INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO - ianemartinez · PDF fileproyecto selecciÓn y cÁlculo de calibre, tablero y canalizaciones del edificio de isc autores ing. janet martÍnez mÉndez

PROYECTO

SELECCIÓN Y CÁLCULO DE CALIBRE, TABLERO Y CANALIZACIONES

DEL EDIFICIO DE ISC

AUTORES

ING. JANET MARTÍNEZ MÉNDEZ 08320402

ING. MIGUEL ANGEL AYALA MIRAFLORES 07320903

CATEDRATICO

MC. O. SERGIO SEVERIANO GAMA

ACAPULCO, GRO., 15 DE JULIO DE 2011

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

INSTALACIONES ELÉCTRICAS

2

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA INSTALACIONES ELÉCTRICAS

Índice General

Índice de Figuras .............................................................................................................................. 3

Índice de Tablas ............................................................................................................................... 3

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 4

CRONOGRAMA ............................................................................................................................... 5

LOCALIZACIÓN ............................................................................................................................... 6

OBJETIVO ......................................................................................................................................... 8

CAPÍTULO 1 ESPECIFICACIONES ........................................................................................... 9

1.2 Especificaciones de fuente de alimentación ...................................................................... 9

1.2 Especificaciones de equipo eléctrico utilizado ................................................................ 12

CAPÍTULO 2 SELECION Y CÁLCULOS .................................................................................. 13

2.1 Conductor de alimentación ................................................................................................. 13

2.1.1 Cálculo por Método de Ampacidad ............................................................................ 13

2.1.2 Cálculo por Método de Caída de Tensión ................................................................ 18

2.1.3 Comprobación de Caída de Tensión ......................................................................... 21

2.1.4 Características del Conductor seleccionado ............................................................ 23

2.2 Canalización ......................................................................................................................... 26

2.2.1 Cálculo de la tubería .................................................................................................... 26

2.3 Equipo de distribución ......................................................................................................... 28

2.3.1 Selección de Equipo de distribución .......................................................................... 28

2.4 Tubería de Conductores de alimentación y Registros eléctricos ................................. 31

2.4.1 Calculo de diámetro de tubería ................................................................................. 31

2.4.2 Selección de registros eléctricos ................................................................................ 31

CONCLUSION ................................................................................................................................ 33

ANEXOS .......................................................................................................................................... 34

REFERENCIAS .............................................................................................................................. 41

3


Índice de Figuras

Figura A - Vista aérea con la ubicación del predio. ............................................................ 6

Figura B – Vista aérea con la ubicación del predio. ........................................................... 7

Figura C - Vista aérea del edificio 700´s ........................................................................... 7

Figura D – Subestación de alimentación ............................................................................ 9

Figura E – Datos de placa del Transformador .................................................................. 10

Figura F - Poste de alimentación ..................................................................................... 11

Figura G – Conductor THW ............................................................................................. 23

Figura H – Tablero Seleccionado ..................................................................................... 29

Figura I – Interruptor General ........................................................................................... 30

Figura J – Registro Eléctrico seleccionado ...................................................................... 32

Índice de Tablas

Tabla 1 - Carga instalada en edificio 700´s y consumo total ............................................ 12

Tabla 2 – Total de mm2 .................................................................................................... 27

Tabla 3 – Datos de Tablero Seleccionado ....................................................................... 28

Tabla 4 – Datos de interruptor principal ........................................................................... 30

Tabla 220-34 – Método opcional (Factores de demanda) ................................................ 34

Tabla 250-94 – Conductor de Tierra de Instalaciones de c. a. ......................................... 34

Tabla 310-15(d) – Tipos y designación de los conductores alimentadores ...................... 35

Tabla 310-15 (g) – Factores de Ajuste ............................................................................. 35

Tabla 310-16 – Capacidad de Conducción ...................................................................... 36

Tabla 10-4 – Dimensiones de tubo (Conduit) ................................................................... 37

4


INTRODUCCIÓN

El instituto tecnológico de Acapulco cuenta con 8 carreras distintas, dentro de las

cuales se encuentra la carrera de ingeniería en sistemas computacionales. Esta

carrera cuenta con su propio edificio en el cual se imparten clases para los

alumnos de dicha carrera.

Las instalaciones eléctricas con las que cuenta dicho edificio han sido

contempladas para el análisis en este proyecto. La energía eléctrica es

suministrada por una subestación que se encuentra cerca del edificio.

5


CRONOGRAMA

ETAPA

TIEMPO

ACTIVIDADES

1

11 de Julio

Recopilación de datos generales

(especificaciones de equipo de suministro) y

captación de consumo total del edificio.

2

12-13 de Julio

Calculo del calibre del cable de alimentación

y canalización.

3

14 de Julio

Calculo de capacidad del tablero y

protecciones.

Revisión del Proyecto.

4 15 de Julio

Entrega del Proyecto.

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LOCALIZACIÓN

El Instituto Tecnológico de Acapulco está ubicado en Avenida Instituto

Tecnológico S/N, Crucero del Cayaco C.P. 39905. Dentro de él se ubica el edificio

700´s, el cual se contemplara para los cálculos que se realicen en este proyecto.

Figura A - Vista aérea con la ubicación del predio.

7


Figura B – Vista aérea con la ubicación del predio.

Figura C - Vista aérea del edificio 700´s

8


OBJETIVO

El objetivo de este proyecto se calculará el calibre del conductor alimentador del

edificio de las 700´s también conocido como edificio ISC (Ingeniería en Sistemas

Computacionales), así como la selección del tablero y las canalizaciones, por

medio de los diferentes métodos de cálculo que existen.

9


CAPÍTULO 1 ESPECIFICACIONES

1.2 Especificaciones de fuente de alimentación

El diseño de la subestación es tipo intemperie, el área destinada a la subestación

que alimenta al edificio 700´s al igual que al edificio de centro de cómputo; es de

40 m2, rodeada de un perímetro de 8mx5m de malla ciclónica para evitar el acceso

indebido a dicha subestación, dentro de ese perímetro se encuentra una plancha o

cama de cemento de 3mx6m, la cual sirve de soporte para el transformador, y los

tablero tipo subestación que albergan las cuchillas principales, tipo intemperie.

Figura D – Subestación de alimentación

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CARECTERISTICAS DEL TRANSFORMADOR

Marca: PROLEC

Capacidad: 500 KVA

Conexión: delta-estrella

Voltejes de operación: 13200/220-127 volts

Figura E – Datos de placa del Transformador

11


Figura F - Poste de alimentación

12


1.2 Especificaciones de equipo eléctrico utilizado

Para calcular el consumo total del edificio 700´s o ISC, se analizaron las diferentes

cargas instaladas, los cuales se registraron en la siguiente tabla.

Tabla 1 - Carga instalada en edificio 700´s y consumo total

Edificio 700

Aparatos Consumo Cantidad Total

Aulas: 701, 702, 703, 704, 709, 710,

711, 712

*Contactos *Luminarias *Unidades de aire acondicionado (Tipo ventana)

250 Watts 2x39 Watts 2820 Watts

16 48 16

4000 Watts 3744 Watts

45120 Watts

Aulas: 707, 713



4 6 2


5640 Watts

Aula: 714

*Luminarias *Unidades de aire acondicionado (Tipo ventana) *Computadoras *Impresoras

2x39 Watts 2820 Watts

400 Watts 50 Watts

3 1

3 2



Aulas: 705, 706

*Contactos *Luminarias *Unidades de aire acondicionado (Mini Split)


4 12 4


9600 Watts

Sala audiovisual



5 9 2


5640 Watts

Baños *Luminarias 4x39 Watts 8 1248 Watts

Pasillo planta baja

*Luminarias 2x39 Watts 18 1404 Watts

Pasillo planta alta

*Luminarias 2x39 Watts 14 1092 Watts

Oficinas

*Contactos *Luminarias *Unidades de aire acondicionado (Tipo ventana) *Computadoras *Impresoras


400 Watts 50 Watts

8 23 9

20 20


25380 Watts


Consumo total 125,166 Watts

13


CAPÍTULO 2 SELECION Y CÁLCULOS

2.1 Conductor de alimentación

2.1.1 Cálculo por Método de Ampacidad

El método de ampacidad se utiliza para calcular el calibre de los conductores de

los alimentadores. Para ello se toma en cuenta el consumo total del edificio 700´s.

CONSUMO TOTAL 125166 WATTS

Datos:

F.P 0.95*

η 0.90

V 220 V

Formulas:

( )(√ )( )( )

14


Dónde:

F.P = Factor de potencia

η = Eficiencia

V = Voltaje de fase

P = Consumo total Watts

Sustitución:

( )(√ )( )( )

*Se ha utilizado un factor de potencia mayor al mínimo valor establecido por

Comisión Federal de Electricidad (CFE) (90%).

*Ya que en dentro de la carga total se encuentran unidades de aire acondicionado,

se toma un valor de eficiencia de .90 que es la eficiencia para motores.

15


CORRIENTE REAL

Para obtener el dato de factor de demanda se consideró el área del edificio delos

700´s

Formulas:

Datos:

Watts 125166

F. P. 0.95

Sustitución:

De acuerdo con la tabla 220-34 de la NOM-001-SEDE-001 se considera el área

del edificio en este caso edificio 700´s

A=20m de ancho X 40m de largo= 800

VA=131753.68

Por lo tanto

Y el factor de demanda es por lo tanto de 75%

16


Factor de ajuste se determina por medio de la tabla 301-15(g) de la NOM-001-

SEDE-2005.

De acuerdo a la Tabla 310-13 de la NOM-001-SEDE-2005 el factor de ajuste para

los 4 conductores (debido a que es un sistema trifásico a 4 hilos), se tiene que el

factor de demanda es:

F.A= 80%

De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2005 capítulo 310-8 “Para lugares secos y

húmedos los conductores y cables aislados deben ser de los tipos FEP, FEPB,

MTW, RHH, RHW, RHW-2, THHN, THW, THW-LS, THW-2, THHW, THHW-LS,

THHW-2, THWN, THWN-2, TW, XHHW o XHHW-2.”

Por lo tanto se utilizara el conductor THW 90° porque de acuerdo a su

especificación (artículo 410-31).

De la tabla 310-16 de la NOM-001-SEDE-2005 la temperatura ambiente en

Acapulco es en promedio de 35° por lo tanto:

F.CORRECCION= 0.91

17


( )( )

( )( )

18


2.1.2 Cálculo por Método de Caída de Tensión

En la caída de tensión de un conductor, hay tres causas diferentes que influyen en

ésta:

La distancia

La corriente que circula a través de el

El diámetro del conductor

La fórmula que se utilizara es la siguiente:

( √ )( )( )

( )

Dónde:

%e = Caída de tensión en por ciento

L = Longitud del circuito considerado en metros

I real = Corriente eléctrica en Amperes

Vf = Voltaje entre fases en Voltios

S = Sección transversal del conductor en mm2

19


Por medio de este método se calcula la sección transversal del conductor, por lo

tanto la formula queda de la siguiente manera:

( √ )( )( )

( )

Tenemos los siguientes datos:

L 80 m*

%e 2%*

I real 288.135 A

Vf 220 V

La norma Oficial Mexicana (NOM-SEDE 2005) regula el valor de la caída de

voltaje máximo permitido en porcentaje de la caída de tensión, esto de acuerdo al

Artículo 215-2 b), la cual dice que “Los conductores de alimentadores, tal como

están definidos en el Artículo 100 con un tamaño nominal que evite una caída de

tensión eléctrica superior a 3% en la toma de corriente eléctrica más lejana para

fuerza, calefacción, alumbrado o cualquier combinación de ellas, y en los que la

caída máxima de tensión eléctrica sumada de los circuitos alimentadores y

derivados hasta la salida más lejana no supere 5%, ofrecen una eficacia de

funcionamiento razonable” .

Por lo que se usa 2% para el valor de %e. Así mismo para este proyecto se

consideran 80 m de longitud del cable alimentador considera como dato base.

20


Sustitución:

( √ )( )( )

( )( )

De acuerdo con la Tabla 310-16, el calibre del cable alimentador (THW 90°)

Tendrá las siguientes características:

Tamaño o

Designación

mm2 AWG o

kcmil

90 °C

TIPOS: MI, RHH*, RHW-2, THHN*,

THHW*, THHWLS

Cobre

177

203

350

400

350

380

Ya que el dato más próximo es el de 203 mm2, es el que se tomara en cuenta.

21


2.1.3 Comprobación de Caída de Tensión

De acuerdo al Artículo 215-2 b), la caída de tensión no debe superar el 3%, por lo

que se compraban los datos obtenidos por el método de ampacidad y caída de

tensión referente al valor de la superficie del conductor de alimentación obtenidos.

( √ )( )( )

( )

Datos:

S por método de Ampacidad 203 mm2

S por método de caída de

tensión

181.477 mm2

L 80 m*

I real 288.135 A

Vf 220 V

22


Sustitución:

%e para método por ampacidad

( √ )( )( )

( )( )

%e para método por caída de tensión

( √ )( )( )

( )( )

Por lo tanto el calibre del conductor de alimentación ser al obtenido por el método

por ampacidad ya que es el que produce menos caída de tensión.

23


2.1.4 Características del Conductor seleccionado

Cable THW, THHW/LSS

Aplicación

La excelente característica de flexibilidad que posee el Cable THW-THHW / LS

permite su rápida y fácil instalación en conduits, ductos o charolas, tanto en

ambiente seco o húmedo. La formulación especial del aislamiento le proporciona

excelentes características en condiciones de incienso de manera que bajo

condiciones del mismo, presenta baja emisión de humos oscuros y gases tóxicos,

permitiendo así su instalación en interior de locales en donde hay gran influencia

de personas tales como: hospitales, cines, teatros, almacenes, hoteles, sistemas

de transporte masivos como el metro y ferrocarril, así como en instalaciones

industriales, o en aquellos lugares en donde se requiere máxima seguridad.

Características

600 volts.

Conductor sólido o cableado flexible clases C ó B

THHW/THW-LS Según clasificación NOM-J-10 y NEC 1990

Temperatura de operación 90 C en ambiente seco y 75 C en ambiente

húmedo.

Aislamiento de PVC resistente a la propagación de incendio y bajo

condiciones del mismo, tiene:

o Baja emisión de humos oscuros y

o Reducida emisión de gases tóxicos.

Figura G – Conductor THW

24


Alcance

Esta especificación cubre la construcción de cables THHW / LS con conductor de

cobre, sólido o cableado, con aislamiento de PVC, no propagador de incendio y

bajo condiciones del mismo presenta baja emisión de humos oscuros y gases

tóxicos y corrosivos. Para tensiones de operación hasta de 600 volts. y

temperatura de operación en el conductor de 90 C en ambiente seco 75 C en

ambiente húmedo, clasificado según NOM-J-10 y NEC-90 como THHW/THW-LS.

NORMAS: Las siguientes normas forman parte de esta especificación: NOM-J-10;

NOM-J-93; NOM-J-472; NOM-J-474; ASTM E-662; IEC 754-1; NFC 32-0-070.

Conductor

El conductor es de cobre suave, sólido o cableado concéntrico clase B o C de

acuerdo con las especificaciones ASTM-NB-3 O B-8, dependiendo de la

aplicación.

Aislamiento

El aislamiento es de policloruro de vinilo (PVC) no propagador de incendio y baja

emisión de humos oscuros y gases tóxicos y corrosivos.

Colores

Los colores de línea son, para cables (20 a 8 AWG) y para alambres: negro,

blanco, rojo, azul, amarillo, verde, café y gris. Para cables en calibres del 6 al 1000

KCM en color negro. Bajo pedido especial se podrán surtir en cualquier color.

25


Empaque

Cajas de cartón con 100mts. para calibres del 20 al 8 AWG. Rollos de 100 m para

calibres de 6 al 4/0 AWG: Carretes con 500m para calibres de 1/0 al 1000 KCM.

Pruebas

Las pruebas al conductor como producto terminado en sus propiedades físicas y

eléctricas se realizan de acuerdo con las normas mencionadas anteriormente.

26


2.2 Canalización

2.2.1 Cálculo de la tubería

Conexión a tierra de los sistemas y equipoeléctricos

Toda instalación eléctrica deberá tener un conductor puesto a tierra y

apropiadamente identificado; los sistemas eléctricos se ponen a tierra por

diferentes razones:

Limitar tensiones transitorias y de descargas atmosféricas

Contactos accidentales de líneas

Estabilizar la tensión a la tierra durante la operación

Facilitar la operación de las protecciones

Para la determinación del calibre de puesta a tierra se toma como referencia la

NOM-001-SEDE-Articulo 250-94 que dice que “El tamaño nominal del conductor

del electrodo de puesta a tierra de una instalación de c.a. puesta o no puesta a

tierra, no debe ser inferior a lo especificado en la Tabla 250-94.” Con base a la

Tabla 250-94, el valor del calibre de puesta a tierra tiene un tamaño de 53.5 mm2.

EL valor del calibre del neutro se seleccionara dos calibres más que el principal

que el principal provisionalmente mientras se selecciona el interruptor general.

27


NUMERO DE

HILOS

CALIBRE TOTAL EN

3(FASES) 400 202.74 608.22

1(NEUTRO) 4/O 107.20 107.20

1(TIERRA) 1/0 53.5 53.5

- - - 768.92

Tabla 2 – Total de mm2

Tabla de diámetro y área de tubo conduit

Diámetro interior en pulgadas

Área interior mm2

Área interior útil 40% de

utilización mm2

½ 132.7 53.08

¾ 283.5 113.4

1 490.8 196.32

1 ¼ 804.2 321.68

1 ½ 1134.2 453.68

2 2042.8 817.12

De acuerdo con lo anterior, el diámetro de la tubería para el transporte del cable

de alimentación, tendrá un diámetro de 2 pulgadas.

28


2.3 Equipo de distribución

2.3.1 Selección de Equipo de distribución

Para la selección del tablero, tomamos en cuenta la corriente ya antes calculada

por el método de ampacidad que fue de 395.79 A. A partir de este dato

seleccionamos el tablero.

El tablero seleccionado cuenta con los siguientes datos:

Tablero de alumbrado NQOD a NQ 240 Vca, 48 Vcd

Tablero tipo interruptor principal

3 Fases 4 Hilos

Capacidad 400 A

Numero de Polos 42

Tabla 3 – Datos de Tablero Seleccionado

29


Figura H – Tablero Seleccionado

30


Datos de interruptor general:

Descripción del producto

3 POLE 400 AMP 600 VCA

Fabricación SQUARE D

Tipo de LAL

3 Polos

400 A

600 V

Peso 16 kg

Tabla 4 – Datos de interruptor principal

Figura I – Interruptor General

31


2.4 Tubería de Conductores de alimentación y Registros eléctricos

2.4.1 Calculo de diámetro de tubería

De acuerdo a lo establecido en la Normas de Distribución – Construcción - Líneas

Subterráneas - 2.2.3 Baja Tensión – A.9 “Los circuitos de baja tensión deben

instalarse en ductos de PVC, PADC o PAD” de CFE, considerando siempre que

deben respetarse los factores de relleno recomendados en la NOM-001-SEDE-

Articulo 352-45 y de acuerdo a la Tabla 352-45.

Considerando la utilización del 40% del espacio interior de la tubería, y de acuerdo

lo especificado en la norma, se utilizara una tubería de PAD de 2 pulgadas, la cual

conducirá el conductor alimentador desde la subestación distribuidora hasta el

tablero principal del edificio 700´s.

2.4.2 Selección de registros eléctricos

De acuerdo a lo establecido en las Normas de Distribución – Construcción -

Líneas Aéreas - 2.2.3 Baja Tensión, el registro eléctrico tendrá las siguientes

características:

Tipo Dimensiones (cm) (AxLxH)

Peso (kg)

RBTB1 50x80x65 210

32


Figura J – Registro Eléctrico seleccionado

33


CONCLUSION

En el desarrollo del proyecto el cual consistió en calcular el calibre de los

conductores de alimentación del edificio de los 700´s se tomaron en cuenta las

cargas de consumo de la mayoría de los aparatos eléctricos y luminarias, una

parte se tuvo que estimar puesto que las oficinas del edificio se encontraban

cerradas, después se calculó la carga de cada conductor por el método de

ampacidad y el método de caída de tensión para los cuales se requirió consultar la

norma de secretaria de energía NOM-001-SEDE-2005, así como también las

NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN - LÍNEAS SUBTERRANEAS,

para localizar las tablas requeridas, también se escogió el tablero adecuado para

el edificio de acuerdo a su consumo de carga y por último el tipo de canalización.

Consideramos que este proyecto nos ayudó a conocer un poco más de lo que se

hace en el ámbito laboral para calcular cargas, voltajes, conductores, etc., también

conocimos los tipos de materiales que se utilizan en una instalación, cuál es su

función y su importancia en dicha instalación.

34


ANEXOS

Tabla 220-34 – Método opcional (Factores de demanda)

Tabla 250-94 – Conductor de Tierra de Instalaciones de c. a.

35


Tabla 310-15(d) – Tipos y designación de los conductores alimentadores

Tabla 310-15 (g) – Factores de Ajuste

36


Tabla 310-16 – Capacidad de Conducción

37


Tabla 10-4 – Dimensiones de tubo (Conduit)

38


Tabla 5 – Catalogo Conductores eléctricos-THW

39


Tabla 6 – Catalogo Tableros de alumbrado NQOD o NQ

40


41


REFERENCIAS

NOM-001-SEDE-2005

NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN - LÍNEAS SUBTERRANEAS

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