: DISPOSICIONES CONSTRUCTIVAS ANEXO F: FOTOGRAFAS

INDICE DE TABLAS Tabla 2-1: Nivel mnimo para iluminacin de locales comerciales e industrialesTabla 2-2: Niveles de iluminancia recomendados en Europa para diferentes tipo de locales y de trabajosTabla 2-3: Dimensiones de cada recintoTabla 2-4: Caractersticas constructivas de las superficies reflectantesTabla 2-5: Colores de las superficies reflectantesTabla 2-6: Factores de reflexinTabla 2-7: Factores de reflectancia de los recintosTabla 2-8: Factor de mantenimientoTabla 2-9: Niveles de iluminacin obtenidosTabla 3-1: Caractersticas tcnicas luminarias MDK-627/MH400W/UTabla 3-2: Caractersticas tcnicas luminarias SRP-783/ SON-T150WTabla 4-1: Datos de placa de las mquinas herramientas monofsicas del taller de torneraTabla 4-2: Datos de placa de las mquinas-herramientas trifsicas del taller de torneraTabla 4-3: Datos de placa de las mquinas herramientas monofsicas del taller de mecnica generalTabla 4-4: Potencia promedio estimadaTabla 4-5: Potencia de los circuitos de alumbradoTabla 4-6: Potencia de los circuitos de fuerzaTabla 5-1: Proteccin termomagntica para circuitos de alumbradoTabla 5-2: Proteccin termomagntica para circuitos de fuerza monofsicosTabla 5-3: Proteccin termomagntica para circuitos de fuerza trifsicosTabla 5-4: Proteccin diferencialTabla 5-5: Cuadro final de protecciones termomagnticas de cada circuito

Tabla 5-6: Cuadro final de protecciones termomagnticas en tableros de comandosTabla 5-7: Cuadro final de protecciones generalesTabla 6-1: Valores de resistividad y conductividad especfica de los conductores ms comunesTabla 6-2: Intensidad de corriente admisible para conductores aislados fabricados segn norma europea (secciones milimtricas)Tabla 6-3: Intensidad de corriente admisible en conductores aislados fabricados segn normas norteamericanas secciones AWG (temperatura ambiente de 30c)Tabla 6-4: Factor de correccin de capacidad de transporte de corriente por cantidad de conductores en tuberaTabla 6-5: Factor de correccin de la capacidad de transporte de corriente por variacin de temperatura ambiente. secciones mtricasTabla 6-6: Factor de correccin de la capacidad de transporte de corriente por variacin de temperatura ambiente, secciones awgTabla 6-7: Factores de dimensionamiento de alimentacin de motores de rgimen no permanenteTabla 6-8: Coeficientes multiplicativos para soldadoras individuales del tipo transformador de CA o con rectificador para CCTabla 6-9: Caractersticas conductor THHNTabla 6-10: Caractersticas conductor NYATabla 6-11: Caractersticas conductor NSYATabla 6-12: Secciones mnimas para una cada de tensin del 2% en el punto ms desfavorable en el galpn norteTabla 6-13: Secciones mnimas para una cada de tensin del 2% en el punto ms desfavorable en el galpn surTabla 6-14: Secciones para los conductores de los circuitos de alumbradoTabla 6-15: Secciones para los conductores de los circuitos de fuerza

Tabla 7-1: Secciones nominales para conductores de puesta a tierra de servicioTabla 7-2: Factor K aplicable al clculo de la tierra de proteccinTabla 7-3: Secciones nominales para conductores de proteccinTabla 7-4: Mediciones realizadasTabla 7-5: Valores de resistividad para una clasificacin simple de suelosTabla 7-6: Resistencias obtenidas con diferentes valores de resistividadesTabla 7-7: Dimensionamiento de conductores de puesta a tierraTabla 8-1: Potencia total con factor de demanda aplicadoTabla 8-2: Potencia total con factor de demanda futura aplicadoTabla 9-1: ProveedoresTabla 9-2: Transporte de materialesTabla 9-3: Detalle del costo del proyectoTabla 9-4: Detalle del costo de las tramitaciones legalesTabla 9-5: Costo total de la instalacin

NDICE DE FIGURAS Figura 2-1: Reflexin especularFigura 2-2: Reflexin semi-especularFigura 2-3: Reflexin difusaFigura 2-4: RefraccinFigura 2-5: AbsorcinFigura 3-1: Tringulo de potencias de las luminarias MDK-627 / 1 x MH 400 W/U, sin factor de potencia corregidoFigura 5-1: Curvas de disparo de los automticos DX, marca LegrandFigura 6-1: Carga concentrada en un extremo

Figura 6-2: Criterio seccin constanteFigura 6-3: Criterio seccin cnicaFigura 7-1: Esquema de la medicin realizadaFigura 10-1: Ubicacin de la malla y especificaciones

INTRODUCCIN El actual desarrollo econmico de la regin de Aysen ha incrementado el parque automotor de la ciudad de Coyhaique lo cual est favoreciendo a que varios sectores laborales aumenten sus ingresos tanto localidades urbanas como rurales. Las condiciones de las carreteras y caminos en la regin de Aysen no son del todo perfectas y por tanto ha llevado a que los vehculos que transitan por ellas sufran deterioros que a larga generan problemas, que por lgica son solucionados por personal de ndole mecnica, tanto es as que en un futuro la especializacin de ellos requerir de un trabajo mas preciso y dedicado. Por lo tanto se hace necesario la mejora y ampliacin de los espacios de trabajo disponibles de este rubro, ya que una actualizacin, buena condicin y seguridad de las reas de operacin mejora enormemente el resultado de las actividades efectuadas por el personal especializado en los diversos campos de la mecnica automotriz. Vindolo desde esta perspectiva existe en la ciudad de Coyhaique un sitio que posee las caractersticas geogrficas ideales para subsanar esta necesidad. Actualmente este sitio dispone de dos galpones y amplios estacionamientos que sern aprovechados para proyectar la instalacin elctrica, acorde a los requerimientos que se exigen en el da de hoy, en la actividad de mantenimiento, reparacin y acondicionamiento de vehculos automotores.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL. Aumentar la calidad de los trabajos del rubro automotriz, atencin al cliente y seguridad laboral que se realizarn en el lugar seleccionado, ubicado en calle coln # 33 de la ciudad de Coyhaique, dotndolo de una infraestructura elctrica que cumpla con todas las normativas vigentes. OBJETIVOS ESPECFICOS. Proyectar una instalacin elctrica que provea de suministro elctrico a las actividades que se pretenden realizar en el recinto y que cumpla con todos los requerimientos que exige la normativa vigente. Dimensionar la instalacin de tal modo que las cargas que se toman en cuenta como tpicas y las futuras sean conectadas con completa normalidad. Lograr un nivel de iluminacin acorde a las necesidades con una uniformidad adecuada que permita mejorar la precisin y la calidad final de los trabajos que se efectuarn. Disponer de un valor de carga total que permita dimensionar que tipo de empalme se instalar.

CAPTULO 1: DESCRIPCIN DEL PROYECTO

1. DESCRIPCIN DEL PROYECTO. 1.1. UBICACIN DE LA PROPIEDAD. El sitio involucrado para el desarrollo de este proyecto es una propiedad particular cuyo dueo Don Flavio Rodrguez Casas, direccin particular Coln # 33, comuna de Coyhaique, se pretende adaptar espacios de trabajo a profesionales, tcnicos, empresarios y/o microempresarios, o personas que desarrollan actividades tpicas del rea de la mecnica. Por lo tanto la instalacin elctrica que se proyectar deber de suministrar energa elctrica a estas actividades. La propiedad se encuentra ubicada en la Ciudad de Coyhaique (capital de la regin de Aysen del General Carlos Ibez del Campo) en la calle Coln # 33, en cuya superficie se dispone actualmente de dos construcciones o galpones con sus respectivos estacionamientos, mas una entrada o estacionamiento principal, distinguiremos a cada galpn segn su posicin geogrfica que se muestra en los planos de planta de la propiedad en cuestin. Durante algunas visitas a terreno se pudieron obtener algunas imgenes que facilitarn el pleno desarrollo del proyecto para poder distinguir algunos datos de la construccin. Adems se obtuvo la cantidad de artefactos y sus caractersticas tcnicas que se desean instalar.

1.2. ENFOQUE DEL PROYECTO. El proyecto tiene como finalidad el diseo y dimensionamiento de una instalacin elctrica que suministre la potencia necesaria para el sitio antes mencionado, cumpliendo con todas las normas elctricas vigentes. Las actividades que se realizarn en los galpones determinarn la cantidad de cargas que se conectarn y por lo tanto de suma importancia a la hora dimensionar la instalacin elctrica. Tomando en cuenta este punto se especificar que tipo de cargas se considerarn para el dimensionamiento del proyecto. 1.2.1. Galpn Norte. Posee una estructura metlica, con slidos cimientos y amplio espacio para el desarrollo de las actividades del rea de la MECNICA GENERAL ya que actualmente se disponen de mquinas herramientas para este tipo de trabajos: Torno, esmeriles, soldadoras y taladros (ver mquinas herramientas a utilizar). Debido a que el trabajo de MECNICA GENERAL debe poseer un elevado grado de precisin, se tendr en cuenta un nivel de iluminacin adecuado a la hora de dimensionar un circuito de alumbrado (Clculos luminotcnicos).

1.2.2. Galpn Sur. Dispone de una estructura metlica, pero en su interior las paredes son soportadas por vigas de madera, el suelo es cimentado con concreto lo cual le proporciona una firmeza bastante slida con un amplio patio techado. Las paredes de los paoles estn constituidas de una reja metlica. No tiene una actividad definida por el propietario, pero debido a la existencia de posos para mantenimiento de vehculos (en adelante posos) en el interior de la construccin y en el patio techado, determinan un claro espacio de trabajo para las actividades de la MECNICA AUTOMOTRIZ. Por consecuencia el circuito elctrico en general deber ser dimensionado para este tipo de trabajos. Obviamente la iluminacin tendr que ser calculada para esta actividad acorde a los niveles requeridos. 1.2.3. Estacionamientos. Debido a que esta zona dispone de amplios estacionamientos estos debern ser iluminados con un determinado sistema que permita visualizar claramente el terreno en horarios vespertinos durante los meses de otoo e invierno, por la obvia razn que sera la escasa existencia de iluminacin natural en esas horas del da.

1.3. REQUERIMIENTOS BSICOS DE LA INSTALACIN. La regin de Aysen y en particular la Ciudad de Coyhaique durante los meses de invierno presenta temperaturas bajo cero que a menudo ocasionan un paulatino congelamiento de la humedad circundante son un factor que a menudo provocan cortocircuitos y oxidacin de los conectores en los artefactos, aparatos y dispositivos que no disponen de protecciones contra la humedad, por lo tanto los diferentes accesorios de la instalacin debern contar con un grado de proteccin acorde a su ubicacin en los galpones. La presencia de aceite en zonas de trabajo donde existen vehculos en mantencin debe ser tomada en cuenta ya que la presencia de aceite en el aislamiento de los conductores y superficie de los accesorios provoca tanto deterioros como posibles fallas en la instalacin elctrica. Adems los accesorios que se utilizan en este tipo de trabajos requieren de un grado de proteccin mecnica y a prueba de traccin. 1.4. REQUERIMIENTOS ESPECFICOS. Se considera prudente entregar los requerimientos especficos que necesita cada zona en particular para poder realizar la seleccin del tipo de accesorios y las caractersticas esenciales para el diseo de la instalacin elctrica. La ubicacin especfica de las zonas ubicadas en el interior de los galpones se muestra en los planos de arquitectura de cada construccin.

1.4.1. Galpn Norte. Los accesorios y dems componentes de la instalacin que se instalarn en la zona ubicada en el patio techado del galpn debern ser a prueba de humedad y traccin mecnica. El taller mecnico solamente requiere de proteccin contra la traccin. La oficina no necesita proteccin especfica ya que no se realizan actividades que lo ameriten, ni se encuentran ante una exposicin constante con el medio exterior. 1.4.2. Galpn Sur. Los accesorios y dems componentes de la instalacin que se emplearn en la zona ubicada en el patio techado del galpn debern ser a prueba de humedad y traccin mecnica. Viendo la necesidad de implementar iluminacin adicional al interior de los posos para los trabajos de mantenimiento y reparacin, los artefactos (luminarias) y accesorios (enchufes y canalizaciones) debern ser a prueba de humedad, a prueba de aceite, y a prueba de traccin mecnica. El interior de la construccin se encuentra aislado del medio exterior ya que las entradas poseen portones deslizantes de tal tamao que puedan ingresar automviles siendo por tanto necesario la utilizacin de accesorios con un grado de resistencia a la traccin mecnica. Las dos oficinas al interior de instalacin poseen un completo aislamiento al medio exterior por eso no se necesita de un grado de proteccin contra la humedad. 1.4.3. Estacionamientos. Esta zona en particular se desea iluminar mediante un clculo que se realizar para satisfacer el nivel requerido, por lo tanto el tipo de luminarias deber ser el ms adecuado para esta locacin, que en este caso se encuentra a la intemperie, siendo as debern ser a prueba de goteo y a la humedad.

Como este tipo de luminarias va a ir fuera de las construcciones del galpn, el soporte que debern utilizar para su sujecin y posicionamiento ser el ms adecuado. 1.5. CONSIDERACIONES GENERALES. Para llevar a cabo el Desarrollo la instalacin se debe, primero que nada, dimensionar los conductores, tuberas y/o canalizaciones y dispositivos de proteccin acorde a la normativa vigente La ubicacin y potencia de las luminarias en este proyecto se realizar segn lo determine el Clculo de iluminacin de este trabajo. La potencia y ubicacin de los diversos accesorios (enchufes y cajas de derivacin) se har tomado en cuenta el uso que se le asignar en base a un cuadro de potencias predeterminado de los equipos y/o mquinas-herramientas que se instalarn Al existir zonas donde hay presencia de humedad y otras donde no lo existe, se hace bastante prctico subdividir los sectores, para el aislamiento de las fallas ocasionadas por estos factores, dando as una mayor flexibilidad en el funcionamiento de la instalacin. Los factores medioambientales se considerarn a la hora de especificar las caractersticas tcnicas de los materiales y accesorios de la instalacin. Teniendo en cuenta todas estas especificaciones se realizarn los circuitos elctricos de cada zona en particular y podrn ser especificados en los planos.

CAPTULO 2: CLCULO DE ILUMINACIN

2. CLCULO DE ILUMINACIN 2.1. CONCEPTOS BSICOS La tcnica de la iluminacin pretende conseguir una correcta cantidad y distribucin de la luz y las luminancias, cualquiera que sea la finalidad del local iluminado, de modo de obtener el mximo confort y comodidad para quienes habitan o deben trabajar en dicho recinto. La luz es una forma de energa radiante consistente en ondas electromagnticas que excitan los rganos visuales produciendo la sensacin de visin. En el espectro electromagntico las radiaciones visibles ocupan una zona comprendida entre los 3.700 y 7.300 ngstrom de longitud de onda (1 ngstrom = 1 diezmilmillonsima de metro). Las distintas longitudes de onda comprendidas entre esos valores producen sensaciones de color que van del violeta al rojo. 2.1.1. Unidades y conceptos. La luz que incide sobre la materia o algn objeto produce efectos que muy a menudo afectan al rendimiento de las fuentes luminosas antes estudiadas, por lo tanto se sealan a continuacin estas propiedades. a. Reflexin. Cuando una superficie que devuelve la luz que incide sobre ella se dice que refleja la luz. Por lo tanto para distintos tipos de superficies existe un valor o factor de reflexin que viene dado por el color que tenga esta superficie de incidencia, estos valores oscilan entre 0,8 para colores blancos y 0,1 para colores negros. Dependiendo

de las caractersticas de cada superficie se pueden distinguir distintos tipos de reflexin. b. Reflexin especular. La ley fundamental de la reflexin dice El ngulo de incidencia es igual al ngulo de reflexin, por ejemplo el espejo.

Figura 2-1: Reflexin especular c. Reflexin semi-especular. luminoso es rugoso y brillante Cuando la superficie sobre la que incide al rayo

existe reflexin semi-especular, por ejemplo Cholgun.

Figura 2-2: Reflexin semi-especular

d. Reflexin difusa. Una superficie perfectamente difusa tiene la misma minancia en cualquier direccin, por ejemplo el vidrio.

lu

Figura 2-3: Reflexin difusa

e. Refraccin.

La direccin de los rayos luminosos queda modificada al pasar de un medio a otro de diferente densidad.

Figura 2-4: Refraccin

f. Absorcin.

En el fenmeno de reflexin de la luz no todo el ujo luminoso que incide sobre la superficie se refleja,

una parte del flujo es absorbido por la superficie, por lo nto los fenmenos de reflexin y absorcin estn ligados timamente.

fl

tan

Figura 2-5: Absorcin g. Deslumbramiento. contrfocos luminosos de gran intensidad que no estn apantallados en direccin del campo visual o superficies muy principales causas de deslumbramiento se tienen:

e crean excesivas in dos perteneciendo el

la diferencia de luminosidad erior.

e de luz que pueden quedar visual.

superficies brillantes.

Estado de visin con molestias debido a excesivos astes de luminancias dentro del campo visual. Los

brillantes son causales de deslumbramiento. Como

Fuentes de iluminacin qulum ancias en puntos determinaresto de las reas casi a oscuras.

Fuentes de luz sin apantallar. Ventanas que en muchas ocasiones producen

deslumbramientos debido a entre el interior y el extPosicin de la fuentincluidos dentro del campo

La reflexin que producen las fuentes de luz sobre

2.1.2. Tipos de fuentes luminosas. Existen dos grandes grupos de fuentes luminosas hoy en da los cuales son:

Lmparas incandescentes. Lmparas de descarga.

a. Lmparas incandescentes. Tal y como su nombre lo indica el fundamento de emisin de luz de estas lmparas se basa en la generacin de energa visible mediante un filamento llevado a la incandescencia por el paso de una corriente elctrica, este tipo de lmparas se componen de las siguientes partes: Filamento y bulbo: Mientras ms alta es la temperatura del filamento mayor es la energa radiada que corresponde a la

y consecuentemente mayor eficiencia luminosa. El

eno y el argn, y cuanto mayor sea la esin del gas, menor ser la evaporacin del filamento y

r luminosa y la vida til de la mpara.

ro del casquete dado en milmetros (14,27,40); los

regin visible del espectro electromagntico y mejor ser la eficiencia de la lmpara. En las lmparas modernas el filamento es de tungsteno. Este tiene un alto punto de fusin y lenta evaporacin lo que permite alcanzar temperatura de funcionamiento ms altas que con otros materialesfilamento est situado dentro de un bulbo de vidrio cerrado que lo protege del oxgeno del aire en cuyo contacto se quemara inmediatamente. Este bulbo sirve para dar a las lmparas las diversas formas que la caracterizan. Gas de relleno: La evaporacin del filamento se reduce si se llena el bulbo con un gas inerte. Los gases que ms se utilizan son el nitrgprmayo ser la eficiencia lCasquete: Es la parte que permite conectar elctricamente el filamento de la lmpara al portalmpara. Comnmente se utiliza el de tipo rosca, que se identifica con la letra E (Edison), seguida de la cifra correspondiente al dimet

metales ms usuales en la fabricacin de casquetes son el latn y el aluminio. b. Lmparas de descarga. La luz de estas lmparas no se produce como en el caso de las incandescentes por el calentamiento de un filamento, sino por el paso de una corriente elctrica a travs de una atmsfera de gas. Sus componentes principales

tipo de lmpara. ectrodos: Estn hechos generalmente de alambre de

ectrones en el tubo de descarga. El electrodo t conectado al casquete de la lmpara a travs del

ado

son: Tubo de descarga: El tubo en que tiene lugar la descarga elctrica es normalmente de forma cilndrica y en su fabricacin se emplean diferentes tipos de cristales, dependiendo delEltungsteno y estn cubiertos por un material que facilita la emisin de elesvidrio en forma sellada y hermtica. Bulbo exterior: Excepto en el caso de las lmparas fluorescentes tubulares, el tubo de descarga est alojdentro de una envoltura exterior o bulbo. Este sirve para proteger al tubo de descarga frente a los agentes atmosfricos. 2.1.3. Caractersticas de funcionamiento de las lmparas de descarga. Las lmparas de descarga en gas operan conjuntamente

ila lmpara al valor establecido

Para que se inicie la descarga se emplean en algunos n d gnicin denominado

artidor o ignitor. Por si mismo o junto con el

con un balasto cuya posicin primordial es lim tar la corriente que atraviesa casos u ispositivo de encendido o de ipbalasto, proporciona impulsos de voltaje que facilitan la ignicin.

La ignicin contina durante un perodo llamado de arranque,

el cual puede durar varios minutos dependiendo

l tipo de lmpara. de Durante este intervalo el flujo luminoso aumenta hasta su nivel mximo. 2.1.4. Tipos de lmparas de descarga. A continuacin se indican los tipos de lmparas de descarga que se emplean en la actualidad: a. Lmparas de descarga en vapor de mercurio en baja presin. Ms conocidos como tubos fluorescentes, estas fuentes

la cual activa los polvos fluorescentes que cubren interior del tubo, producindose de este modo la luz.

luminosas tienen una radiacin ultravioleta generada por la descarga el El bulbo tiene generalmente la forma de un tubo cilndrico con un electrodo en cada extremo. Este tubo contiene vapor de mercurio a baja presin con una pequea cantidad de gas inerte para facilitar el encendido. La superficie interior del tubo est cubierta con polvos fluorescentes cuta composicin determina la cantidad y color de la luz emitida. b. Lmparas de descarga en vapor de mercurio en alta presin. Estas lmparas requieren solo un balasto para su ncionamiento. La ignicin se logra mediante un electrodo

s, pero conectado a travs de una resistencia al ro electrodo principal. Al conectarla se produce una

fuauxiliar que est montado al lado de uno de los electrodos principaleotdescarga entre el electrodo principal y auxiliar lo que crea la ionizacin adecuada para establecer la descarga entre los dos electrodos principales.

Las lmparas de mercurio a alta presin presentan un color blanco azulado ya que la emisin de luz dentro de la banda visible se concentra en las longitudes de onda del amarillo azul y verde. c. Lmparas de descarga en vapor de sodio de alta presin.

En estas lmparas la descarga se produce en un tubo

cin de algunas lmparas que lo llevan

ento de color

por de sodio a baja presin.

cermico de xido de aluminio sinterizado, nico material capaz de soportar a tal severo ataque qumico del sodio a tan alta presin y temperatura. Para limitar su corriente se utiliza un balasto siendo necesario el uso de un ignitor para lograr su encendido con excepincorporado. Estas fuentes luminosas producen una luz amarillo dorada, adems poseen un rendimiaceptablemente bueno. d. Lmparas de descarga en va Son lmparas en las cuales la descarga elctrica se oduce a travs del vapor de sodio a baja presin ntenido en un tubo en forma de U dentro del bulbo. Al ual que todas, las lmparas de descarga en gas, estas ilizan un balasto para limitar la corriente y un ignitor

Son las fuentes luminosas de ms alta eficiencia

prcoigutpara su encendido. conocida (ms flujo luminoso por potencia). Comparada con otras lmparas esta entrega ms flujo luminoso por la misma potencia e ilumina ms ampliamente dependiendo de la luminancia.

e. Lmparas de haluros metlicos. Estas lmparas tienen una gran popularidad pues aunque son muy similares en construccin a las lmparas de mercurio contienen aditivos de yoduros metlicos (Indio, tantalio, sodio) que proporcionan una mejora notable en la eficacia luminosa y en el rendimiento del color. Para su encendido requieren de un elemento adicional llamado ignitor. 2.1.5. Equipo elctrico adicional. Toda lmpara de descarga en gas necesita para su funcionamiento un elemento que limite su corriente a un

acin, esto se logra diante el uso de partidores (tubos fluorescentes) o de nitores (otras lmparas de descarga en gas)

astos o limitadores de tipo ductivo estos circuitos poseen un bajo factor de tencia, el que por reglamentacin debe ser corregido a un

valor determinado por condiciones de diseo. Estos dispositivos limitadores de corriente se denominan balastos, los que en la mayora de los casos estn conformados por una bobina enrollada alrededor de un ncleo de acero silicoso laminado utilizando el principio de la induccin. Algunas lmparas fluorescentes as como las de sodio a baja y alta presin y las de haluros metlicos necesitan para su encendido inicial pulsos de voltaje bastante mayores que el voltaje de alimentmeig Debido al uso de balinpovalor igual o superior a 0,93. Para esto se utilizan condensadores generalmente en paralelo con la red. El uso de estos elementos permite el empleo de conductores de menor seccin en las lneas de alimentacin. En resumen el condensador no es un elemento indispensable para el funcionamiento de las lmparas sino una exigencia legal para mejorar el factor de potencia.

2.2. CLCULO DE ILUMINACIN. Para el pleno desarrollo de los trabajos que se realizarn en los talleres se debe tener un adecuado nivel de iluminacin, esta magnitud depende de diversos factores, entre ellos el tipo de luminaria y las caractersticas del recinto, los cuales estn bastante definidos en este proyecto, ya que se disponen de tres reas especficas: talleres techados, patios techados y estacionamientos. 2.2.1. Mtodos de clculo. Actualmente se disponen de diversas alternativas para

ulo luminacin requeridos, entre los destacan el mtodo punto a punto y el mtodo de

evolucionando las ue ri s uc on a

el clc de los niveles de iellas cavidades zonales, cuyos factores que determinan el clculo son las caractersticas de las luminarias y lmparas que se emplearn. A medida que los productos han ido compaas q fab can esto prod tos proporci an sus clientes distintos programas computacionales o software que facilitan el trabajo y por lo tanto sacan mejor partido de los proyectos de iluminacin. 2.2.2. Software a utilizar. Para la determinacin de los niveles de iluminacin de este proyecto se emplear un software adecuado a las zonas de trabajo involucradas ya que se utilizan distintos mtodos de clculo para distintas reas. Para el clculo de iluminacin de los estacionamientos se emplear el Calculux Area 4.0a y para los talleres y patios techados se utilizar el Calculux Indoor 4.0a, ambos programas desarrollados por Phillips Lighting. El CALCULUX para Windows es un software de clculo desarrollado por Phillips Lighting para el diseo de

iluminacin en interiores, exteriores y alumbrado de calles y avenidas. El software Calculux se ha constituido en una derosa herramienta de clculo para ingenieros,

arquitectos y diseadores en general debido a su gran versatilidad y a la confiabilidad de sus resultados. Su acc samigablemente por todas sus ventanas y llegue a sus res l seleccionar y evaluar las diferentes alternativas de sol cpblipermi

ngulos de inclinacin de las

papel. Las impresiones de los resultados pueden cluir entre otros, curvas isolux, tabla texto punto-punto n urvas isolux coloreadas segn

tensidad y/o mostrando el volumen de luz, imagen 2D/3D de

y toda la informacin de equipamiento que se t usando en el proyecto.

visualizacin de soluciones en pantalla y en documentos. Permitiendo la flexibilidad en el clculo luminotcnico en las tres dimensiones y la visualizacin de

po

e o estructurado permite que el usuario se gue

u tados con mucha facilidad. Calculux para Windows ayuda a los proyectistas a

u in para iluminacin interior, exterior y de alumbrado co. La velocidad y facilidad de uso que lo caracteriza te:

Realizar clculos luminotcnicos (incluye iluminancia

directa, indirecta, total o parcial). Clculo de iluminancia horizontal y vertical en

cualquier posicin que especifique el diseador. Ubicacin de la luminaria segn esquemas establecidos

y optimizados por el programa o ubicacin libre segn requerimiento del usuario.

Se pueden establecer luminarias para las variadas aplicaciones en iluminacin.

Los resultados que se obtienen pueden ser grficos en pantalla y inseg rejilla escogida, cinla disposicin de equipos, resultados de los clculos efectuados es

Ofrece la

caractersticas de luminarias con sus respectivos datos cnicos. t

a. Calculux Indoor 4.0a. Ofrece soluciones a todas las reas de iluminacin

rias Acentuacin y decoracin

rciales formas de distribucin y sposicin de luminarias en el rea de trabajo con ayudas

interior:

Oficinas Indust

reas come

Se pueden disponer mltiples divisuales para interpretacin de resultados. b. Calculux Area 4.0a. Of ce soluciones a todas las reas dre e iluminacin terior:

Grandes reas de circulacin

n el rea de trabajo con ayudas suales para interpretacin de resultados.

Niveles de iluminacin requeridos.

ex

Estadios Estacionamientos

Se pueden disponer mltiples formas de distribucin y disposicin de luminarias evi 2.2.3.

stablece eles mnimos de abla 2-1) medidos en Lu os cuales varan

po de recinto a traba

La normativa chilena, e niviluminacin (t x ldependiendo del ti jar.

Tabla 2-1: Nivel mnimo para ilum in de locales ustriales

AL NIVEL DE ILUMINACIN [LUX]

inaccomerciales e ind

TIPO DE LOC

Auditorios 300 Casinos, Restaurantes 150 Talleres de servicio (reparaciones) 200 Salas de Ventas 300 Oficinas, en general 400 Bancos 500 Bodegas 150 Pasillos 50 Naves de Mquinas Herramientas 300 Fbricas en General 300 Salas de Trabajo con iluminacin suplementaria en cada punto

150

Imprentas 500 Laboratorios 500 Laboratorios de instrumentacin 700 Bibliotecas Pblicas 400 Vestuarios de Industrias 100 Salas de dibujo Profesional 600 Por lo tanto para la realizacin de los clculos

minotcnicos de debe tener en cuenta un nivel mnimo, lo al nos dice que lo que se tiene que obtener en el clculo un valor mayor, para ese efecto se consultar en una

o de hillips en la obtencin de valores recomendados

(ideales) de luminancia:

lucuesbibliografa ms especfica un valor de iluminacin ms conveniente. Se recurri al Manual de alumbradP

Tabla 2-2: Niveles de iluminancia recomendados en s

NIVEL DE ILUMINACIN [Lux]

Europa para diferentes tipo de locales y de trab

ajo

LOCAL O ACTIVIDAD

INDUSTRIAS (Trabajos interiores) Talleres mecnicos: Trabajo a mano o a mquina, ordinario soldadura 300 Trabajo a mano o a mquina, mediano 500 Trabajo a mano o a mquina, fino 750 Trabajo muy fino 1000 ACTIVIDADES DIVERSAS En interiores: reas de circulacin, corredores y escaleras en fbricas

150

En exteriores: Entradas, salidas 30 Caminos cubiertos, puentes en fbricas 50 Drsenas, muelles 100 Estaciones de servicio-surtidores 200 .2. . 2 4 utilizar.Niveles a

iveles de iluminacin debern ser los que tablece la norma, pero lo indicado en ella seala ve por lo cual se selecciona ni go elctrico y cercano a

d

Tal y como se especific anteriormente el desarrollo de este trabajo se basar en la normativa vigente, por lo anto los ntesni les de iluminacin mnimos, n vel que sea mayor al del cdiulos valores que recomien a el Manual de alumbrado de Phillips. a. Galpn Norte. En e ste sector se deber disponer de niveles

cu vidades de MECNICA GENERAL y RN

ade ados para las actiTO ERA.

- Taller de MECNICA GENERAL. Involucra trabajos de mediana precisin y con un plano de trabajo adecuado el cual ha sido fijado a 1 metro a partir de piso terminado, el nivel requerido por tanto rresponder al de Trabajo a mano o a mquina, mediano co

(500 Lux). - Taller de TORNERA. Este sector tiene un grado mas alto de nivel de iluminacin que en MECNICA GENERAL y su altura o plano trabajo corresponder a 1,2 metros a partir de piso mi nivel cercano a los 700 x.

deter nado. La actividad requiere un Lu b. Galpn Sur. En este sector se tienen dos reas particularmente sibles, el taller de MECNICA AUTOMOTRIZ y el patio ha Tambin se considerar iluminar los

zos existentes en este taller.

vitec do del mismo.po - Taller de MECNICA AUTOMOTRIZ. Tal y como se especifica en la tabla estas

tividades requieren niveles cercanos a los 500 Lux, nsiderando una altura de trabajo de 0,8 metros contados de rminado.

accodes piso te - Patio techado. Las actividades son las correspondientes a trabajos a mano o a mquina, ordinario (segn tabla 2-2) cuyo nivel comendado es de 300 Lux, y se considera un plano de a

retrab jo de 0,8 metros.

- Posos. Esta zona deber ser iluminada considerando un lugar de trabajo con iluminacin suplementaria en cada punto correspondiente a un nivel mnimo de 150 [Lux] y emplearse la luminaria ms adecuada al sitio de trabajo. c. Estacionamientos. La norma chilena exige como nivel de iluminacin nimo 15 lux para lugares de trnsito de vehculos, pero va e a los 30 lux, por lo tanto se

nsiderar como valor a obtener en los clculos la segunda

reas exteriores y por tanto se hace cesario un incremento del nivel nominal para compensar

mun lor ideal correspondcoopcin, debido a que durante los meses de invierno en la ciudad de Coyhaique los factores medioambientales generan neblinas que muy a menudo reducen los niveles de iluminacin en las nedicha prdida. d. Oficinas y paoles. La poca superficie involucrada de estos sectores en la instalacin no amerita un clculo muy detallado, pero se tomar en cuenta una tipo de luminaria bastante adecuado para estos locales. 2.2.5. Dimensiones de cada recinto.

NERAL. a. Taller de MECNICA GE

o terminado hasta la mnima altura del techo es de 2 metros.

El ancho del recinto corresponde a 12 metros aproximadamente y su longitud es de 11,9 metros. La distancia desde piso terminado hasta la punta del techo (dos aguas simtricas) es de 5,4 metros y la distancia desde pis4,

b. Taller de TORNERA.

y la altura menor es de 2,8 tros.

Taller de MECNICA AUTOMOTRIZ.

El ancho del recinto corresponde a 5,6 metros aproximadamente y su longitud es de 8,15 metros. Como el local es del tipo una agua, la altura mayor de la estructura es de 4,2 metros me c.

es de 5,7 metros y la altura de

El ancho del recinto corresponde a 19,6 metros aproximadamente y su longitud es de 9,8 metros. Como el local corresponde al tipo dos aguas simtricas, la altura del centro de la cumbrera la muralla es de 4,2 metros. d. Patio techado. El ancho del recinto corresponde a 23 metros aproximadamente y su longitud es de 5,7 metros. El local al ser del tipo dos aguas asimtricas posee una altura del centro de la cumbrera de 5,7 metros y la altura de la muralla es de 4,2 metros. Para ingresar esta informacin al software CALCULUX Indoor con la longitud y ancho del recinto no esxistira problema, pero para entregar una altura correspondiente al del recinto se tendr que obtener una altura promedio de la cavidad formada entre las alturas mnimas y las alturas mximas adicionando a este resultado la altura mnima de la instalacin. Esto se debe a que el software con el que se est trabajando trabaja con recintos cuya forma sea similar a la de un paraleleppedo de lados cuadrados o rectangulares por ejemplo en el taller de MECNICA GENERAL se tiene una altura mxima de 5,6 metros y una altura

nima de 4,2 metros, por lo tanto se deber restar 4,2 o dose la mxima altura de la cavidad

ra promediar se deber dividir por dos este resultado obtenindose la altura promedio de la cavidad, a la cual se

mmetr s a los 5,4 teninpa

le sumar la altura del muro cuyo resultado final ser de 4,8 metros, este resultado no es real sino una interpolacin de las alturas existentes en cada recinto y por lo tanto la altura de las luminarias ser la ms real posible considerando la estructura existente. e. Estacionamientos. Como los estacionamientos forman un recinto cuya forma no es la de un rectngulo se crear una rejilla cuyas dimensiones sern formadas por tres rejillas las cuales se

icarn de tal forma que se acomoden al recinto real, para obtencin de resultados cada rejilla representa a cada

nto r y principal). cordando que el Software CALCULUX Area se utilizar para

porque se traba en su icies air ra de umina s se ar

los factores qu fluye el a is.

mensiones de cada recinto

Altura [m] [m]

Longitud [m] re ]

ublaestacionamie (Estacionamientos Norte, SuReeste clculo no se considera una altura determinada del recinto, ja perf al e libre,solamente la altu las l ria emple tomandoen cuenta e in n en nlis Tabla 2-3: Di

Recinto Ancho

a [m

MECNICA GENERAL 4,8 11,9 142,8 12 TORNERA 3,5 5,6 8,15 45,64 MECNICA AUTOMOTRIZ 4,95 19,6 9,8 192,08 Patio techado 4,95 23 5,7 131,1 Estacionamiento 13 234 Norte - 18

Estacionamiento Sur - 16,8 25 420 Estacionamiento Principal - 14,3 24

343,2

2.2.6. Factor de reflectancia. Cada local presenta diferentes caractersticas, en cuanto a su construccin, ya que los materiales que componen cada estructura poseen colores distintos unos de otros y afectan directamente al clculo de iluminacin.

to se debe a que el color y las caractersticas que seen los distintos materiales donde incide la luz

ecesario entregar el valor de flectancia de cada zona en particular obtenida de las sitas al recinto en particula ms este valor es

solicitado po tw LUX paobtener resul a Tablsuperficies reflectantes

l

Espopresenta un nivel de reflectancia que absorbe o refleja el rayo luminoso, siendo nrevi r. Ade

r el Softados confi

are CALCUbles.

Indoor ra poder

a 2-4: Caractersticas constructivas de las

Loca MECNICA

AUTOMOTRIZMECNICA

AUTOMOTRIZ

techado) (patio

MECNICA GENERAL

TORNERA

Frontal Madera No existe superficie r

planchas de eflectante

Concreto y

Zinc

Planchas de Zinc

Posterior Madera Planchas e No existe superficie reflectante

Concreto d

Zinc

Derecho Madera Planchas de Planchas de PlancZinc Zinc

has de Zinc

Paredes

Izquierdo Madera Planchas nchas de Planchas de PlaZinc Zinc de Zinc

Techo Planchas de Zinc

Planchas de Zinc

Madera Panchas de Zinc y madera

Suelo Concreto Concreto Concreto Concreto

Tabl C de icies ctante

cal

a 2-5: olores las superf

Lo

refle s

MECNICA

AUTOMOTRIZMECNICA

AUTOMOTRIZ (patio

techado)

TORNERA MECNICA GENERAL

Frontal Caf No e superficie reflectante

exist Gris Gris

Posterior Caf Gris No existe superficie Gris reflectante

Derecho Caf Gris Gris Gris

Paredes

Izquierdo Caf Gris Gris Gris Techo Caf Gris Gris Gris Suelo Gris Gris Gris Gris

De acuerdo al color y superficie se dan valores tpicos de reflexin para distintos tipos de superficies obtenida de las tablas del Manual de alumbrado de Phi Tabl s de reflexin

Tipos de superficie Factor de reflexin

llips.

a 2-6: Factore

Blanco o colores muy claros 0,7 Colores claros 0,5 Colores medios 0,3 Colores obscuros 0,1 Sin superficie de reflexin 0,0

En base a los materiales y colores de las superficies es, se podr traspasar a distintos valores de e ducir so e.

tor e refl nci los r os

Paredes

reflectantreflectancia que s intro n al ftwar Tabla 2-7:

Fac es d ecta a de ecint

Local Frontal rior ho erdo

Poste Derec Izqui

Techo Suelo

MECNICA AUTOMOTRIZ

0,4 0,4 0,4 0,4 0,7 0,2

MECNICA

atio 0,7 0,2 AUTOMOTRIZ 0,0 0,7 0,7 0,7 (ptechado) MECNICA GENERAL

0.0 0,5 0,7 0,7 0,7 0,2

TORNERA 0,7 0,5 0,7 0,7 0,7 0,2 2.2.7. Factor de mantenimiento.

se encuentra sujeta la luminaria,

limpieza es prcticamente nstante, por ello la suciedad afecta a este valor y al ndimiento del equipo de iluminacin, siendo de vital

Este factor es determinado por diferentes condiciones por ejemplo: La clase de actividad que se realiza. El ambiente donde se encuentra ubicada la luminaria (interior o exterior). El programa de mantenimiento que se le asigna a la luminaria Como resultado del anlisis de la condicin medioambiental al cual este factor es asignado segn una escala de 0 a 1 donde se considera el valor cero a un ambiente muy sucio donde la mantencin es nula donde hay acumulamiento de partculas y 1 es un recinto donde la core

importancia este factor de mantenimiento para calcular los niveles de i Para visualizar mejor se adjunta una tabla obtenida del Manual de alumbrado de Phillips, donde se aprecia los distintos factores de mantenimiento en base al medioambiente de la luminaria. bla 2-8: Factor de mantenimiento

luminacin.

Ta

Medio Ambiente Factor Muy limpio 0,9 Limpio 0,8

Medio-limpio 0,6 Medio 0,5

Medio-sucio 0,4 Sucio 0,1

En vista y considerando que se deben asignar valores

to minarias de cada cinto involucrados en el proyecto se entregan a

del fac r de mantenimiento de las lurecontinuacin los factores asignados a cada local:

0,8 Para todos los talleres cerrados (taller de MECNICA AUTOMOTRIZ, TALLER DE TORNERA, MECNICA GENERAL Y MECNICA AUTOMOTRIZ patio techado,).

0,9 Para todos los estacionamientos. 2.2.8. Disposicin de las luminarias. Como se menc on anter orm nte que la bicacin de los equipos de iluminacin depender de su respectivo clculo, durante la distribucin individual de los equipos, en el Software CALCULUX, se tom en consideracin que la existencia de vigas y piezas metlicas en la techumbre facilitara la instalacin

i i e u

, lo ms prctico es situarlas lo s cerca de dichas estructuras, y obviamente su altura, m

contada desde piso terminado, ser las ms adecuada, e las luminarias.

En ciertos clculos es conveniente ubicar las minarias de tal forma que queden simtricas y bastante al

2.3.

considerando las dimensiones d lucentro del local, detalle que tambin se consider para su distribucin espacial, pero en algunos locales (MECNICA AUTOMOTRIZ patio techado) conviene posicionarla donde se facilite su instalacin.

RESULTADOS DEL CLCULO. intervienen directamente en los resultados de un nivel lumnico que ms se ajustan a la realidad del proyecto,

tos

culo, da la posibilidad de obtener resultados ra un plano de trabajo previamente especificado, pero to solamente es aplicable al Software CALCULUX Indoor ya

ULU nas al aire bre obteniendo resultados del nivel de iluminacin que

incide en el suelo, aunque si se requiere determinar un plano de trabajo es posible especificar una rejilla a la

Luego de haber determinado los valores que

es se debern introducir al Software CALCULUX. Los valores que se introdujeron al software fueron:

Dimensiones de cada local. Factor de mantenimiento. Factores de reflectancia (slo en CALCULUX Indoor). Altura del equipo de iluminacin (que depende del

local). Altura del plano de trabajo (slo en CALCULUX Indoor).

Como se estableci anteriormente un nivel de iluminacin ideal en base a un nivel mnimo segn norma y un nivel recomendado segn la norma europea, estos valores sern los objetivos a cumplir dentro de este captulo. Cabe mencionar que mediante el programa que se emple para el clpaesque el CALC X Area entrega soluciones para zoli

cual se le puede dar una altura y as otrabajo en reas exteriores, pero en este proyecto no se

Tabla 2-9: Niveles de iluminacin obt

de naci

calculado [Lux]l med

btener un plano de

calcular.

enidos

Nivelilumi n

(nive io) Local

Nivel de nacin ideal

[Lux] Plano de

jo

ilumi

traba Suelo

Taller de MECNICA 500 711 620 GENERAL Taller de TORNERA 700 715 578 Taller de MECNICA AUTOMOTRIZ 500 676 613

Taller de MECNICA AUTOMOTRIZ (patio 300 ~ 400 349 techado)

402

Estacionamiento 30 culado

47,3 Norte

No cal

Estacionamiento Sur 30 calculado

42,2 No

Estacionamiento Principal 30

No calculado

35,4

El valor que se interpreta como nivel de iluminacin

lculado corresponde al nivel medio presente en los cainformes del Software incluidos en los Anexos en donde se detallan niveles medios niveles mnimos y niveles mximos; la disposicin de las luminarias; grficos isolux y datos tcnicos de las luminarias.

2.4. FLEXIBILIDAD DE LA INSTALACIN. La flexibilidad de un circuito elctrico de iluminacin es un factor fundamental para su correcto funcionamiento y para la comodidad del usuario, por ello

ar que si ocurriese un cortocircuito en una de las

s estacionamientos estarn uipadas con celdas fotovoltaicas las cuales encendern tomticamente las lmparas cuando la luz natural sea casa. Los encendidos de las lmparas en los talleres se spondrn de tal manera que se puedan regular los niveles iluminacin mediante el funcionamiento de 2, 4, 6, o das las lmparas del local.

conviene especificar algunos detalles de la instalacin. Las lmparas que se ubican en los estacionamientos sern equipadas con un fusible dimensionado adecuadamente para evitluminarias la falla no interrumpa de energa a todo el circuito, solamente se desconectar el foco afectado, facilitando su rpido reemplazo. Las luminarias de loeqaues dideto

CAPTULO 3: MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA

3. MEJORAMIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA. 3.1. CONCEPTOS GENERALES. El valor del factor de potencia es una de las condiciones de funcionamiento de una instalacin que requiere especial atencin por su significacin econmica.

ada 0,01 de valor de factor de

uacin.

meno de la induccin

En nuestro pas es normal la aplicacin de ndensadores estticos, dado que por las magnitudes de la

potencia manejada en las instalaciones, resulta ms

Cuando se trabaja con un factor de potencia bajo puede ocasionar que los alimentadores se encuentren sobrecargados, mayores cadas de voltaje y prdidas de potencias en las lneas, expresndose esto en un funcionamiento inadecuado de los artefactos de la instalacin. Debido a que los problemas creados por una instalacin con mal factor de potencia afectan a las redes de distribucin y por ende a otros consumidores ajenos a esta razn, las empresas elctricas estn autorizadas a cobrar un recargo por cpotencia inferior a 0,93. De acuerdo a esto resulta claro para la conveniencia de todos, de obtener valores cercanos, lo ms posible, a la unidad y si por cualquier motivo en una instalacin se generan valores bajos se debe adoptar alguna medida para mejorar dicha sit Las causas que provocan el factor de potencia bajo, se encuentran principalmente en aquellos dispositivos que aprovecha en su operacin el fenelectromagntica, como por ejemplo: reactancias, hornos de induccin, rectificadores estticos, soldadoras, motores, balastos, etc. Para lograr la correccin del factor de potencia se emplean dos tipos de dispositivos, el condensador esttico y el condensador o motor sncrono. co

econmico el empleo condensadores estticos, para la rreccin, que el empleo de motores sincrnicos o sistemas tomticos de correccin del factor de potencia.

coau 3.2. CARACTERSTICAS TCNICAS. 3.2.1. Instalacin de alumbrado. Se disponen en los galpones Norte y Sur una cantidad no despreciable de luminarias de Haluros metlicos cuyas caractersticas tcnicas sugieren una observacin del factor de potencia, el modelo de las lmparas empleadas en s luminarias MDK-627 es MH-400W/U cuyos datos tcnicos n similares a los de las lmparas HPI-400 W, por lo tanto

nccada equipo de iluminacin se recurrir a los

tos de los balastos de dicha lmpara:

Tabla 3-1: Caractersticas tcnicas luminarias MDK-

sto BHL 400 L (Plus) 400

lasopara la obte in de las caractersticas de corrientes y potencias de da

627/MH400W/U

Modelo Bala 200 Lmpara HPI [W]

Modelo ignitor Potencia Por ] SI 51 equipo 419,7 [W

Corriente minal 2,15 [A]

Tensin de servicio 220 [V] no

Corriente 3,9 [A] Frecuencia 50 [Hz] mxima

Calculndose un factor de potencia de:

13serviciodeTensinxNominalCorrienteequipoporPotencia

aparentePotenciaactivaPotencia

Cos ==

88,0220x2,15Cos

419,7 ==

entos existen lmparas de descarga que por ncionamiento del balasto origina un bajo factor de tencia.

bla 3-2: Caractersticas tcnicas luminarias SRP-783/

BHL 400 L 200 O

Lo cual debe mejorarse al valor antes mencionado ( cos = 0,93). Al igual que en los galpones Norte y Sur, en los estacionamifupo TaSON-T150W

Modelo Balasto Lmpara S N T-150W

Modelo ignitor Ins 50/400 Potencia Por [W] equipo 175

Corriente lnea 0,88 [A] Tensin de servicio 220 [V] (factor de

potencia 0,9)

Corriente (sin facto

lnea r de

potencia 1,8 [A] Frecuencia 50 [Hz] corregido)

Capacitor 20 [F]

Se indican en la tabla anterior la presencia de un capacitor el cual tiene la finalidad de mejorar el factor de potencia a 0,9, valor que no es conveniente, por ello se calcular el valor originario del factor de potencia del equipo de iluminacin, corriente sin factor de potencia corregido, multiplicado por la tensin se obtiene la potencia aparente, para luego determinar qu condensador es

de un factor de potencia rcano a los 0,94:

Segn 3-1 se obtiene que:

el ms adecuado para el clculoce

44,0220x1,8Cos

La existencia de tubos fluorescentes indica la presencia de otro tipo de equipo que genera un factor de potencia bajo, pero se dispone para la instalacin de estas lmparas un balasto compensado los cuales poseen un

175 ==

l ms recomendado.

ueda conectar un capacitor de terminado valor, en conexin paralelo entre la lnea de imentacin y el neutro.

capacitor conectado en paralelo con las lneas de entrada a este, reduciendo el factor de potencia a Al tener los factores de potencia de estos equipos se proceder al clculo de condensadores. Para que la flexibilidad y el funcionamiento de la instalacin no se vea afectada por la existencia de condensadores que pudiesen originar un factor de potencia muy elevado capacitivamente es conveniente calcular un condensador para cada equipo de iluminacin, o sea que en la caja porta equipo de cada luminaria se tendr un espacio reservado para que se pdeal

3.2.2. Instalacin de fuerza. Las cargas conectadas en los circuitos de fuerza no representan un mayor problema ya que la mayora posee poca potencia reactiva, pero la soldadora N 1 existente posee un cos = 0,64 el cual se deber mejorar, y para la sposicin de los condensadores se sugiere la instalacin estos en el tablero de comando N 3.

3. CLCULO DE BANCOS DE CONDENSADORES.

dide 3. 3.3.1. Instalacin de alumbrado. Para los equipos de haluros metlicos (MDK-627/ 1 x MH 400W) originalmente se tienen las siguientes potencias:

[ ][ ]VA 473 (S) Aparente Potencia =W7,419 (P) Activa Potencia =

Calculndose una potencia reactiva a un Cos = 0,88:

( )[ ]VAR13,2181Q

27,41924731Q

232P2S21QactivaRePotencia

==

==

Obtenindose el siguiente tringulo de potencias:

Figura 3-1: Tringulo de potencias de las luminarias MDK-627 / 1 x MH 400 W/U, sin factor de potencia corregido Conservando la potencia activa para un factor de potencia 0,94 se tiene que la potencia aparente con factor de potencia corregido (S2) es de:

[ ]VA49,4462S94,07,4192S

CosactivaPotencia2S =

=

=

(Q2), segn 3-2, es de:

Por lo tanto la potencia reactiva con factor de potencia corregido

( )[ ]VAR33,1522Q

27,419249,4462Q=

=

,15213,218Qc=

Al ser Q2 la resultante de una potencia reactiva, la diferencia entre Q1 y Q2 corresponder al valor de potencia capacitiva (Qc).

[ ]VAR8,65Qc33=

Este valor de potencia capacitiva ser la cantidad de

Por lo tanto a una tensin de 220 [V] se tiene a Reactancia capacitiva (Xc) igual a:

tiene

potencia reactiva del condensador conectado a cada luminaria. un

( )[ ]=

=56,735Xc

8,65/2220Xc

Si para el clculo de la Reactancia capacitiva se

que:

33Cxfxx21Xc =

Donde:

f = Frecuencia del sistema en Hertz (50 Hz) C = Capacidad del condensador en faradios

Segn 3-3 se deduce la capacidad del condensador:

[ ][ ]F5C

F33,4C

56,735x50xx21C

Cx50xx2156,735

=

=

=

=

Por lo tanto el nuevo factor de potencia ser de:

[ ]

( )

[ ]

[ ]

947,0Cos = Adoptando este mismo esquema par

1,18

7,419142arctg

VAR1,142TotalQ

03,7613,218TotalQ

Qc1QTotalQ

VAR03,76Qc

62,6362220Qc

62,636Xc

5xfxx21Xc

=

=

=

=

=

=

=

=

=

a las luminarias de dio SRP cuya lmpara es una SONT/150W, se obtiene un

0,96.

acin de fuerza.

socapacitor de 20 [F] y un Cos = 3.3.2. Instal a. Soldadoras La soldadora N 1 es del tipo esttico y se encuentra en conexin estrella, por lo cual se dispondr de un banco de condensadores en el primario del transformador en nexin estrella, para el clculo entonces se tiene que ra cada bobinado:

copa

Tensin por fase 220 [V] Corriente por fase 42 [A] Potencia activa por fase 5733 [W] Potencia aparente por fase VA] Potencia reactiva por fase 7246 [VAR]

tes mencionado se tiene que para un factor de potencia de 0,94

or fase. rox.)

l condensador 339,68 F] Capacidad del condensador (valor comercial) 400 [F]

9240 [

Factor de potencia 0,62 Por lo tanto si se aplica el mismo procedimiento an

:

Potencia reactiva del condensador 5165 [VAR] Potencia reactiva final, por fase. 2081 [VAR] Potencia Aparente final, p 6099 [VA] Potencia Aparente total (ap 18297 [VA] Corriente de lnea final Capacidad de

27,8 [A] [

b. Motores. El factor de potencia de los motores monofsicos no representa mayor significancia en relacin a las dems

eder a calcular el

cargas, y por ello el factor de potencia originado es prcticamente despreciable. Con respecto a los motores trifsicos existentes, solo se dispone del motor N 10 (Torno) el cual se encuentra conectado en conexin estrella ya que cada bobinado est diseado para ser conectado a 220 [V] (segn caractersticas de placa), siendo as la conexin del banco de condensadores deber ser conectado en estrella. De ser as la conexin, los condensadores se dispondrn en paralelo con cada bobinado del motor, o bien entre las lneas de alimentacin, aguas abajo del tablero de control (T.C. N 1). Entonces se proc

capacitor a emplear de la misma manera como se ha explicado anteriorm se tiene:

fase Potencia aparente por fase 814 [VA]

de c tiene que para un factor de potencia de 0,94 se obtiene que:

or fase. r fase.

6 VA lnea final

Capacidad del condensador 30,25 [F] Capacidad del condensador (valor comercial) 47 [F]

ente. Originalmente

Tensin por fase 220 [V] Corriente por fase 3,7 [A] Potencia activa por 500 [W]

Potencia reactiva por fase 642,34 [VAR] Factor de potencia 0,6143

Aplicando estos datos al proceso lculo se

Potencia reactiva del condensador 460 [VAR] Potencia reactiva final, p 182 [VAR] Potencia Aparente final, po 532 [VA]

[ ]Potencia Aparente total (aprox.) 159Corriente de 2,42 [A]

CAPTULO 4: ESTIMACIN DE CONSUMOS DE FUERZA Y DE

ALUMBRADO

4. ESTIMACIN DE CONSUMOS DE FUERZA Y DE ALUMBRADO 4.1. CONCEPTOS GENERALES 4.1.1. Instalacin de alumbrado Se considerar instalacin de alumbrado a toda aquella en que la energa elctrica se utilice preferentemente para iluminar l o los recintos

azones de operacin, facilidad de mantencin y

que se instalen en puntos fsicos determinados

lar circuitos bifsicos o trifsicos

instalar en un

de cada artefacto de iluminacin,

centro de 150 [W].

considerados, sin perjuicio que a la vez se le utilice para accionar artefactos electrodomsticos o mquinas pequeas similares conectados a travs de enchufes. Por rde seguridad, las instalaciones de alumbrado se dividirn en circuitos, los cuales en lo posible debern servir reas limitadas. Cada circuito de alumbrado estar formado por centros de consumo, entendindose por tales a los artefactos de iluminacin o a los enchufes hembra que permitan la conexin de artefactos susceptibles de conectarse a este tipo de circuitos. Se podrn instapara la iluminacin de un mismo recinto, siempre que las protecciones del circuito operen simultneamente sobre los conductores activos. La cantidad de centros que es posible circuito se determinar igualando la suma de las potencias unitarias de cada centro conectado a l con el 90% del valor nominal de la capacidad del circuito. Con el objeto de fijar la cantidad de centros que es posible conectar a un circuito de alumbrado, considerar la potencia nominal incluidos sus accesorios. Si en algn caso particular dicha potencia no est definida se estimar una potencia por

La potencia unitaria de cada enchufe hembra en un circuito de alumbrado se estimar en 150 [W]. Los enchufes ltiples de hasta tres salidas por unidad se considerarn m

como centro de 150 [W]. 4.1.2. Instalacin de fuerza. Se considerar instalacin de fuerza a toda aquella instalacin en que la energa elctrica se use

arados de

equipos

el equipo mientras se est trabajando en l. Este d

ridad y se seguir un procedimiento ar

te interruptor. encias para cada equipo en particular son:

preferentemente para obtener energa mecnica y/o para intervenir en algn proceso productivo industrial. Los circuitos de fuerza debern estar seplos circuitos de otro tipo de consumos, sin embargo, podrn tener alimentadores o subalimentadores comunes. Todo tablero o centro de control de pertenecientes a una instalacin de fuerza deber instalarse con vista al equipo o mquina comandada. Se exceptuarn de la anterior exigencia a aquellas mquinas o equipos que por razones de operacin o de terreno deban instalarse en puntos remotos, en estos casos, sin embargo, deber existir un enclavamiento que impida alimentarenclavamiento se implementar e alguna de las siguientes formas: Enclavamiento instalado para ser operado desde un punto con vista al equipo. Un interruptor operado manualmente ubicado con vista al equipo que la desconecte de la alimentacin. Interruptor operado de forma manual, instalado en una ubicacin remota sin vista al equipo, que lo desconecte de la alimentacin de fuerza, cuya operacin est restringida slo a personal autorizado. Para cumplir este fin se bloquear la operacin del interruptor mediante uno o ms candados de seguestablecido en forma escrita para bloquear o desbloquees Las exig

a. Motores. Todos los equipos elctricos y motores que formen parte de una instalacin de fuerza debern ser de un tipo

e y colocada en un lugar fcilmente visible, una aca de caractersticas con a lo menos los siguientes

dat s

a registrada.

mero de fases.

alcanza la temperatura de rgimen

tencia nominal. Nmero de certificado de aprobacin entregado por un

organismo competente.

adecuado al ambiente y condiciones de montaje en que se instalarn. Todo motor deber, traer marcada en forma legible e indeleblpl

o :

Nombre del fabricante o su marc Voltaje nominal y corriente de plena carga.

Frecuencia y n Temperatura de ambiente normal y elevacin nominal de

temperatura. Tiempo en que se

permanente partiendo en fro. Potencia nominal.

Factor de potencia a po

b. Soldadoras. En la placa de caractersticas de las soldadoras ctricas de arco deben aparecer, por lo menos, los

sig i

o su marca registrada.

n. o en circuito abierto.

ases de

funcionamiento para un ciclo de una hora Certificacin emitida por un organismo competente.

elu entes datos.

Nombre del fabricante Potencia nominal en KVA. Factor de potencia. Voltaje nominal de alimentaci Voltaje Mximo del secundari Corriente nominal de carga. Corrientes del secundario.

Frecuencia, Velocidad en rpm y nmero de f Condiciones de trabajo tales como factor

4.2. ESTIMACIN DE POTENCIAS. 4.2.1. Instalacin de alumbrado. A continuacin se especifican las potencias de los centros de consumo de los circuitos de alumbrado: Port. 450 W: Corresponde a un equipo de Iluminacin de Haluros metlicos modelo MDK 627, reflector ACRILICO, 1 x

lta presin modelo SRP-783/SON T-150W

orescente modelo TMS-012/236 c/aleta 2 x TLD

cada enchufe hembra en un circuito de alumbrado se mltiples de hasta tres

lidas por unidad se considerarn como un centro de 150 W.

MH-400W/U, cuya potencia nominal por equipo; incluyendo la potencia de la lmpara, del balasto y prdidas del mismo, es de 430 W. Port. 200 W: Corresponde a un equipo de Iluminacin de vapor de Sodio en a1 x SONT/150W, cuya potencia nominal por equipo; incluyendo la potencia de la lmpara, del balasto y prdidas del mismo, es de 173 W. Fluorescente 100 W: Corresponde a un equipo de Iluminacin del tipo flu36W/84, cuya potencia nominal por equipo; incluyendo la potencia de la lmpara, del balasto y prdidas del mismo, es de 92 W. Enchufes: Segn la normativa vigente la potencia unitaria deestimar en 150 W. Los enchufessa 4.2.2. Instalacin de fuerza. Debido a que se dispone de un nmero determinado de quinas-herramientas en el galpn Norte, se entregan a ntinuacin la informacin recopilada de dichas cargas.

mco

Tabla 4-1: Datos de placanofsicas del

de las mquinas herramientas mo taller de tor

220 [V] 4,2 [A] 0 [W] 1400 [RPM] 50 [Hz]

rranque

2) 0 [V] 1,05 [A] 0 [W] 6000 [RPM] 50 [Hz]

nera

Taladro de pedestal (Motor N 1)

37Motor monofsico con capacitor de a

Esmeril angular marca Makita (Motor N 22247 es la capacidad del disco de corte

angular (Motor N 3) marca Black and Decker 0 [V] 2,8 [A]

Banco otor N 4) rca Humdinger 0 [V] 0,5 [A] 00 [RPM] 50 [Hz]

Esmeril

23650 [W] 50 [Hz]

Esmeril de (Mma2230

o

360 [W] entrada 200 [W] salida 410 [RPM] 50 [Hz]

Taladro Mecnic(Motor N 5) 0 [V] 1,8 [A] 22

Tabla 4-2: Datos de plac -herramientas r de torn

Torno marca Mitto (Motor N 10) tor marca Hagglunds 0 [V] Y /220 [V] 7 [A] Y /6,4 [A] 5 [kW] 1400 [RPM] [Hz]

marca CEM (Soldadora N 1) 0 [V] 42 [A]

17,2 [kW] 50 [Hz] cos 0,64 400 [A] 30 [V]

a de las mquinastrifsicas del talle era

Soldadora

38Mo383,1,50

Ta ca de las mquinas herramientas monofsicas del taller de mecnica general

meril angular otor N 6)

] M] 50 [Hz]

d del corte

Esmeril de banco

Hz]

bla 4-3: Datos de pla

Es(Mmarca Makita 220 [V] 1,05 [A240 [W] 6000 [RP7 es la capacidadisco de

(Motor N 7) 220 [V] 2 [A] 1/2 [HP] 50 [

Taladro de pedestal (Motor N 8) 220 [V] 2,5 [A] 1/4 [HP] 1425 [RPM]

Compresora de aire (Motor N 9) 220 [V] 2 [A] 1/2 [HP] 1400 [RPM]

50 [Hz]

50 [Hz]

Estas potencias determinarn la capacidad de los circuitos que alimentarn dichas cargas. Se ha asignado a cada una de estas cargas una numeracin para su posterior identificacin en el Cuadro de Cargas de Fuerza y planos. Para la determinacin de las potencias de los enchufes de fuerza monofsicos que no tienen una capacidad terminada por la carga que se le conectar (Galpn Norte

r), consumo de fuerza uivalente a un promedio de la sumatoria de las potencias

de las mquinas-herramientas monofsicas, que Figuran en los cuadros anteriores. Para la obtencin de potencias en Volt- ular ante el prod o entre la corriente nominal y la tensin de nominal de servicio de cada eq

dey Galpn Su se estimar un centro de eq

Amperes [VA] se calc medi uct

uipo.

Tabla promed timada

Mquina-herramienta Potencia [VA] (calculado)

Nmero de equipo

4-4: Potencia io es

Taladro de pedestal 924 1 Esmer 2 il angular 231 Esmeri 644 3 l angular Esmeri 110 4 l de banco T 5 aladro mecnico 396 Esmeril angular 231 6 Esmeril de banco 440 7

Taladro de pedestal 550 8 Compresora de aire 440 9

Total de potencias 3966 Total de equipos 9 Potencia promedio 441

Potencia promedio estimada 450 La potencia unitaria de los enchufes de fuerza nofsicos corresponder a 450 VA. El uso que se le orgar corresponder a mquinas-herramientas monofsicas, rgas tpicas que se encuentran en los talleres de CNICA AUTOMOTRIZ Y MECNICA GENERAL. Para la estimacin de consumos de los enchufes de erza trifsicos, se considerar una potencia similar a la tes calculada debido a la similitud de cargas tpicas.

mootcaME fuan

4.3. DETERMINACIN DE CIRCUITOS. 4.3.1. Instalacin de alumbrado. Es importante sealar que la ubicacin de varias cargas monofsicas en un solo circuito y que su valor total de potencia resultara muy elevado, conviene emplear circuitos trifsicos de alumbrado, los cuales facilitarn la distribucin de cargas en las tres fases (R-S-T) del sistema. Por su funcionamiento las lmparas de descarga como

ecesario disponer de circuitos que alimenten clusivamente a estas lmparas y cuyas protecciones y imentadores se determinarn tomando en cuenta esta racterstica. Considerando que la potencia que se utilizar para el mensionamiento de las protecciones, ser la sumatoria del tal de las potencias nominales de cada artefacto o chufe cuyo total se igualar al 90% del valor nominal de capacidad de cada circuito, se deducir su capacidad tal.

las de Sodio en alta presin (SON T150 W) y Haluros metlicos (MH-400W/U), durante el encendido requieren de una corriente mayor a la nominal por un perodo determinado (150% de la corriente nominal en los primeros tres minutos desde el encendido y 400% en el instante del encendido), se hace nexalca ditoenlato

Tabla 4-5: Potencia de los circuitos de alumbrado

cuito N

uito N

Cir Potencia Circ Potencia

1 900 [W] 8 1800 [W] 2 450 [W] 9 600 [W] 3 400 [W] 10 800 [W] 4 450 [W] 11 300 [W] 5 2700 [W] 12 400 [W] 6 1800 [W] 13 400 [W] 7 1800 [W] 14 600 [W]

ta un sistema trifsico para la alimentacin de circuitos monofsicos, la distribucin de las cargas en cada fase (R-S-T) deber ser de forma equilibrada, por ello en el Cuadro de cargas de umbrado existente en los planos se distribuye el total cargas en cada una de las fases. Por ello las potencias alumbrado quedan especificadas de la siguiente manera:

Fase R 4046 W Fase S 3902 W Fase T 3983 W

(Ctos. 1,3,5,6 y 12) (Ctos. 2,5,7,9,11 y 13) (Ctos. 4,5,8,10, y 14)

Potencia total en circuitos de alumbrado 13400 W

Teniendo en cuen que se dispondr de

aldede

4.3.2. Instalacin de fuerza.

s antes ncionadas determinar la cantidad de circuitos de fuerza

en el galpn Norte, la estimacin de 450 W es aplicable a los enchufes de fuerza del galpn sur monofsicos y trifsicos, siendo as la potencia de los circuitos y su respectiva denominacin quedan especificados de la siguiente manera: Tabla 4-6: Potencia de los circuitos de fuerza

Circuito Potencia Circuito N

Potencia

La ubicacin de las mquinas herramientame

N 15* 2305 [VA] 20 1800 [VA] 16* 1661 [VA] 21 1350 [VA] 17* 2700 [VA] 22 2250 [VA] 18* 2250 [VA] 23 18500 [VA]** 19 2050 [VA]**

* C mono** Carga conectada a este circuito con factor de potencia cor es

en l el circuitos queda repartida como se

estra a continuacin:

(Ctos 16 y 18) (Ctos 17)

21, Potencia total en circuitos de Fuerza 34866 [VA]

ircuito fsico

regido

Al existir cargas monofsicas cuya s equitativamente

potencia as fases dconveniente distribuirla

sistema, la cantidad de mu

Fase R 2305 [VA] Fase S 3911 [VA]

(Cto. 15)

Fase T 2700 [VA] Fases R-S-T 25950 [VA] (Ctos. 19, 20, 22 y 23)

4.4. POTENCIAS TOTALES. La sumatoria de potencias de alumbrado y potencias de

los rcuitos de alumbrado se proceder a analizar cada

circuito. 4.4.1.

fuerza es la siguiente:

Potencia total en circuitos de alumbrado 13400 [W] Potencia total en circuitos de Fuerza 34866 [VA]

Para la obtencin de las potencias en VA de ci

Circuitos de enchufes. El factor de potencia considerado para la obtencin de una potencia en VA ser el mnimo establecido por la norma, cuy aso s un cos 0,93 y por ende la potencia de los circuitos mencionados corresponder a:

N Potencia [W] Potencia VA 2 450 490 3 400 430 4 450 490 9 600 650 10 800 860 11 300 330

Potencia total en circuitos de

3250 [VA]

o c er =

Cto [ ]

enchufes

4.4.2. Circuitos de alumbrado. La potencia en Watts para los equipos de iluminacin existentes en la instalacin se da en los datos tcnicos de cada luminaria y al ser corregido el factor de potencia a 0,94 (por conveniencia de la instalacin se sugiere un factor de potencia sobre el mnimo establecido) la potencia aparente se vi isminuida enindose que para cada circuito de alumbrado:

Cto N Potencia [VA]

2700 6 1800

14 600

total en circuitos de10400 [VA]

Calculndose una sumatoria final entre los circuitos de alu VA]. Al icionar este nuevo valor a la potencia de circuitos de erza se obtiene una potencia total de:

Potencia total en circuitos de Fuerza 34866 [VA] Potencia total en circuitos de alumbrado 13650 [VA] Potencia total de la instalacin 48516 [VA]

o d obt

1 900 5

7 1800 8 1800 12 400 13 400

Potencia alumbrado

mbrado y circuitos de enchufes de 13650 [adfu

CAPTULO 5: PROTECCIONES

5. PROTECCIONES. 5.1. CONCEPTOS GENERALES. 5.1.1. Proteccin Termomagntica. Llamados tambin disyuntores, su operacin se basa en la existencia de dos tipos de elementos, el elemento trmico formado por un bimetal el cual por dilatarse por efectos del calor ocasionado por exceso de corriente, opera

po e e

y el magntico al ser rpido es aplicable para

liza en s guardamotores, el magntico se emplea como proteccin cortocircuito y ambos combinados son muy usados para la oteccin de lneas, circuitos o artefactos individuales, nocindose como interruptor automtico termomagntico o syuntor. Variando las caractersticas constructivas se pueden bricar distintos tipos de disyuntores, para distintas

de s de operacin.

el mecanismo de apertura del dis sitivo, y l el mento magntico el cual al circular una corriente excesiva crea un campo magntico en una bobina que opera el dispositivo de apertura del interruptor. Por estas caractersticas de funcionamiento el elemento trmico, que es lento, es apto para proteger a la sobrecarga proteger contra cortocircuitos. Estos elementos, pueden utilizarse en forma independiente o combinados; el trmico slo se utilodeprcodi facapacida s y diferentes velocidade

5.1.2. Proteccin diferencial. El interruptor diferencial es bsicamente un

una alta nsibilidad del interruptor.

i los interruptores ferenciales corresponde a la cantidad de corriente que

dispositivo que protege contra contactos indirectos ocasionados por fugas de corrientes a tierra, dicho valor de corriente corresponde a la sensibilidad del interruptor. Este interruptor mide permanentemente las corrientesde entrada de la o las lneas y la corriente del conductor neutro del circuito que se encuentra protegiendo si la diferencia de corrientes es mayor a la sensibilidad de la proteccin, ste se dispara abriendo sus contactos y despejando la falla. Muchas veces estas fallas son ocasionadas cuando la masa de un dispositivo o carcaza queda energizada que en condiciones normales de funcionamiento no debiera, generadas por fallas en el aislamiento de los conductores. Los rangos de sensibilidad de los interruptores diferenciales suelen oscilar entre los 10 a 500 [mA] aproximadamente los cuales suelen aplicarse a diferentes ambientes ya que en algunos recintos debe existirse La ntensidad nominal existente en dipuede soportar sin afectar su funcionamiento o caractersticas propias del mecanismo actuador, si por alguna razn en dicho interruptor circulase una corriente mayor a la especificada ste se daar, por lo tanto al dimensionarse la proteccin diferencial esta corriente deber ser mayor a la proteccin de sobrecarga. 5.1.3. Selectividad y coordinacin. En las instalaciones es comn encontrar protecciones de dos o ms en conexin serie entre el punto de alimentacin y el consumo o posible punto de falla (diagrama unilineal). Para delimitar la falla a la menor

rrea posible, de forma que las pe turbaciones que esta genere en los dems consumos o el resto de la instalacin

sean mnimas, la proteccin que se encuentre ms cernaza al punto de falla debe operar primero y si sta no funciona

el estudio que se

se

curva caracterstica, est finida en la proteccin mediante una letra que depender gn sea la corriente en funcin de los tiempos de

operacin. Comercialmente se disponen de curvas tipo B, C, D, Z, MA y otras segn fabricante las cuales tienen aplicaciones que van desde uso residencial a industrial. Para la selectividad y coordinacin se emplearn dispositivos de proteccin de marca LEGRAND entregndose a continuacin el cuadro de curvas de disparo de los termomagnticos de la serie DX:

dentro de un tiempo normal la proteccin que sigue aguas arriba debe operar y as sucesivamente. Esto es, debe existir un funcionamiento escalonado que, originndose desde el punto de falla debe ir aproximndose al punto de alimentacin, si fuese necesario. Los elementos de proteccin entonces tendrn que elegirse y regularse, de tal modo que de acuerdo a sus curvas de operacin operen frente a cualquier eventualidad de la forma antes descrita. Cuando este efecto se logra, se dice que las protecciones actuarn coordinadamente y ha hecho para lograrlo se llama selectividad de las protecciones. El lograr que estos dispositivos acten selectivamente tendr real importancia para circunscribir los posibles daos sobre el equipo en falla y no permitir que se extiendan ms all y evitar que se paralicen equipos o sectores que la instalacin que no se encuentren directamente comprometidos con la falla. Al lograr esto se obtienen grandes economas al reducir los daos a equipos al mnimo y los paros de la produccin. Para lograr la coordinacin de las protecciones compararn las curvas de operacin del fabricante y se obtendr la selectividad si aquellas curvas, al sobreponerse unas con otras, no se cortan ni son tangentes en ningn punto. El concepto de dese

Figura 5-1: Curvas de disparo de los automticos DX, marca Legrand Donde se puede apreciar la forma en que los disyuntores clase B son ms sensibles que los tipo C y los tipo D son ms lentos que los tipo C, las curvas sealadas son de tipo industrial y coordinables, por ello se adoptar el concepto de que cuando una proteccin es mas rpida (tipo B) deber ubicarse lo ms cerca de la carga y los ms lentos debieran estar ubicados en los tableros generales ya que la superposicin de curvas sealada en la Figura as lo demuestra. Las zonas sombreadas demuestran un rango de operacin establecindose lmites de funcionamiento los cuales son lmites de funcionamiento en fro y lmite de funcionamiento en caliente.

Entonces para la finalizacin del clculo de las protecciones termomagnticas se debe asignar la capacidad de sta ms el tipo de curva que la caracteriza. El criterio de seleccin es el siguiente:

Curva B : Circuitos de alumbrado (equipos de iluminacin que no generan demasiada corriente durante el encendido como equipos fluorescentes), circuitos de enchufes en oficinas.

Curva C : Circuitos de alumbrado que generan corrientes de encendido considerables (luminarias modelos MDK y SRP), enchufes en talleres (mquinas-herramientas porttiles) y Circuitos de fuerza.

Curva D : Protecciones generales para T.D.A. y T.D.F. 5.2. CLCULO DE PROTECCIONES TERMOMAGNTICAS. 5.2.1. Instalacin de alumbrado. La capacidad de los circuitos en que est dividida una instalacin de alumbrado se fijar en funcin de la capacidad nominal de los elementos de proteccin del circuito. De acuerdo a lo indicado, sern circuitos normales de alumbrado los de 10, 16, 15, 20, 25, 30, 32 40 [A] de capacidad. Los conductores del circuito debern dimensionarse de modo que queden protegidos a la sobrecarga y al cortocircuito por la respectiva proteccin del circuito. La cantidad de centros que es posible instalar en un circuito se determinar igualando la suma de las potencias unitarias de cada centro conectado a l con el 90% del valor nominal de la capacidad del circuito. Dicho de otra forma aquel 90% corresponder a la sumatoria de las cargas del circuito.

Segn esto para el clculo de las protecciones se recurrir a las capacidades de los circuitos antes determinadas en el captulo 3. Para el proceso de clculo de la proteccin Termomagntica se proceder de la siguiente manera:

15%90%100

circuito del potencias las de SumatoriacircuitodeltotalCapacidad =

Para el circuito N 1 de la instalacin se tiene que:

[ ][ ]VA0010=circuitodeltotalCapacidad

%90%100=VA900

circuitodeltotalCapacidad

Al obtenerse la capacidad total del circuito se proceder a la obtencin de la corriente nominal de la proteccin:

25serviciodeTensincto. del total Capacidad proteccin nominal I =

[ ][ ][ ]A4,55 = proteccin nominal IV220VA1000 = proteccin nominal I

En el caso que el circuito sea trifsico para la obtencin de la capacidad de la proteccin se determinar de la siguiente manera:

353 x (lnea) servicio de Tensin

cto. del total Capacidad proteccin nominal I =

Al tener esto y para la eleccin de una proteccin se deber aproximar al dispositivo cuya capacidad sea la ms cercana a esta corriente, obviamente el valor calculado deber ser inferior a la nominal del disyuntor para asegurar que la proteccin acte frente a sobrecargas. Por lo tanto a la hora de seleccionar el tipo de proteccin se tendr que recurrir a los manuales

comerciales de fabricantes de protecciones termomagnticas. Para este proyecto se tienen en consideracin las protecciones que ofrece el fabricante LEGRAND en el catlogo 2003/04. Se dispone entonces que para la capacidad del circuito N 1 una proteccin de 1 x 10 [A] es la ms correcta. Al mencionarse 1 x esto hace referencia a que el dispositivo protege una fase (ya que el circuito es monofsico), si eventualmente se protegiese un circuito trifsico esta proteccin se expresara mediante 3 x ms la capacidad de la proteccin en amperes. Para la determinacin de las capacidades de los dems circuitos se proceder realizando el mismo proceso que en el circuito N 1, obtenindose los siguientes resultados: Tabla 5-1: Proteccin termomagntica para circuitos de alumbrado Cto N Capacidad total [VA] Capacidad total [A] Proteccin [A] 1 1000 4,55 1 x 6 2 545 2,48 1 x 6 3 478 2,17 1 x 6 4 545 2,48 1 x 6 5* 3000 4,56 3 x 6 6 2000 9,09 1 x 10 7 2000 9,09 1 x 10 8 2000 9,09 1 x 10 9 667 3,03 1 x 6 10 889 4,04 1 x 6 11 334 1,52 1 x 6 12 445 2,02 1 x 6 13 445 2,02 1 x 6 14 667 3,03 1 x 6

* Circuito trifsico, se procedi segn 5-3.

5.2.2. Instalacin de fuerza. a. Motores. -. Protecciones de sobrecarga Los elementos conductores del circuito, los motores y los aparatos de control de motores deben protegerse de sobrecalentamientos ocasionados por sobrecargas, originadas durante la marcha del motor o provocadas por fallas durante la partida. La proteccin de sobrecarga no proteger contra cortocircuitos o fallas de tierra. Todo motor de rgimen permanente cuya potencia sea superior a 1 HP deber protegerse, contra las sobrecargas, mediante un dispositivo de proteccin que responda a la corriente del motor. Este protector tendr una capacidad nominal o estar regulado a no ms de 1,25 veces la corriente nominal del motor si se trata de motores con factor de servicio no inferior a 1,15 , a no ms de 1,15 veces la corriente nominal del motor para todo otro caso. Todo motor de rgimen permanente de potencia nominal inferior a 1 HP y partida manual que tenga su comando al alcance de la vista, se considerar suficientemente protegido por las protecciones de cortocircuito y de falla a tierra del circuito. Los motores usados en condiciones de rgimen de breve duracin, intermitente o peridico, se considerarn protegidos contra la sobrecarga por las protecciones de cortocircuito y de falla a tierra. Se considerar como rgimen permanente a todo motor, salvo que por las condiciones de uso o de proceso sea imposible que pueda trabajar en forma permanente. Se deber colocar un elemento protector de sobrecarga en cada conductor activo de la alimentacin al motor. Los dispositivos protectores de sobrecarga al operar, debern interrumpir la circulacin de corriente en el motor.

-. Protecciones de cortocircuito. Todo motor deber contar con una proteccin de cortocircuito. Esta proteccin se dimensionar de modo tal