Plantas de Emergencia

UNIDAD ESTRATÉGICA DENEGOCIO DE ENERGÍA

DIRECCIÓN DISTRIBUCIÓN NORMAS TECNICAS DE ENERGÍA

NORMAS DE DISEÑO

CODIGO: ND - 009Revisión: 00Fecha: diciembre de 2006Aprobó: Resolución 0407

CAPITULO 9PLANTAS DE EMERGENCIA Página 1 de 15

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INDICE DE CONTENIDO9 PLANTAS DE ENERGIA Y SISTEMAS DE EMERGENCIA................................. 3

9.1 Generalidades .................................................................................................. 3

9.1.1 Obligatoriedad de la planta de emergencia. .............................................. 3

9.1.2 Cargas en una planta de emergencia........................................................ 3

9.1.3 Transferencias de carga. ........................................................................... 4

9.1.4 Entrada de cargas en una planta de emergencia. ..................................... 4

9.1.5 Otras disposiciones ................................................................................... 4

9.1.6 Instalación. ................................................................................................ 5

9.1.7 Conexión al sistema de puesta a tierra...................................................... 6

9.2 Selección de la planta de emergencia. ............................................................. 6

9.3 Selección del conductor de la planta de emergencia........................................ 8

9.4 Selección del equipo de maniobra y protección................................................ 9

INDICE DE TABLASTabla 9.1. Características típicas de motores trifásicos. (Diseños B,C D) (*)........... 10

Tabla 9.2. Códigos NEMA para arranque kVA/hp de motores trifásicos................... 11

Tabla 9.3. Características típicas de motores monofásicos (excepto los motores derepulsión)............................................................................................................ 11

Tabla 9.4. Motores de repulsión monofásicos........................................................... 11

Tabla 9.5. Factores de potencia de cargas comunes................................................ 12

Tabla 9.6. Tipos de arranque de motores ................................................................. 12

INDICE DE FIGURASFigura 9.1. Selección de planta de emergencia con base en la relación (HP) de

motores vs. KW planta (curva típica)................................................................. 12

Figura 9.2. Selección de planta de emergencia con base en la potencia de arranque(SkVA) ................................................................................................................ 14

Figura 9.3. Selección de la potencia aparente con base en la potencia aparente dearranque (kVA) ................................................................................................... 14



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Figura 9.4. Conexión de planta de emergencia. ....................................................... 15

Figura 9.5. Conexión de planta de emergencia para múltiples usuarios. ................. 15

Figura 9.6. Conexión de al sistema de puesta a tierra de la planta de emergencia.. 15



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9 PLANTAS DE ENERGIA Y SISTEMAS DE EMERGENCIA.

9.1 GeneralidadesLas plantas de generación para sistemas de energía de emergencia, son utilizadaspara producir la energía eléctrica cuando ésta falla o se suspende el suministronormal entregado a través del sistema de distribución de EMCALI, al usuario.

Los sistemas de emergencia están constituidos adicionalmente por el conjunto decircuitos y demás equipos destinados a alimentar, distribuir y controlar la electricidadpara iluminación y/o fuerza cuando es interrumpido el suministro normal del sistemade electricidad. Los sistemas de emergencia complementarios (por ejemplo, lucesde emergencia, bancos de baterías, etc.) deben cumplir con los requerimientosindicados en el RETIE y en el Código Eléctrico Colombiano, norma NTC 2050.

9.1.1 Obligatoriedad de la planta de emergencia.

Los sistemas de emergencia deben ser instalados en lugares donde la iluminaciónartificial es necesaria para vías de escape seguras o para controlar el pánico eninstalaciones sujetas a gran concentración de personas (NTC 2050, sección 700).

Requerirá planta de emergencia, en general, cualquier edificación de lasmencionadas en el numeral 1.12.4 de estas normas y cualquier servicio de energíaque posea, al menos, uno de los siguientes tipos de carga eléctrica:

• Bombas de desague.

• Ascensores.

• Comunicación y alarmas de seguridad pública.

• Equipos de hospitales o clínicas.

• Sistemas de detección y bombas de incendios.

• Iluminación de zonas de evacuación en edificaciones.

• Sistemas de ventilación y extracción de humo.

• Aquellas cuya interrupción puede producir serios riesgos de salud y seguridadpersonal o pueden ocasionar peligro o dificultar operaciones de extinción deincendios y de rescate.

9.1.2 Cargas en una planta de emergencia.

Todas las cargas incluidas en el numeral 9.1.1 (cargas obligatorias), debenalimentarse desde una planta de emergencia. Adicionalmente, y a elección delinteresado, podrán incluirse otros tipos de carga (carga no obligatoria): calefacción,



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refrigeración, procesamiento de datos, comunicación, procesos industriales,alumbrados, etc.

A elección del interesado se puede también proyectar una planta de emergencia, noobstante no exista ninguna de las cargas mencionadas en el numeral 9.1.1, en cuyocaso toda la carga de la planta de emergencia será no obligatoria.

9.1.3 Transferencias de carga.

Si al menos existe una carga obligatoria, el sistema de emergencia debe disponer deun conmutador de transferencia automática, con enclavamiento eléctrico y mecánico,cuyo tiempo de transferencia máximo debe ser de 10 segundos (Sección 700-12).

Solo se aceptará conmutador de transferencia manual, si toda la carga eléctrica quealimentará la planta de emergencia es no obligatoria. En este caso debe existir detodas formas enclavamiento eléctrico y mecánico.

El usuario en el caso de que toda la carga sea no obligatoria, puede instalarconmutador de transferencia automática. En este caso el tiempo de transferencia esdefinido por el usuario.

El equipo de transferencia debe ser diseñado para prevenir la interconexiónaccidental de la alimentación normal y de la fuente de emergencia en cualquieroperación del equipo de transferencia (NTC 2050, secc. 700-6, 701-7)

9.1.4 Entrada de cargas en una planta de emergencia.

Todas las cargas mencionadas en el numeral 9.1.1 deben entrar en serviciosimultáneamente (Sección 701-6) con un tiempo de retardo máximo de 10 segundos.A elección del interesado se podrán incluir en el arranque otras cargas diferentes.

Podrán existir, en general, cargas (diferentes a las mencionadas en el numeral 9.1.1),que entren en servicio en un tiempo posterior, no menor a 10 segundos, desde elinstante de arranque de la planta de emergencia. En este caso, el respectivo diseñodeberá indicar los dispositivos correspondientes que ejecuten esta función y eltiempo mínimo de retardo entre la entrada de la carga inicial (reglamentaria) y lacarga adicional.

Si en algún diseño no existe la información sobre cargas diferidas o con retardo, seconsiderará que toda la carga entra en el arranque de la planta de emergencia.

9.1.5 Otras disposiciones

Cualquiera sea el sistema que se instale, éste será suministrado, instalado,mantenido y operado por el usuario, quien deberá informar a EMCALI sobre suinstalación para su respectiva revisión y aprobación.

Todo sistema de generación de energía eléctrica de emergencia debe garantizar unaoperación segura tanto para el sistema de distribución de EMCALI, como para lasinstalaciones propias del Usuario; por lo tanto, los equipos de transferencia deben



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ser diseñados e instalados para prevenir la interconexión accidental simultánea de laalimentación normal y de la fuente de energía de emergencia en cualquier operación.El usuario será responsable ante EMCALI y la Ley Colombiana, de cualquierproblema que afecte sus redes de distribución y la integridad física de su personal.

EMCALI, en ningún caso, reintegrará o descontará la energía generada por elusuario y registrada en los medidores, originada por conexiones que no cumplan lasespecificaciones exigidas. Se debe disponer de doble barraje cada uno alimentadodesde la fuente normal o emergente según corresponda, de tal manera que losmedidores de energía no registren la energía generada por la planta de emergencia.

Todas las plantas de generación eléctrica deben cumplir con los requerimientos debajo ruido y contaminación, exigidos por la Secretaría de Salud.

9.1.6 Instalación.

Las plantas de energía de emergencia se pueden instalar al lado de media o bajatensión, según necesidad del usuario. Cualquiera que sea el caso, la transferenciadebe estar ubicada después del punto de conexión y el equipo de medida delusuario.

La acometida al sistema de emergencia es independiente de las acometidas de lainstalación, por esta razón se deriva desde el totalizador de la fuente de alimentacióny no del barraje principal. La Figura 9.4 ilustra la instalación típica de una planta deemergencia que alimenta un grupo de cargas obligatorias.

En las instalaciones donde la planta de emergencia atiende múltiples usuarios (porejemplo, centros comerciales, edificios, unidades residenciales), las cargasobligatorias siempre deben ser atendidas por una transferencia automática. Paracada usuario se debe instalar una transferencia automática o manual con sumecanismo de enclavamiento para prever la alimentación de uno de los sistemascuando el otro está en operación. El conexionado de las transferencias siempredebe estar después del medidor de energía del usuario, para lo cual se debe instalarun barraje de conexión de transferencias independiente del barraje principal. LaFigura 9.5 ilustra la instalación típica de una planta de emergencia que alimentamúltiples acometidas independientes.

Las celdas asociadas a los equipos de EMCALI (celda de medida, celda totalizador,barraje de EMCALI, medidores de energía, totalizadores de usuarios) deben permitirla instalación de sellos de seguridad (precintables).

En ningún caso se pueden utilizar los transformadores de EMCALI para elevar latensión nominal del usuario, ni éste podrá energizar transformadores, líneas o redesde propiedad de EMCALI sin haber cumplido con los requerimientos de ley(resolución 070 de 1998 de la CREG).

Las plantas eléctricas a instalar en sitios diferentes al nivel de la tierra, en losas y/oentrepisos, se deberá garantizar mediante certificación de un ingeniero civil con



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matrícula profesional que la estructura soporta el peso, vibración e impacto de todoslos equipos eléctricos, inclusive la planta de emergencia. El sitio de instalación de laplanta debe contar con un acceso lo suficientemente amplio para el retiro del equipo,en caso de emergencia y debe cumplir con los requerimientos de seguridad queindiquen las entidades correspondientes.

Los gases de combustión deben ser evacuados de tal manera que no cause malestara los transeúntes, clientes, edificaciones vecinas, etc.

El nivel de ruido debe estar dentro de los niveles admisibles por las entidadesambientales del Municipio (por ejemplo, el DAGMA en Cali), por lo cual se deberánefectuar las adecuaciones de aislamiento acústico necesarias para ajustarse a lasrecomendaciones que se efectúen en este sentido.

9.1.7 Conexión al sistema de puesta a tierra.

La carcaza y las partes metálicas expuestas asociadas al sistema de emergencia y ala planta de emergencia deben conectarse al sistema de puesta a tierra de lainstalación, para garantizar una referencia única para los elementos que hacen partedel sistema eléctrico. No pueden construirse sistemas independientes para la puestaa tierra de estos equipos. Se debe prever una cola en el sistema de puesta a tierrapara la conexión de la puesta a tierra de la planta de emergencia.

El punto neutro del generador debe conectarse al barraje de neutro del sistema y noa la carcaza ni al sistema de puesta a tierra. La Figura 9.6 indica el modo correctode conexión al sistema de puesta a tierra de la planta de emergencia.

9.2 Selección de la planta de emergencia.Las plantas de generación de energía eléctrica son equipos compuestos de un motory un generador, generalmente acoplados a sus ejes.

Para seleccionar un grupo generador, se deben analizar los diferentes tipos decargas que se van a alimentar:

• Motores (HP, cantidad, tensión, # de fases, RPM, método de arranque, etc.).

• Otras cargas (Tensión, kW, factor de potencia, monofásica o trifásica, etc.)

En el momento del arranque de un motor se produce una caída de tensión en elgenerador, que luego se regula a su valor nominal; por lo tanto el generador es másexigido durante el arranque de los motores, que cuando éstos están funcionandonormalmente.

La selección correcta de la planta de generación será la requerida para limitar lacaída de tensión a niveles aceptables y no la potencia requerida para las cargascontinuas. Es importante, en la selección óptima, tener en cuenta la previsión decargas futuras.



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En motores de corriente alterna, la máxima caída de tensión aceptable, está entre el15 y el 30%.

El procedimiento para la selección de un generador o planta de emergencia es elsiguiente:

a) Seleccione las cargas que alimentará la planta de emergencia, separando, sifuera el caso, la carga que entrará en el arranque, de la carga adicionaldiferida o retardada.

Las cargas consideradas en el capítulo 7 de la norma NTC 2050 o todasaquellas que la sustituyan o modifiquen, no serán excluyentes, esto es, cadauna de ellas se considera simultáneamente para el cálculo de la carga, tantopara seleccionar el conductor como para seleccionar la planta de emergencia.

b) Sume las cargas, en kW, que serán atendidas por la planta de emergencia,

(kWtot = ΣΣΣΣ(kWcargas). Para cargas de motores y dependiendo del tipo demotor, utilice los datos que se indican en la Tabla 9.1, la Tabla 9.3 o la Tabla9.4. Si algún motor no se encuentra en estas tablas asuma kW=HPx0.9. Si loconsidera necesario utilice, para cargas monofásicas, la Tabla 9.5.

c) Separe la carga de los motores trifásicos que entrarán a funcionarsimultáneamente, una vez empiece a trabajar la planta de emergencia.Cerciórese de que la carga del sistema de emergencia obligatorio este incluida(numeral 9.1.1).

d) Verifique que la capacidad de la planta de emergencia garantice que la caídade tensión en el generador sea igual o inferior al 30% para la potencia dearranque calculada. Para ello, efectúe el siguiente procedimiento:

• Obtenga la carga de arranque de los motores (kVAArranque), con base enlos valores indicados en Tabla 9.1o Tabla 9.2.

• Calcule la potencia aparente de arranque de los motores, con base en lapotencia nominal y el tipo de arranque utilizando la expresión:

SkVAArranque = kVAArranque* F1,

Donde:

• SkVAArranque : Potencia aparente de arranque.

• kVAArranque: Potencia de arranque del motor con base en su potencianominal, tomado de la Tabla 9.1 o Tabla 9.2.

• F1 : Factor que depende del el tipo de arranque del motor que seindica en la Tabla 9.6.

• Calcule la potencia aparente de arranque total como la suma de las

potencias aparentes individuales, SkVATot = ΣΣΣΣ(SkVAArranque).



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Existen dos alternativas para estimar la caída de tensión en el momento dearranque, que dependen del tipo de curvas empleadas para la obtención deeste valor. Cualquiera que sea el caso, el porcentaje de regulación debe serigual o inferior al 30%. Si no cumple este criterio, se debe repetir elprocedimiento con una planta de capacidad nominal mayor, hasta que cumplaeste criterio. Las alternativas son:

• Con el valor de la potencia total de arranque calculada, SkVATot,seleccione la capacidad del generador (kWgen) que garantice el criterioanterior, mediante los gráficos de Figura 9.2 o Figura 9.3.

• Si se dispone de una curva del fabricante como se indica en la Figura 9.1,divida la potencia total de arranque entre la carga total estimada de laplanta, de acuerdo con el literal (b). Calcule la relación SkVATot/kWtot eidentifique la caída de tensión correspondiente al valor obtenido (Figura 9.1).

e) Sume las cargas nominales no esenciales, en kW, que serán atendidas por la

planta de emergencia, (kWno esenc = ΣΣΣΣ(kWcargas). Utilice el mismoprocedimiento descrito en el numeral (b). Adicione el valor resultante alobtenido para la planta estimada.

f) Si existen cargas diferidas o retardadas de motores trifásicos y la suma deéstas llega a ser superior a la carga inicial de arranque, repita el proceso delliteral d) utilizando la carga diferida de los motores trifásicos. Seleccione lamayor capacidad del generador obtenida entre los procedimientos indicadosen el literal d).

Nota: Dado que las curvas que se representan son típicas, el diseñador es libre deescoger, para los procedimientos indicados en las literales c) o d) una curva, para lacaída de tensión, diferente a las de las Normas, en cuyo caso, en la memoria decálculos del proyecto específico, deberá presentarla, sin incluir el nombre delfabricante.

En la etapa de construcción del proyecto la Interventoría de EMCALI comprobará quela curva del generador real se ajuste a la del diseño.

9.3 Selección del conductor de la planta de emergencia.El conductor de la planta de emergencia se selecciona con base en la capacidadnominal de la planta de emergencia y aplicando los criterios indicados en el capítulo2 de esta norma.



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9.4 Selección del equipo de maniobra y protección.El equipo de maniobra y protección está constituido por los interruptorestermomagnéticos, que brindan protección contra corto circuitos; un relé térmico paraprotección de sobrecargas y la transferencia propiamente dicha.

La capacidad interruptiva de los totalizadores debe ser igual o superior al nivel decorto circuito calculado para el punto de instalación de la planta.

Los elementos de la transferencia deben soportar el nivel de corriente nominal en elpunto de instalación, sin detrimento del equipo de maniobra y deben soportar nivelesde corriente de corta duración igual al nivel de corto en el punto de instalación, sinque sus contactos se suelden.

La transferencia debe proveer los mecanismos de enclavamiento para evitar laretroalimentación de uno de los sistemas cuando el otro esté en operación.

Los demás elementos y cargas no esenciales a ser atendidos por la planta, puedendisponer de elementos temporizadores que permitan su conexión al barraje detransferencia una vez que las cargas esenciales hayan sido atendidas.

El barraje de las cargas esenciales debe estar diferenciado del barraje de cargas noesenciales.



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Tabla 9.1. Características típicas de motores trifásicos. (Diseños B,C D) (*).

HP RPM kW deoperación

kVA deoperación

kVA dearranque

3600 1.05 1.3 131800 1.06 1.4 1211200 1.02 1.5 123600 1.9 2.2 191800 1.9 2.3 1321200 2 2.7 183600 2.9 3.2 251800 2.8 3.4 2431200 2.8 3.7 243600 4.6 5.2 351800 4.6 5.4 341200 4.5 5.8 345

900 4.5 6.3 333600 6.7 7.5 481800 6.9 7.9 461200 6.8 8.2 457.5

900 7 9.3 443600 8.8 9.8 621800 8.8 10.1 601200 8.7 10.5 5810

900 9.4 12.3 563600 13.2 14.7 881800 13 14.7 841200 12.9 15.2 8215

900 13.7 17.4 813600 16.7 18.6 1121800 17.2 19.4 1121200 17.4 20.3 11220

900 17.4 21.6 1103600 20.5 22.8 1391800 21.6 24.3 1381200 22 25.5 13825

900 22 26.2 1363600 25.2 28 1661800 25.5 28.6 1651200 25 28.6 16530

900 25.5 31.1 161

HP RPM kW deoperación

kVA deoperación

kVA dearranque

3600 33.3 37 2211800 35.2 39 2201200 34.5 39.2 22040

900 34.6 41.3 2163600 43.5 48 2761800 43.5 48 2751200 43.2 48 27450

900 42 49.9 2723600 49.5 55 3361800 51.5 57 3311200 51.1 58 33060

900 51.3 61.2 3283600 64 71 4191800 63 70 4161200 63 71.5 41775

900 66 77 4143600 85 94 5521800 84 93 5561200 84.5 96 555100

900 86 99 5523600 108 119 6981800 106 117 6961200 109 123 695125

900 113 127 6903600 127 139 8361800 125 136 8301200 131 148 828150

900 136 153 8203600 167 183 11101800 164 180 11051200 168 195 1100200

900 178 201 10603600 204 224 13801800 200 220 13701200 205 232 1360250

900 213 239 1345

(*) Motores diseño A pueden tener valores de SkVA a lo sumo 50% mayores que los anteriores.Algunos motores de 3600 rpm son diseño A



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Tabla 9.2. Códigos NEMA para arranque kVA/hp de motores trifásicos

Código KVA/hp Valores típicosA 0 - 3.15B 3.15 - 3.55C 3.55 - 4.0D 4.0 - 4.5E 4.5 - 5.0F 5.0 - 5.6 15 hp y > 10 hpG 5.6 - 6.3H 6.3 - 7.1 7.5 y 5 hpJ 7.1 - 8.0 3 hpK 8.0 - 9.0 2 y 1 1/2 hpL 9.0 - 10.0 1 hpM 10.0 - 11.2 < 1 hpN 11.2 - 12.5P 12.5 - 14.0R 14.0 - 16.0S 16.0 - 18.0T 18.0 - 20.0U 20.0 - 22.4V >22.4

Tabla 9.3. Características típicas de motores monofásicos (excepto los motores de repulsión)

kVA de arranque

HP kW kVA Fase partidaCapacidad de

arranque(carreraInductiva)

Capacidad dearranque(carrera

Capacitiva)1/6 0.30 0.45 3.70 2.50 3.001/4 0.40 0.60 5.00 3.40 4.001/3 0.50 0.70 6.00 4.00 4.701/2 0.65 0.90 7.00 5.20 6.003/4 0.95 1.25 7.20 8.30

1 1.20 1.60 9.20 10.50

Tabla 9.4. Motores de repulsión monofásicos

HP kW kVA kVA de arranque0.5 0.53 0.75 3.000.75 0.80 1.10 4.301 1.00 1.40 5.501.5 1.50 2.00 7.802 1.95 2.60 10.003 2.70 3.60 13.505 4.40 5.80 22.007.5 6.10 7.90 29.0010 8.00 10.30 37.00



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Tabla 9.5. Factores de potencia de cargas comunes

Tipo de carga Factor de potenciaLámparas incandescentes 1.00Elementos de calor 1.00Controles 0.80-0.90Lámparas fluorescentes 0.95Hornos de inducción 0.60-0.70Hornos de arco 0.80-0.90Equipos de soldadura de transformador 0.60Equipos de soldadura de motor-generador 0.80-0.90Transformadores 0.80-0.95

Tabla 9.6. Tipos de arranque de motores

Tipo de Arranque kVA al arranque (%) Torque al arranque(%) TipoDirecto 100 100 AAuto transformador

- 50% tap 30 25 B1-65% tap 46 42 B2-80% tap 68 64 B3

Resistencia o Reactancia 80% tap 80 64 CEstrella-Delta 33 33 DDevanado partido 70 45 E

Figura 9.1. Selección de planta de emergencia con base en la relación (HP) demotores vs. KW planta (curva típica).



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Figura 9.2. Selección de planta de emergencia con base en la potencia de arranque(SkVA)

Figura 9.3. Selección de la potencia aparente con base en la potencia aparente dearranque (kVA)



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Figura 9.4. Conexión de planta de emergencia.

Figura 9.5. Conexión de planta de emergencia para múltiples usuarios.

Figura 9.6. Conexión de al sistema de puesta a tierra de la planta de emergencia.

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