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• Luis Enrique Wreden

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EQUIPO 4

DIAGRAMA UNIFILAR

ANALISIS DE CARGAS CONDUCTORES Y TRANSFORMADOR DE LA SECCION 1 DEL DIAGRAMA UNIFILAR PROPUESTO

SECCION 1

En esta sección se realizara el análisis de carga demandada de 600 KVA con tensión de 220/127V, un transformador que en su mejor operación y por cuestiones de crecimiento se consideraran los 600 KVA como el 80% de la carga total por lo que se calculara T = 60 KVA *100 / 80 = 750 KVA Por lo que se analizara el lado de media tensión y baja tensión de las cargas y suminsitro respectivamente de este transformador

TRANSFORMADOR 750 KVA

Se colocar un transformador de 750 KVA marca G.E. PROLEC. Con la siguiente ficha técnica:

A continuación se muestra la curva de daño del transformador

CALCULOS, EN BAJA TENSION

Cálculo de la corriente y conductores Considerando la tensión de alimentación de 220 V la corriente demandada por la carga es: 𝐼=

750 000 (√3 ∗ 220 𝑉)

= 1968.23 𝐴

De acuerdo al artículo 215-2(a)(1) de la NOM-001-SEDE-2012 el conductor será capaz de conducir el 125% de la corriente continua más el 100 % de la no continua de la carga y la temperatura del aislamiento debe de ser de 75°C de acuerdo al artículo 11014(c), por lo tanto el factor de corrección por temperatura acorde a la tabla 31015(b)(2)(a) es de 0.96 (considerando que la temperatura ambiente puede incrementar hasta 35 °C). 𝐼𝐶𝑜𝑟𝑟 75 °𝐶 =

1968.23 ∗ 1.25 = 2562.81 𝐴 0.96

De acuerdo a la corriente obtenida, y mayor practicidad, se utilizaran multiples conductores por fase, proponiendo utilizar 6 conductores por fase: 𝐼𝐶𝑜𝑟𝑟 75 °𝐶 =

2562.81 = 427.13 𝐴 6

en este caso en base a la tabla 310-15(b)(16) se debe utilizar como mínimo calibre 700 KCM en THW con capacidad de 460 A. Protección contra sobre corriente Tomando en consideración que es un itm principal para transformador, se utilizara la capacidad nominal de corriente eléctrica. I= 1968.23 A El interruptor termomagnético por circuito debe de ser de 3 polo, 2000 A.

LADO DE MEDIA TENSION

Cálculo de la corriente y conductores Considerando la tensión de alimentación de 13200 V la corriente demandada por la carga es: 𝐼=

750 000 (√3 ∗ 13200 𝑉)

= 32.80 𝐴

De acuerdo con la tabla de conductores aplicables de VIAKON en media tensión en calibre mínimo a ocupar es de calibre 2AWG, XLPE, con capacidad de hasta 177 amperes

ANALISIS DE CARGAS CONDUCTORES Y TRANSFORMADOR DE LA SECCION 4 DEL DIAGRAMA UNIFILAR PROPUESTO

SECCION 1

En esta sección se revisara el calculo de cargas del transformador que alimentara una serie de motores, primero se analizaran las cargas en baja tension

MOTORES SELECCIONADOS

Referencia: http://frrq.cvg.utn.edu.ar/pluginfile.php/6825/mod_resource/content/1/Motores%20NNM.pdf MOTOR DE 100 HP

La carga de un motor de 100 HP es la siguiente: P=HP*746=100*746=746000 W Cálculo de la corriente y conductores Considerando la tensión de alimentación de 460 V entre líneas y un factor de potencia de 0.94 (factor de potencia a plena carga) , la corriente demandada por la carga es: 𝐼=

746 000 𝑊 = 99.72 𝐴 (460 𝑉)(0.94)

De acuerdo al artículo 215-2(a)(1) de la NOM-001-SEDE-2012 el conductor será capaz de conducir el 125% de la corriente continua más el 100 % de la no continua de la carga y la temperatura del aislamiento debe de ser de 60°C de acuerdo al artículo 11014(c), por lo tanto el factor de corrección por temperatura acorde a la tabla 31015(b)(2)(a) es de 0.91 (considerando que la temperatura ambiente puede incrementar hasta 35 °C). 𝐼𝐶𝑜𝑟𝑟 60 °𝐶 =

99.72 ∗ 1.25 = 136.98 𝐴 0.91

De acuerdo a la corriente obtenida, en base a la tabla 310-15(b)(16) se debe utilizar como mínimo calibre 1/0 AWG en THW con capacidad de 150 A.

Caída de tensión De acuerdo al artículo 215-2(a)(4) la caída de tensión en un circuito derivado no debe de exceder el 3% de modo que en conjunto con el circuito derivado no excedan el 5%. 𝑍𝐶 = 𝑅 cos 𝜃 + 𝑋𝐿 𝑠𝑒𝑛 (arccos 𝐹𝑃) = 0.43 cos 0.94 + 0.18 𝑠𝑒𝑛 (arccos 0.94) = 0.41 Ω/𝐾𝑀(Z eficaz a FP= 0.94) 𝑑 = 0.3 𝑘𝑚 𝐼 = 99.72 𝐴 𝑉 = 460 𝑉 (0.41 Ω/𝑘𝑚)(0.30 𝑘𝑚)(99.72 𝐴) 𝑒% = × 100% = 2.68 % 460 𝑉 Por lo cual el calibre seleccionado es adecuado. Protección contra sobre corriente Tomando en consideración que se trata de un motor de inducción la corriente de su protección será el 170% de su corriente nominal I= 99.72 * 1.7 = 169.53 A El interruptor termomagnético por circuito debe de ser de 3 polo, 170 A. Se opta por un ITM SCHNEIDER ELECTRIC PARA TABLERO I-LINE, DE 3 POLOS Y 175 AMPERES CON AJUSTE DE DISPARO, MODELO KH36175

Conductor de puesta a tierra Tomando en cuenta la tabla 250-122 el conductor de puesta a tierra para el circuito alimentador debe ser como minino de calibre no. 6 AWG (cobre desnudo).

MOTOR DE 150 HP

La carga de un motor de 100 HP es la siguiente: P=HP*746=150*746=111900 W Cálculo de la corriente y conductores Considerando la tensión de alimentación de 460 V entre líneas y un factor de potencia de 0.95 (factor de potencia a plena carga) , la corriente demandada por la carga es: 𝐼=

111 900 𝑊 = 148.01 𝐴 (460 𝑉)(0.95)

De acuerdo al artículo 215-2(a)(1) de la NOM-001-SEDE-2012 el conductor será capaz de conducir el 125% de la corriente continua más el 100 % de la no continua de la carga y la temperatura del aislamiento debe de ser de 60°C de acuerdo al artículo 11014(c), por lo tanto el factor de corrección por temperatura acorde a la tabla 31015(b)(2)(a) es de 0.91 (considerando que la temperatura ambiente puede incrementar hasta 35 °C). 𝐼𝐶𝑜𝑟𝑟 60 °𝐶 =

148.01 ∗ 1.25 = 203.31 𝐴 0.91

De acuerdo a la corriente obtenida, en base a la tabla 310-15(b)(16) se debe utilizar como mínimo calibre 3/0 AWG en THW con capacidad de 225 A.

Caída de tensión De acuerdo al artículo 215-2(a)(4) la caída de tensión en un circuito derivado no debe de exceder el 3% de modo que en conjunto con el circuito derivado no excedan el 5%. 𝑍𝐶 = 𝑅 cos 𝜃 + 𝑋𝐿 𝑠𝑒𝑛 (arccos 𝐹𝑃) = 0.269 cos 0.95 + 0.171 𝑠𝑒𝑛 (arccos 0.95) = 0.31 Ω/𝐾𝑀(Z eficaz a FP= 0.95) 𝑑 = 0.3 𝑘𝑚 𝐼 = 148. 01 𝐴 𝑉 = 460 𝑉 (0.31 Ω/𝑘𝑚)(0.30 𝑘𝑚)(148.01 𝐴) 𝑒% = × 100% = 2.99 % 460 𝑉 Por lo cual el calibre seleccionado es adecuado. Protección contra sobre corriente Tomando en consideración que se trata de un motor de inducción la corriente de su protección será el 170% de su corriente nominal I= 148.01 * 1.7 = 251.62 A

El interruptor termomagnético por circuito debe de ser de 3 polo, 260 A. Se opta por un ITM SCHNEIDER ELECTRIC PARA TABLERO I-LINE MARCO LA, DE 3 POLOS Y 300 AMPERES CON AJUSTE DE DISPARO, MODELO LA36300

Conductor de puesta a tierra Tomando en cuenta la tabla 250-122 el conductor de puesta a tierra para el circuito alimentador debe ser como minino de calibre no. 4 AWG (cobre desnudo).

CALCULO DE TRANSFORMADOR PARA ALIMENTACION DE MOTORES A 460V

Se utilizaran 2 motores de 100HP y 2 motores de 150HP Por lo que se tiene una carga total de 373000 watts, sin embargo, se considerara esta carga como el 80% del total del transformador, por lo tanto la capacidad final es de 466250 watts S=466.250 KW /0.95= 490.789 KVA Por lo tanto se utilizara un transformador de 500 KVA

TRANSFORMADOR 500 KVA Se colocar un transformador de 500 KVA marca G.E. PROLEC. Con la siguiente ficha técnica:

Curva de daño de TRANSFORMADOR 500 KVA

CALCULOS, EN BAJA TENSION

Cálculo de la corriente y conductores Considerando la tensión de alimentación de 460 V la corriente demandada por la carga es: 𝐼=

500 000 (√3 ∗ 460 𝑉)

= 627.55 𝐴

De acuerdo al artículo 215-2(a)(1) de la NOM-001-SEDE-2012 el conductor será capaz de conducir el 125% de la corriente continua más el 100 % de la no continua de la carga y la temperatura del aislamiento debe de ser de 75°C de acuerdo al artículo 11014(c), por lo tanto el factor de corrección por temperatura acorde a la tabla 31015(b)(2)(a) es de 0.96 (considerando que la temperatura ambiente puede incrementar hasta 35 °C). 𝐼𝐶𝑜𝑟𝑟 75 °𝐶 =

627.55 ∗ 1.25 = 817.121 𝐴 0.96

De acuerdo a la corriente obtenida, y mayor practicidad, se utilizaran multiples conductores por fase, proponiendo utilizar 4 conductores por fase: 𝐼𝐶𝑜𝑟𝑟 75 °𝐶 =

817.121 = 204.28 𝐴 4

en este caso en base a la tabla 310-15(b)(16) se debe utilizar como mínimo calibre 4/0 awg en THW con capacidad de 230 A. Protección contra sobre corriente Tomando en consideración que es un itm principal para transformador, se utilizara la capacidad nominal de corriente eléctrica. I= 817.121A El interruptor termomagnético seleccionado es de 3x1000 A, con ajuste magnetico

LADO DE MEDIA TENSION

Cálculo de la corriente y conductores Considerando la tensión de alimentación de 13200 V la corriente demandada por la carga es: 𝐼=

500 000 (√3 ∗ 13200 𝑉)

= 21.86 𝐴

De acuerdo con la tabla de conductores aplicables de VIAKON en media tensión en calibre mínimo a ocupar es de calibre 2AWG, XLPE, con capacidad de hasta 177 amperes

ANALISIS DE CARGAS CONDUCTORES Y TRANSFORMADOR DE LA SECCION 2 y 3 DEL DIAGRAMA UNIFILAR PROPUESTO

Cálculo de la corriente y conductores La carga de un motor de 750 HP es la siguiente: P=HP*746=750*746=559500 W Considerando la tensión de alimentación de 13200 V la corriente demandada por la carga es:a 𝐼=

559500 (√3 ∗ 13200 𝑉 ∗ .9)

= 27.19 𝐴

De acuerdo con la tabla de conductores aplicables de VIAKON en media tensión en calibre mínimo a ocupar es de calibre 2AWG, XLPE, con capacidad de hasta 177 amperes

ANALISIS DE CARGAS TOTALES

EN ESTA SECCION SE CALCULARA LA CARGA TOTAL DE LA ACOMETIDA EN MEDIA TENSION SECCION 1: 32.80 A SECCION 2: 27.19 A SECCION 3: 27.19 A SECCION 4: 21.86 A POR LO TANTO LACORRIENTE TOTAL NOMINAL SERA DE 109.04 AMPERES EN A 13200V

De acuerdo con la tabla de conductores aplicables de VIAKON en media tensión en calibre mínimo a ocupar es de calibre 2AWG, XLPE, con capacidad de hasta 177 amperes

CALCULO DE CORTOCIRCUITO

El cálculo de corto circuito se realizó por el método de los MVA. Valores de potencia de cortocircuito de cada elemento del sistema. Equipo

Reactancia o impedancia.

Potencia de cortocircuito.

Linea de suministro

40 %

150 MVA

Transformador de 750KVA

5%

15 MVA

Transformador de 500KVA

5%

10 MVA

750 HP

25 %

2238 MVA

750 HP

25 %

2238 MVA

100 HP

25 %

0.29 MVA

100 HP

25 %

0.29 MVA

150 HP

25 %

0.44 MVA

150 HP

25 %

0.44 MVA

Motores

Diagrama de MVA del sistema de acuerdo al diagrama unifilar.

CALCULO DE FALLA 1

Potencia de cortocircuito= 2404.65 MVA 𝐼

𝑐𝑐=

2404.65 𝑥 1000 =105 300.84 𝐴 √3 𝑥 13.2𝑘𝑉

CALCULO DE FALLA 2

Potencia de cortocircuito= 2404.65 MVA 𝐼

𝑐𝑐=

2404.65 𝑥 1000 =105 300.84 𝐴 √3 𝑥 13.2𝑘𝑉

CALCULO DE FALLA 3

Potencia de cortocircuito= 156.61 MVA 𝐼

𝑐𝑐=

156.61𝑀𝑉𝐴 𝑥 1000 =6858.03 𝐴 √3 𝑥 13.2𝑘𝑉

CALCULO DE FALLA 4

Potencia de cortocircuito= 1.45 MVA 𝐼

𝑐𝑐=

1.45𝑀𝑉𝐴 𝑥 1000 =1822.06 𝐴 √3 𝑥 0.46𝑘𝑉