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• Anais Fermín Suárez

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• Fusible (Eléctrico)
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INDICE:

DEDICATORIA:................................................................................................ 2 INDICE:........................................................................................................... 3 INTRODUCCION:............................................................................................. 6 CAPITULO I: MARCO TEORICO.........................................................................7 1.

ILUMINACIÓN......................................................................................... 7

2.

ALIMENTADORES................................................................................... 8

3.

CIRCUITO RAMAL................................................................................... 8

4.

CONDUCTORES ELÉCTRICOS................................................................9 4.1.

Aislamiento de los conductores....................................................10

4.2.

Calibre de los conductores eléctricos...........................................10

4.3.

Selección del calibre del conductor..............................................12

4.4.

Calibre mínimo y capacidad de los circuitos ramales...................12

4.5.

Selección del conductor puesto a tierra.......................................12

5.

Canalizaciones y Cajas de paso..........................................................13 5.1.

Tuberías........................................................................................ 13

5.2.

Bandejas para cables...................................................................15

5.3.

Cajas de paso y cajetines.............................................................15

6.

Selección de protecciones..................................................................15

7.

Tableros............................................................................................... 16 7.1.

Tablero de alumbrado tipo NLAB..................................................16

7.2.

Tablero de alumbrado y distribución NAB:....................................16

7.3.

Tablero de alumbrado y distribución tipo NHB..............................17

7.4.

Tablero de distribución tipo CELDAS o CDEP-1:.............................17

8.

Centro de Control de Motores (CCM)...................................................17

9.

Cuarto de medidores..........................................................................17

10.

Principios básicos de distribución de media tensión........................18

10.1.

Acometida principal...................................................................18

10.2.

Protección contra sobrecorriente...............................................18

10.3.

Transformadores de Distribución...............................................18

11.

Sistemas de emergencia.................................................................19

11.1.

Baterías..................................................................................... 20

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 11.2.

Grupo Generador.......................................................................20

11.3.

Fuente de alimentación interrumpible.......................................21

11.4.

Acometida separada..................................................................21

12.

Principios de puesta a tierra............................................................21

12.1.

Electrodos de tierra...................................................................21

12.2.

Rejilla o red de tierra.................................................................22

12.3.

Placa de tierra...........................................................................22

12.4.

Anillo de tierra...........................................................................22

CAPITULO II: MANUAL DE DISTRIBUCION ELECTRICA....................................23 1.

Descripción de la planta.....................................................................23

2.

Identificación de las zonas..................................................................23

3.

Clasificación de las zonas...................................................................24 3.1.

Zonas Inflamables........................................................................24

3.2.

Clase de Temperatura...................................................................25

3.3.

Determinación del nivel de tensión de alimentación....................25

3.4.

Estimación de la demanda...........................................................26

3.5. Determinación de la distribución y locación de los tableros eléctricos............................................................................................... 30 3.6.

Selección del calibre de los alimentadores...................................32

3.7.

Selección de la canalización.........................................................34

3.8.

Selección de los tableros eléctricos..............................................35

3.9.

Selección de los sistemas de transformación...............................35

3.10.

Selección del sistema de emergencia.......................................37

CAPITULO III: APLICACIÓN DE LA DISTRIBUCION ELECTRICA EN UNA PLANTA FARMACEUTICA............................................................................................. 38 1.

Descripción de la planta.....................................................................38

2.

Identificación de las zonas..................................................................40

3.

Clasificación de las zonas...................................................................40

4.

Determinación del nivel de tensión de alimentación..........................40

5.

Estimación de la demanda..................................................................41

6.

5.1.

Alumbrado.................................................................................... 41

5.2.

Estimación del sistema de tomacorrientes...................................45

5.3.

Estimación del sistema de fuerza.................................................47

Determinación de la distribución y ubicación de los tableros eléctricos 47 6.1.

Tablero principal...........................................................................47

Operaciones Unitarias

2

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 6.2. 7.

Tableros secundarios....................................................................49

Selección del calibre de los alimentadores.........................................49 7.1.

Criterio de capacidad de corriente...............................................49

7.2.

Criterio de caída de tensión..........................................................49

7.3.

Selección del calibre del conductor del neutro.............................50

7.4.

Selección del calibre del conductor de puesta a tierra.................50

8.

Selección de la canalización...............................................................51

9.

Selección de protecciones..................................................................51

10.

Selección del tablero eléctrico:........................................................51

11.

Selección del sistema de transformación........................................53

12.

Selección del sistema de puesta a tierra.........................................53

13.

Selección del sistema de pararrayos...............................................53

CAPÍTULO IV REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................54

3 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

INTRODUCCION:

El presente trabajo es para darnos una visión de cómo está realizada una instalación eléctrica en una planta veremos las características, iluminación, voltajes, etc. Una instalación eléctrica es el conjunto de equipos y materiales que permiten transportar y distribuir la energía eléctrica partiendo desde el punto de conexión de la compañía suministro hasta máquinas y aparatos receptores para su utilización final, de una manera eficiente y segura, garantizando al usuario flexibilidad, comodidad y economía en la instalación. Debido a que la presencia de la energía eléctrica significa un riesgo para el ser humano, se requiere suministrar la máxima seguridad posible para salvaguardar su integridad así como la de los bienes materiales, cada parte que integre la instalación eléctrica debe estar ubicada estratégicamente con el fin de lograr seguridad absoluta. Además de esto el servicio de instalaciones eléctricas deberá ser eficiente y económico, integrando lo técnico y lo económico. Derivado de lo anterior, resulta indispensable asegurar un mantenimiento preventivo adecuado para garantizar que la instalación eléctrica aproveche al máximo su vida útil. Todo diseño de una instalación eléctrica deberá estar bien basado en la física y tener su buen historial de casos de éxito en la experiencia operativa y por supuesto en la seguridad de la instalación eléctrica. Contar con un óptimo servicio de instalaciones eléctricas, contribuye a preservar su patrimonio y reducir costos ahorrando energía y evitando siniestros, prolongando la actividad y productividad de su negocio.

4 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL CAPITULO I: MARCO TEORICO 1. ILUMINACIÓN El cálculo de la cantidad de luminarias a partir de la iluminancia requerida en determinado espacio se diseña por el método del Lumen el cual toma en cuenta las interreflexiones de luz en el interior de un cuarto. La iluminación promedio sobre el plano de trabajo es igual al flujo luminoso incidente por unidad de área, y viene dado por:

E=

∅ A

En donde, E = Iluminancia (lux) Φ = Flujo luminoso (lumen) A = Área (m2) Los lúmenes que cubren el plano de trabajo son igual que los lúmenes de lámpara (ΦL) multiplicados por el coeficiente de utilización (CU). Este factor es una función de las dimensiones y acabado del cuarto, de la altura de montaje del aparato lumínico, de su tipo y de la altura del plano de trabajo.

5 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

Adicionalmente, se considera un factor de pérdida de luz (LLF por sus siglas en inglés Light Loss Factor) ya que los lúmenes de las lámparas disponibles inicialmente pueden verse reducidos conforme el tiempo pasa debido al sucio acumulado, baja tensión y temperatura ambiente entre otros, de manera que la iluminación mantenida Em se expresa así: Em=

∅ ×CU × LLF 4

2. ALIMENTADORES El alimentador son todos los conductores de un circuito entre el equipo de acometida, la fuente de suministro de un sistema derivado separadamente u otra fuente de suministro, y el último dispositivo de sobre corriente del circuito ramal.

3. CIRCUITO RAMAL El concepto de circuito engloba la idea de un sistema cerrado, que conecta eléctricamente la fuente de energía o de alimentación y el receptor de ésta, va entre el último dispositivo de sobre corriente que protege el circuito y la(s) salida(s). Según como lo define el Código Eléctrico Nacional, constituye el elemento básico de la instalación eléctrica ya que a partir de su diseño, se estructura en pasos sucesivos todo el sistema eléctrico. Así pues al estar ubicadas las cargas que se van a suplir se trazan lo circuitos ramales que alimentan las salidas agrupando las cargas de la forma más

6 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL conveniente y determinando así las necesidades que debe cumplir el sistema de alimentadores. Entre los componentes básicos del sistema eléctrico se encuentran los conductores, que es el elemento de enlace entre la fuente de alimentación y la carga, y las canalizaciones eléctricas que son los elementos que conducen a los conductores.

4. CONDUCTORES ELÉCTRICOS Los conductores están conformados por tres partes:  El alma o elemento conductor, fabricado de cobre o aluminio; según su constitución puede ser: alambre o cable, según el número de conductores puede ser: monoconductor o multiconductor.  El aislamiento.  Las cubiertas protectoras, utilizadas para proteger la integridad del aislamiento y el alma conductora. Los conductores eléctricos pueden tener diferentes formas: hilos, barras rectangulares, barras circulares, etc. Los materiales de los conductores típicamente utilizados en las instalaciones eléctricas son el cobre y el aluminio por ofrecer una buena conductividad a un costo razonable. El

aluminio

posee

menor

conductividad

eléctrica

que

el

cobre

aproximadamente en un 16% y es más liviano, lo que resulta más económico al hacer un cálculo comparativo. A pesar de estas diferencias el cobre es preferido en el mercado por sus propiedades mecánicas. Para la selección del conductor es importante tener en cuenta los agentes que influyen durante su funcionamiento, los más relevantes son: mecánicos, químicos y eléctricos. Entre los agentes mecánicos que pueden afectar se encuentran: presión mecánica, abrasión, elongación y doblez a 180º, siendo los más comunes agentes externos como el desempaque, manejo e instalación del conductor que le pueden causar daño ocasionando fallas de operación al sistema.

7 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Los agentes químicos dependen directamente de los contaminantes que se encuentran en el lugar de la instalación y se clasifican en: Agua o humedad, hidrocarburos, ácidos y álcalis. El aislamiento del conductor se determina según las necesidades ante la acción de los contaminantes presentes, ya que estos pueden variar en espesor y capas de aislamiento. 4.1. Aislamiento de los conductores Para el aislamiento de los conductores las denominaciones varían dependiendo de su utilización o tipo de fabricante, por ejemplo el material termoplástico se identifica como tipo T, y su designación según la norma UL (Underwriters Laboratories Inc.) se indica a continuación: TW, THW, THHN, TTU. También se encuentran los polímeros que se identifican como: R, RW, RHW, RH, RHH. Para seleccionar el tipo de aislamiento de los conductores, se debe considerar la capacidad para resistir diversos aspectos a los que están expuestos en la instalación, como el tipo de lugar de la instalación: Lugares Secos y Húmedos: Los conductores aislados y cables usados pueden ser de los tipos: FEP, FEPB, MTW, PFA, RHH, RHW, RHW-2, SA, THHN, THW, THW-2, THHW, THHW-2, THWN, THWN-2, TW, XHH, XHHW, WHHW-2 ó ZW. Lugares Mojados: Los conductores aislados y los cables usados serán impermeables a la humedad con forro metálico de los tipos: MTW, RHW, RHW2, TW, THW, THW-2, THHW, THHW-2, THWN, THWN-2, XHHW, XHHW-2, ZW; o de un tipo aprobado para el uso en lugares mojados. Como último aspecto se tienen los agentes eléctricos, las condiciones de operación de la instalación vienen determinadas por la rigidez dieléctrica del aislamiento de los conductores, debido a que determina la diferencia de potencial establecida por los límites de seguridad, el aislamiento de los conductores permite soportar sobrecargas transitorias o impulsos de corrientes por cortocircuito. 4.2. Calibre de los conductores eléctricos Los conductores se identifican por el número del calibre que por lo general siguen el sistema de designación americano AWG (American Wire Gauge por sus siglas en inglés). Encaso de tener un área mayor se emplea una unidad

Operaciones Unitarias

8

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL denominada circular mil (sección de un círculo que tiene un diámetro de un milésimo de pulgada). Por ejemplo 1 mm2 = 1974 CM. En la tabla I se muestran en orden ascendente los calibres AWG de uso común y su área correspondiente. Tabla I. Área de los conductores con calibres AWG Calibre (AWG)

Área (mm2)

12

3.31

10

5.27

8

8.35

6

13.30

4

21.20

2

33.60

1/0

53.5

2/0

67.4

4/0

107

Tabla II. Área de los conductores con calibres MCM

Calibre (MCM)

Área (mm2)

250

126.644

350

177.354

500

253.354

9 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

4.3. Selección del calibre del conductor Se emplean dos criterios para escoger el calibre adecuado para el conductor: Capacidad de conducción de corriente: representa la máxima corriente que puede circular por un conductor considerando las propiedades del mismo sin producir daño. Caída de tensión: cálculo que considera las pérdidas por el conductor. Además de las dos condiciones necesarias para escoger el calibre del conductor el CEN recomienda considerar el calibre mínimo permitido según su tensión nominal y tipo de instalación. 4.4. Calibre mínimo y capacidad de los circuitos ramales La capacidad máxima del conductor se determina a través de la potencia, la cual está expresada por el producto de la tensión por la corriente. El calibre mínimo permitido para los circuitos ramales es el THW # 12 AWG de cobre o # 10 de aluminio recubierto de cobre. En la tabla 310.16 del CEN que se muestra en el apéndice se indican las capacidades de corriente (A) permisibles de conductores aislados de 0 a 2000 V y de 60 º C a 90 º C no más de tres conductores activos en una canalización, cables o directamente enterrados, para una temperatura ambiente de 30 º C. 4.5. Selección del conductor puesto a tierra El conductor de puesta a tierra conecta el chasis de los equipos, circuitos y/o canalizaciones al electrodo de puesta a tierra, para determinar dicho calibre se emplea la tabla IV extraída del CEN (referencia 250-95) que se muestra a continuación. El calibre se determina en función a la capacidad nominal del dispositivo automático de sobrecorriente ubicado del lado de la alimentación.

10 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

Tensión nominal

Calibre del

mínimo

14 De Cobre conductor 12 De aluminio o

conductor De 0 a 2000 De 2001 a De 8001 a De 15001 a De 28001 a

del

8 2 1

aluminio

1/0

5. Canalizaciones y Cajas de paso Las canalizaciones se utilizan en una instalación eléctrica dependiendo del alcance a cubrir, para proteger el conjunto de conductores o alimentadores por razones climáticas, mecánicas o de seguridad. Dichas canalizaciones pueden ser clasificadas de la siguiente forma:  A la vista.  Embutidas: Oculta en muros e inaccesible en forma directa.  Ocultas: No a la vista, pero accesible en toda su extensión.  Subterráneas: Bajo tierra. 5.1. Tuberías Las tuberías son uno de los elementos más importantes, se encargan de resguardar los conductores desde la fuente de alimentación hasta la carga, éstas puede ser de dos tipos: embutidas o a la vista. Las dimensiones de la tubería dependen directamente del número de conductores que protege, considerando un espacio libre que se habilita con la finalidad de disipar el calor de los alimentadores, por tal razón se diseña una relación entre la sección del tubo y la de los conductores, llamada factor de relleno que viene dado por: Fr=

Ac A

11 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL en donde: FR = factor de relleno. Ac = área total de los conductores. A = área interior de la tubería. 5.1.1. Tuberías tipo EMT

El artículo 358 del CEN explica todas las disposiciones generales respecto a este tipo de tuberías, tales como su uso, instalación y especificaciones de fabricación. Generalmente esta tubería metálica conocida como tipo EMT se utiliza en canalizaciones embutidas. El tamaño a utilizar oscila desde 1/2 pulgada hasta un máximo de 4 pulgadas. El área de las tuberías que puede ser ocupada por los conductores se encuentra en la tabla 4 del capítulo 9 del CEN, Dimensiones y área porcentual de los tubos y tuberías, igualmente en el apéndice I se encuentra la tabla que indica la cantidad de conductores máximos en los distintos tamaños de tuberías tipo EMT, de acuerdo al porcentaje de ocupación permisible. 5.1.2.

Tuberías tipo PVC

Al igual que las tuberías tipo EMT, estas tuberías también son utilizadas en canalizaciones embutidas, se clasifican como no metálicas y tienen la propiedad de ser autoextinguible, resistente al aplastamiento, humedad y a ciertos agentes químicos. En cuanto a las tablas referenciales concernientes a la capacidad máxima de ocupación de la canalización estas se encuentran en el apéndice I. 5.1.3. Tuberías tipo “Conduit” (IMC)

Estas tuberías se utilizan por lo general en instalaciones a la vista, las cuales requieren de diversos elementos de sujeción tales como, abrazaderas o estructuras de soporte. El artículo 360 del CEN explica todas las disposiciones generales respecto este tipo de tuberías, tales como su uso, instalación y especificaciones de fabricación.

12 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Los diámetros de este tipo de tubería están establecidos dentro del mismo rango que para las tuberías tipo EMT. En el apéndice I se encuentra la información relacionada al área de ocupación porcentual de las tuberías y la cantidad máxima de conductores de acuerdo a su calibre. 5.2. Bandejas para cables Un sistema de bandejas es un conjunto de unidades o secciones que junto a sus accesorios conforman una estructura rígida para soportar cables, existen abiertas o cerradas modelo escalera con fondo de metal expandido o metálico, representando un elemento importante en las canalizaciones En cuanto al número de conductores, el CEN indica en el artículo 366.6, que no tendrán más de 30 conductores de potencia y que la suma de las secciones transversales de los conductores contenidos no supere el 20% de la sección transversal interior del canal metálico. Las extensiones de los canales metálicos con tapa se harán con los siguientes tipos de tubo: metálico rígido, metálico flexible, metálico intermedio, eléctrico metálico (EMT), canalizaciones metálicas de superficie o cable metálico blindado. 5.3. Cajas de paso y cajetines Son los elementos utilizados para prevenir derivaciones y empalmes de conductores de manera insegura, hacia las conexiones de éstos con las protecciones, interruptores para iluminación, tomacorrientes, maniobras. Dichos elementos se ubican al final y en medio de los circuitos, en cuanto al material y dimensiones requeridas se encuentran especificadas en el CEN en la sección 314. Por lo general, las cajas deben tener un 40% del espacio interior libre.

6. Selección de protecciones Los dispositivos de protección son necesarios para preservar la vida útil de los equipos e instalaciones eléctricas ante fallas que puedan ocurrir en el sistema, es por esto que hacer una correcta selección de éstos proporcionará un buen servicio y seguridad en el mantenimiento de los equipos. Las protecciones a utilizar son interruptores automáticos, están diseñados para operar el circuito en circunstancias anormales de corriente, el disparo se

Operaciones Unitarias

13

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL produce para un cierto valor de corriente. Existen dos tipos de estos interruptores, electromagnéticos en aire y termomagnéticos en caja moldeada. Los interruptores electromagnéticos son utilizados en subestaciones y tableros; y los termomagnéticos son instalados a nivel residencial, comercial, industrial, etc. Los termomagnéticos son diseñados para un tiempo fijo de disparo.

7. Tableros Los tableros cumplen la función de recibir la energía eléctrica y distribuirla por medio de conductores a las cargas de los circuitos derivados, éstos se protegen individualmente para sobrecorrientes y cortocircuito por medio de fusibles o interruptores termomagnéticos. Los diferentes tipos de tableros son : 7.1. Tablero de alumbrado tipo NLAB Utilizado para la protección y corte de circuitos de iluminación, tomacorrientes y cargas menores como pequeños equipos de aire acondicionado, máquinas de oficinas, etc. Sus características principales son: 

Barras principales: 225 A máx



Tensión de trabajo: 240 / 120 VAC @ 60 Hz



Servicio: 3Ф (4 hilos), 2Ф (3 hilos) y 1Ф (2 hilos).



Capacidad de cortocircuito: 10 kA Icc (RMS) @ 240 VAC



Número de circuitos: 12, 18, 24, 30, 36 y 42

7.2.

Tablero de alumbrado y distribución NAB:

Utilizado para la protección y corte de circuitos de iluminación y pequeñas cargas de alimentadores que posteriormente son protegidos por otros dispositivos, como arrancadores, seccionadores, etc. Normalmente alimentan circuitos ramales de: maquinarias de pequeñas potencias, las cuales poseen en forma integrada su panel de control. Sus características principales son: 

OBarras principales: 400 A máx



oTensión de trabajo: 240 / 120 VAC @ 60 Hz



oServicio: 3Ф (4 hilos) y 2Ф (3 hilos)



oCapacidad de cortocircuito: 65 kA Icc (RMS) @ 240 VAC

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14



DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL oNúmero de circuitos 12, 18, 24, 30, 36 y 42

7.3. Tablero de alumbrado y distribución tipo NHB Su utilización y características son similares al tablero NAB, lo que los diferencia es que éste trabaja con una tensión de 480/277 VAC y su capacidad de cortocircuito es de 25 kA Icc (RMS) @ 480 VAC y de 18 kA Icc (RMS) @ 600 VAC. 7.4. Tablero de distribución tipo CELDAS o CDEP-1: Su utilización, básicamente es la misma que las del NHB, la diferencia es que la capacidad de corriente es mucho mayor, las barras principales son de 600 A máx, y su tensión de operación es 480 VAC @ 60 Hz.

8. Centro de Control de Motores (CCM) Es un tablero utilizado para instalar los componentes del alimentador de los motores y de sus circuitos derivados, además de sus protecciones correspondientes. Es importante para que los motores de una instalación o de una zona se alimenten en forma centralizada, de manera que un solo operador pueda controlar fácilmente todo un complejo donde se encuentran los mandos, protecciones e instrumentos de medición. Para diseñar un CCM, se debe elaborar una lista indicando los siguientes datos de cada motor: potencia (HP o kW), total de unidades, demanda total, tensión de operación y corriente nominal a plena carga. Para corriente de arranque de motores el CEN especifica en su artículo 430 todo lo referente a este punto.

9. Cuarto de medidores Los cuartos de medidores son los espacios utilizados para la ubicación de los módulos de medición, que a su vez incluyen todos los equipos del sistema de medición y de protecciones necesarias del sistema eléctrico. Se debe garantizar libre acceso para la compañía eléctrica encargada de realizar la medición. Estos centros deben estar separados de depósitos de basura, tuberías o centros de medidores de gas, depósitos de materiales combustibles, depósitos

15 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL de productos químicos inflamables, ambientes de alta contaminación industrial. No deben obstaculizar vías de escape o emergencia.

10.

Principios básicos de distribución de media tensión

Un sistema de distribución está conformado por diversos componentes, la acometida principal de llegada de la compañía de servicio, las protecciones necesarias en todo el sistema, los transformadores distribuidos alrededor del inmueble para obtener la tensión a la que se desea realizar la distribución interna en baja tensión, en caso de tener sistemas preferenciales o de emergencia se debe considerar la utilización de plantas de emergencia para suplir la carga en caso de falla 10.1. Acometida principal La acometida principal es suministrada por la compañía de servicio y se encarga de entregar energía eléctrica desde un sistema de suministro eléctrico al sistema de cableado del centro de consumo. Estos conductores son de tipo subterráneo o aéreo y debe contar con el aislamiento de acuerdo al nivel de tensión de servicio además de la protección para las condiciones atmosféricas a las que se encuentre expuesto. 10.2. Protección contra sobrecorriente Según el artículo 230.90 del CEN todos los conductores activos se deben proteger contra sobrecorrientes por cualquiera de estos procedimientos: •

Relé de sobrecorriente y transformadores de corriente: debe existir como mínimo tres:

•

Fusibles: debe haber un fusible en serie con cada conductor activo.

•

También en el artículo 230.71 especifica los casos en que se utilizarán los siguientes dispositivos de interrupción de circuitos:

•

Interruptores automáticos.

•

Fusibles de potencia y portafusibles.

•

Cortacorrientes y fusibles de alta tensión- tipo expulsión.

•

Cortacorrientes en aceite.

•

Interruptores de carga.

16 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 10.3. Transformadores de Distribución Los transformadores de distribución son

transformadores

reductores,

convierten la tensión del sistema de distribución primario a un valor menor deseado, el cual se conoce como tensión de utilización. Estos se encuentran entre los alimentadores primarios en media tensión conectados a través

de

un

fusible

desconectar en caso de una falla en

primario,

que

se

encarga

de

el transformador o un cortocircuito, y

el sistema de distribución secundario (circuito derivador) que puede estar protegido igualmente por un fusible o por interruptores de los circuitos secundarios. En la siguiente figura se ilustra el esquema del sistema eléctrico.

11.

Sistemas de emergencia

Estos sistemas están diseñados para suministrar energía automáticamente y/o mediante accionamiento voluntario a determinadas cargas críticas y equipos en caso de falla del suministro normal o en caso de falla de elementos del sistema diseñado para suministrar, distribuir y controlar la fuerza e iluminación indispensables para la seguridad de la vida humana. Entre los requisitos de estos sistemas, el suministro de energía debe ser tal que, en caso de falla del suministro normal de los suscriptores, el alumbrado, la energía de emergencia o ambos, estén disponibles dentro del tiempo requerido para tal aplicación, que en todo caso, no debe exceder de 10 segundos.

17 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

Existen varios tipos de Fuentes de alimentación entre las cuales se puede mencionar: Baterías, Grupo Generador, Fuente de alimentación Ininterrumpible, Acometida separada. 11.1. Baterías Las baterías instaladas como fuente de alimentación para sistemas de emergencia deben ser de régimen y capacidad adecuados para suministrar y mantener la carga total, durante un periodo de por lo menos una hora y media, sin que la tensión eléctrica aplicada a la carga caiga por debajo de 87,5% de lo normal. Las baterías, ya sean de tipo ácido o alcalino, deben estar diseñadas y construidas para servicio de emergencia, sólo en el caso de las baterías plomoácido que necesitan la adición periódica de agua, deben estar provistas de envases transparentes o translúcidos; las baterías de uso automotriz no están calificadas para esta utilidad. Adicionalmente, se debe proveer un medio de carga automática de las baterías y ser compatibles con el tipo de cargador de la instalación particular. 11.2. Grupo Generador El Grupo Generador debe poseer los medios necesarios para el arranque automático de la fuerza motriz cuando falle el servicio normal, y para la transferencia y operación automática de todos los circuitos eléctricos requeridos, en caso de que la planta de emergencia tarde más de diez(10) segundos para generar energía se provee una fuente auxiliar que alimente los servicios críticos hasta que ésta asuma la carga. Cuando se use como fuerza motriz un motor de combustión interna, debe proveerse la cantidad suficiente de combustible para el funcionamiento del sistema por un lapso no menor de dos horas a plena carga, ya que no debe depender exclusivamente del servicio público para la alimentación de combustible, o de la fuente de agua municipal para el enfriamiento del sistema.

18 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Se deben proveer medios para transferir automáticamente de un suministro de combustible a otro, cuando se use doble alimentación. Arreglo básico de Generador de Emergencia y Switch de Transferencia

11.3.

F

uente de alimentación interrumpible Estos equipos (UPS) deben cumplir con las condiciones establecidas para las baterías y grupo generador. 11.4. Acometida separada En el caso de que la empresa suministradora de energía lo permita se puede utilizar una acometida eléctrica para uso de emergencia de tipo aérea o subterránea, y debe estar suficientemente separada de la acometida del servicio normal para disminuir la posibilidad de una interrupción simultánea del suministro.

12.

Principios de puesta a tierra.

Este sistema se basa en la conexión física entre las partes metálicas de un equipo eléctrico y tierra, de esta forma se limita la tensión en las partes metálicas de los equipos para evitar que alcancen valores peligrosos para la vida de un ser humano, además de evitar el acumulamiento de cargas electrostáticas que podrían provocar explosiones. Adicionalmente, la conexión de puesta a tierra crea un camino de baja impedancia para el drenaje de la corriente, en el caso que se presente falla de aislamiento del equipo. Existen varios tipos de puesta a tierra:

19 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 12.1. Electrodos de tierra Barra conductora enterrada usada para reunir o disipar la corriente a tierra, la cual debe poseer no menos de 2,4 m de longitud y sección comercial 5/8 pulgadas (15,78 mm de diámetro) y el extremo superior del electrodo debe quedar a nivel del piso a menos que esté protegido contra daño físico. Los electrodos de hierro o acero deben tener una superficie exterior galvanizada o revestida de cualquier otro metal que lo proteja contra la corrosión. 12.2. Rejilla o red de tierra Es un arreglo horizontal de electrodos interconectados que proporciona un punto común de tierra para dispositivos eléctricos o estructuras metálicas 12.3. Placa de tierra Consiste en una lámina sólida metálica que a menudo se coloca en sitios pocos profundos encima de una red de tierra o en otra parte de la superficie, con el propósito de obtener una medida extra de protección minimizando el daño de la exposición a altas tensiones de paso y de contacto en áreas críticas de operación o en áreas que son frecuentemente transitadas. Una forma común de la placa de tierra es una malla de cable puesta directamente bajo la piedra picada, cada electrodo de placa debe tener una superficie útil de contacto con el suelo de al menos 0,2 m2. Los electrodos de hierro o de placa de acero serán de un espesor mínimo de 6 mm, mientras que los electrodos de metales no ferrosos serán de un espesor mínimo de 1.5 mm. 12.4. Anillo de tierra Un anillo de tierra consiste en un conductor de cobre desnudo no menor al calibre N° 2, de longitud no menor a 6 m, enterrado en contacto directo con el suelo a no menos de 80 cm del nivel del terreno y que rodee el inmueble o estructuraEn cuanto a las tuberías metálicas de gas y los electrodos de aluminio no están permitidos para ser utilizados como electrodos de puesta a tierra.

20 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

CAPITULO II: MANUAL DE DISTRIBUCION ELECTRICA Los requerimientos de diseño varían según el tipo de instalación proyectada ya sea residencial, comercial e industrial. En este manual se plantean los criterios de diseño a considerar en una instalación eléctrica industrial para el desarrollo de un proyecto nuevo o remodelación. El manual consta de formularios que permiten recopilar la información necesaria para aplicar los criterios de diseño que se señalan en el mismo. Adicionalmente se desarrolló una herramienta básica con el software Microsoft Office Excel que permite realizar los cómputos métricos elementales para el cálculo y selección del calibre del conductor de las fases considerando los diferentes criterios, conductor del neutro y de puesta a tierra, y la selección de los dispositivos de protección. Así mismo se cuenta con una herramienta para el cálculo de la cantidad de luminarias en cierta área según el nivel de iluminación requerido.

1. Descripción de la planta Es necesario identificar la producción de la planta para establecer las necesidades y las limitantes o restricciones en cuanto al diseño del sistema eléctrico. Además se requiere conocer el uso de los ambientes, la ubicación geográfica y las dimensiones de la construcción. Se debe contar con el plano del diseño arquitectónico, en el que se muestra la estructura

de la planta, ésta puede sectorizar en líneas generales de la

siguiente manera: un área de producción, control de calidad, almacén, oficinas,

21 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL servicios básicos, servicios críticos, áreas exteriores y otras áreas comunes como pasillos, etc., pero esto dependerá exclusivamente del plano con el diseño arquitectónico Una vez que se conocen los equipos a utilizar y su ubicación dentro de la planta se establecen las necesidades del servicio eléctrico.

2. Identificación de las zonas Es importante dividir el área de trabajo en sectores para facilitar los cómputos, asignándole un código de identificación (ID) a cada área rectangular según la distribución espacial en el plano, pensando en el cálculo de las luminarias que se explicará más adelante. Adicionalmente se recomienda identificar el tipo de carga presente por zona, por ejemplo, en el área de oficinas los tipos de carga por sistema más comunes son: iluminación, tomacorrientes y si existe algún equipo que requiera un sistema de energía de respaldo se incluye en las cargas esenciales.

3. Clasificación de las zonas En el CEN desde la sección 500 hasta la 504 se cubren los requisitos para los equipos eléctricos, electrónicos y el cableado para todas las tensiones, en las zonas donde pueda existir riesgo de incendio o explosión debido a la presencia de gases o vapores inflamables, líquidos inflamables, polvos combustibles, fibras o partículas inflamables en suspensión. 3.1.

Zonas Inflamables

El resumen de la clasificación de las zonas según las sustancias inflamables presentes en un espacio se presenta en la tabla V que se muestra a continuación: Clasificación de zonas según las sustancias inflamables presentes Gru A po B C

Clase I (Gases)

Clase II (Polvos)

Acetileno. Hidrógeno, Óxido de Etileno, Óxido de Propileno. Éter, Sulfuro de Hidrógeno.

22 Operaciones Unitarias

ELECTRICA DE UNA PLANTA Temperatur DISTRIBUCION Clase de

INDUSTRIAL

a Máxima Temperatura Metanol, Acetona, Bencina, D 450 T1 Gasolina, Naphta. 300 T2 E Polvos metálicos (todos los 280 T2A 260 T2B F Polvos carboreos: carbón, asfalto, metales). 230 T2C Polvos no conductores: grano, 215 T2D etc. G 200 T3 medicinas, pesticidas, plásticos. 180 T3A División 1: Zona de alto riesgo, ambiente en el cual existen condiciones de 165 T3B 160 T3C inflamabilidad con alta frecuencia. 135 T4 120 T4A División 2: Zonas de menor riesgo, ambiente inflamable presente ocasionalmente. 100 T5 85 T6

3.2. Clase de Temperatura Los equipos serán marcados con la clase de temperatura con referencia a una temperatura ambiente de 40 °C (mostrada en la tabla 500.8(B) del CEN). Los equipos para Clase I y II serán marcados con la temperatura máxima de operación segura determinada por la exposición simultánea a las condiciones Clase I y Clase II. Temperatura Clase I: La marcación de temperatura especificada en 500.8(B) no debe exceder la temperatura de ignición del gas o vapor específico que pueda encontrarse. 3.3. Determinación del nivel de tensión de alimentación En función de la ubicación geográfica de la industria se establece la empresa suplidora de energía y el nivel de tensión ofrecido. La tensión de distribución se establece considerando que para entregar la misma potencia se puede variar la

23 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL tensión y la corriente, siendo lo mas recomendable subir el nivel de tensión para disminuir la corriente y en consecuencia el calibre del conductor, reduciendo los costos en el diseño dado que el ahorro en conductores a ser dispuestos como alimentadores es considerable. El nivel de tensión más común es de 208/120 V y el siguiente es 480/277 V. Es importante tomar en cuenta los tomacorrientes para uso general establecidos en 120 V y las tomas de uso especial en función de las cargas a conectar. En caso de que exista algún equipo que requiera otro nivel de tensión, se sugiere distribuir a una tensión elevada para evitar mayores perdidas en el conductor, pues la relación viene dada por el producto de la resistencia del mismo por el cuadrado de la corriente (R x I2), y utilizar un equipo de transformación para cumplir con el nivel requerido. 3.4. Estimación de la demanda Se puede registrar de la siguiente manera realizando la estimación de la carga por sistema: 3.4.1.

Alumbrado

Para la estimación de la demanda, se precisan las especificaciones de las luminarias según el tipo, los cuales se muestran en la tabla VIII y se destacan entre las más comunes del tipo fluorescente e incandescente; siendo altamente recomendadas para el alumbrado interior las lámparas fluorescentes con balastos electrónicos. También se señala la tensión de alimentación a la cual funciona, potencia consumida y dimensiones. Por lo general las luminarias deben tener un alto rendimiento en lúmenes por vatios y alta eficiencia para el ahorro de energía. Eficac Tipo de LámparaCon A Incandesce Halógenas l ntes Flourescentes Compactas Mercurio Alta Presión Metal Halide Luz Mixta

Operaciones Unitarias

ia Lumin 10 - 20

Promedio

Tiempo de

de Vida Útil 1.000

Encendido -

1.000 2.000 12.500 10.000 24.000 12.000 12.000

-2 - 3 seg 1 seg 5-7 4-6 3-4

7,5 - 11 18 - 22 38 - 91 (*) 50 - 82 40 - 63 (*) 75 - 95 (*) 19 - 28 (*)

24

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Sodio Baja Presión 100 - 183 18.000 2-4 70 - 130 Sodio Alta Presión 24.000 3-4 (*) = Utilizan equipos auxiliares ( Balastos, Condensadores e Ignitores ) Los detalles del cuarto que se precisan son las dimensiones: alto, largo y ancho, lo que incluye a su vez área de la superficie. Se recomienda dividir el espacio en áreas rectangulares para lograr una mejor aproximación.

Tareas y Clases de Local

Iluminancia Media en Servicio Recomen 100 150

Zonas Generales de Edificios Zona de Circulación, Pasillos Escaleras, Roperos, Lavabos, Almacenes y Oficinas Oficinas Normales, Mecanografiado, Salas de

Míni 50 100

Proceso Datos, Salas Salas de de Delineación, Conferencias. Grandes de Oficinas, CAD /

450

500

500

750

200 500 1.00

300 750 1.500

CAM / CAE Industrial (En General) Trabajos con Requerimientos Trabajos con Requerimientos Trabajos con Requerimientos (*) Iluminancia media por zona

Visuales Visuales Visuales

Formulario para el cálculo de luminarias por zona

25 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

3.4.2. Tomacorrientes

La estimación de las salidas de tomacorrientes y su ubicación se clasificarán según su uso de acuerdo a lo mencionado en la sección 210.52 del Código Eléctrico Nacional.  Área de cocina En el área de cocina y comedor está estipulado dos o más circuitos de 20 A (Artículo 220.4 (B) CEN) para las salidas de tomacorrientes de pequeños artefactos a las que se refiere el artículo 210.52 (A) y (C) y adicionalmente para los equipos de refrigeración. Existe una excepción a dicho artículo que permite que la salida para los equipos de refrigeración reciba corriente de un circuito ramal independiente de 15 A nominales o más.  Cuartos de baño Se debe instalar por lo menos una salida para tomacorrientes en pared, cerca de cada lavamanos, éstas deben estar alimentadas al menos por un circuito ramal de 20 A. Estos circuitos no tendrán otra salida y deben ofrecer protección a las personas mediante interruptor contra fallas a tierra.

26 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL  Área de lavandería En esta área se debe instalar como mínimo una salida para tomacorrientes para lavadora y se considera no menos de 180 VA por cada tomacorriente simple o múltiple.  Pasillos Deben tener por lo menos una salida por cada tres (3) metros de longitud del pasillo sin pasar por ninguna puerta. Los circuitos ramales para tomacorrientes serán de 15, 20, 30, 40 y 50 A y dependerá de

la capacidad amperimétrica del conductor seleccionado,

apartado 210.3 [1]. Los circuitos ramales mayores a 30 A serán destinados para industrias o comercios, no deben ser utilizados para unidades de vivienda. A excepción de lo expuesto anteriormente para los circuitos ramales para pequeños artefactos, el cálculo para tomacorrientes se hace considerando no menos de 180 VA por cada tomacorriente simple o múltiple, cuando son más de cuatro tomacorrientes en una pieza se considera como mínimo 90 VA por tomacorriente, apartado 220.3(B)(9) [1]. Adicionalmente se considera una carga unitaria de 11 VA por cada metro cuadrado para salidas de tomacorriente de uso general cuando se desconozca el número real de tomacorrientes. La ubicación de los tomacorrientes, cuando se considere poco probable el uso simultáneo de ciertos número de artefactos, será asumida una separación de 1,5 m entre las salidas, en cambio cuando la posibilidad sea alta, las salidas se ubican cada longitud de 30 cm según lo indicado en el artículo 220.3 (B)(8) [1]. Sabido esto a continuación se presenta un formulario en el que se especifica la cantidad de tomacorrientes por área según las necesidades de la zona y tomando en cuenta los equipos a conecta 3.4.3. Cargas esenciales

Por ser cargas de vital importancia es imprescindible mostrar el grado de continuidad de servicio requerido. La determinación de las cargas esenciales en una planta industrial va directamente relacionada con los procesos o actividades que no pueden interrumpir su servicio, para los tableros de 208/120

27 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL V tenemos las siguientes: Tomacorrientes de uso general, tomacorrientes para computadoras,

tomacorrientes

de

uso

especial

dedicados

a

equipos

específicos, nevera, microondas. Para los tableros en 480/277 V se toman en cuenta las cargas especificadas a continuación: iluminación de emergencia con sus respectivos balastos, unidades de manejo de

aire y transformadores de servicios preferenciales

entre otros. 3.4.3.1.

Iluminación de emergencia

La iluminación de emergencia es un factor fundamental en toda instalación y debe cumplir con ciertos criterios establecidos por el Código Eléctrico Nacional, deben estar incluidas las siguientes cargas, la iluminación de emergencia de pasillos y escaleras, iluminación de las salidas de emergencia, señales luminosas de salidas, y demás luces que se consideren necesarias para garantizar la seguridad de la instalación, según apartado 700-16 del CEN. Por lo general se utiliza la tercera parte de los circuitos de iluminación general para emergencia, de ser así es importante conocer el tipo de luminaria a utilizar, la cual fue establecida anteriormente, para verificar el tiempo mínimo de encendido, ya que según las normas

del CEN se exige que sea antes de 10

segundos y en algunos casos por ejemplo las luminarias del tipo metal halide requieren de un tiempo mínimo para volver a encender, superior al indicado. Por tal razón, si el sistema de iluminación normal consta de lámparas de descarga de gran intensidad, tales como las de vapor de sodio o mercurio de alta y baja presión o las de halógenos, el sistema de iluminación de emergencia debe funcionar hasta que se restablezca totalmente la iluminación normal. Las luminarias de emergencia se consideran como servicio crítico por lo que necesitan fuente de alimentación alterna como baterías, planta generadora o sistema de potencia in-interrumpible. 3.4.4. Reservas

Se especifica la carga estimada para reserva, tanto actual como para expansión futura, incluyendo el tipo de carga. Esta previsión garantiza que las revisiones hechas posteriormente sean sencillas, y las reformas no acarreen un

Operaciones Unitarias

28

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL incremento en el costo inicial calculado para la instalación, dado que es frecuente la modificación de los datos de la carga por compra de equipos determinados con valores nominales diferentes a los asumidos en un principio. Por lo general en cada tablero de distribución se deja 20% de la carga total en amperes destinada para salidas de reserva. 3.5. Determinación de la distribución y locación de los tableros eléctricos La ubicación de los tableros se debe establecer según el tipo de tablero, tablero principal y secundario, siempre considerando las condiciones ambientales del lugar ya que debe ser un lugar seco, en caso contrario debe cumplir con el grado de protección IP según las condiciones en las que se encuentre, en el apartado 408.9 del CEN se indica que los tableros utilizados en lugares húmedos o mojados son los CFD para cumplir con lo establecido en 312.2(A). En el apéndice I se encuentra una tabla con las especificaciones de este tipo de tablero. Otra consideración, cuando están ubicados cerca de materiales fácilmente combustibles, deben ser instalados donde se reduzca la probabilidad de propagar fuego a materiales combustibles adyacentes y cuando éste no sea totalmente cerrado conservar una distancia desde la parte superior del gabinete hasta cualquier techo combustible no inferior a 900 mm (3 pies), excepto si se instala una pantalla no combustible entre el gabinete y el techo, apartado 408.7 y 408.8(A). Por otro lado, debe ser un espacio de fácil acceso y alejado de otras instalaciones como la del agua, gas o teléfono. Los tableros deben estar identificados como mínimo con los siguientes datos: fabricante responsable, nivel de tensión e intensidad de corriente de cortocircuito máxima; así mismo los circuitos del tablero y las modificaciones de los circuitos deben ser identificados de manera legible en cuanto a su finalidad o uso, en un directorio situado en la parte frontal o interior de la puerta de un panel de distribución y en cada suiche si se trata de tableros de distribución. 3.5.1. Tablero principal

Debe estar cerca de la acometida principal de alimentación, en un cuarto con las condiciones adecuadas de seguridad.

29 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL El cuarto donde se encuentre el tablero principal debe cumplir con ciertos requisitos mínimos, dimensiones del local y el número de salidas, la puerta del cuarto debe abrir hacia fuera del mismo para no ser un obstáculo en su interior y estar identificada con caracteres de fácil visualización, así mismo el nivel de iluminación mínima debe ser de 200 lux a un plano de trabajo de 1 m del nivel del piso, y el sistema de iluminación debe considerarse como un sistema de energía de emergencia. El número de salidas del cuarto vienen dadas por el largo del tablero el cual está identificado por la letra “a” y se calcula de la siguiente forma: Acceso frontal = (a/5) + 1 Acceso frontal y posterior = 2 (a/5)

3.5.2.

Tableros secundarios

Estos tableros deben estar ubicados en lugares de fácil localización y en una locación central cerca del punto de concentración de la carga para reducir los niveles de caída de tensión en los circuitos derivados, así como también por medida de seguridad a la hora de cualquier incidente. En el caso de que el espacio más adecuado sea un pasillo por la cercanía a las cargas, debe tener en la parte frontal del tablero un espacio mayor o igual a 1 m para que permita realizar maniobras. 3.6.

Selección del calibre de los alimentadores

Para la selección del calibre se debe considerar el tipo de aislamiento del conductor, los más utilizados en el interior son tipo THW (Thermoplastic vinyl insulated building wire, moistuire and heat resistant), que poseen la propiedad de ser resistentes a la humedad y al fuego. Su temperatura máxima de servicio según el CEN en la tabla 310.13 de aplicaciones y aislamientos de estos conductores es de 75 °C y su tensión máxima es de 600 V. Están diseñados

30 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL para ser instalados en ambientes secos o húmedos, colocados dentro de tubos embutidos o sobrepuestos o directamente sobre aisladores. Otro tipo de conductores muy utilizados son los TTU (por sus siglas en inglés Thermoplastic Insulation, Thermoplastic Jacket, Underground), en su mayoría son instalados en exteriores, en ambientes húmedos, especialmente en líneas subterráneas, en tuberías, bandejas portacables o directamente bajo tierra, en agua y a la intemperie sin exponerse a los rayos solares. Se pudo observar que en el CEN no aparece listado, siendo un conductor de alta preferencia en el mercado actual por sus propiedades. Este tipo de cable está certificado por la norma UL 1581 (Standard for Flexible Metal Conduit) de Underwriters Laboratories Inc, referencia muy utilizada en la Comunidad Europea. Según el Código Eléctrico Nacional los alimentadores e interruptor principal para las cargas de iluminación deben ser calculados para suministrar energía a todas las cargas conectadas sin aplicar ningún factor de demanda y considerando adicionalmente un 20% para cargas futuras o reservas. Para la selección del calibre de los alimentadores se deben considerar dos criterios para realizar el cálculo, el criterio de ampacidad y el de caída de tensión. Una vez arrojado el resultado por cada uno de estos se debe escoger el calibre que cumpla con estas exigencias de manera que no se viole ningún requerimiento. 3.6.1. Criterio de capacidad de corriente

Cuando se alimenta a un motor en forma individual la capacidad de conducción de corriente de los conductores del circuito debe ser al menos 125% de la corriente a plena carga o nominal del motor. En el caso de que se alimente más de un motor la capacidad de corriente del conductor es la suma de 1,25 veces la corriente a plena carga del motor mayor más la suma de las corrientes a plena carga del resto de los motores.r. 3.6.2. Fuerza

 Aire Acondicionado y Ventilación: Dado que este sistema representa por lo general un porcentaje alto de la carga total de la instalación, es importante incluir las características

31 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL eléctricas (tensión, número de fases, etc.) y el lugar donde se encuentra ubicado. Para estos equipos el factor de demanda es del 100%.  Equipos Hidroneumáticos: Para estos equipos además de indicar todos lo motores que integran el sistema, es conveniente mostrar el régimen de trabajo a fin de determinar la simultaneidad del funcionamiento en los equipos. A continuación se muestra el formulario para la estimación de la carga de los equipos de fuerza y se procede de igual forma que para los casos anteriores aplicando los factores de demanda que corresponda. 3.6.3.

Criterio de capacidad de corriente

Cuando se alimenta a un motor en forma individual la capacidad de conducción de corriente de los conductores del circuito debe ser al menos 125% de la corriente a plena carga o nominal del motor. En el caso de que se alimente más de un motor la capacidad de corriente del conductor es la suma de 1,25 veces la corriente a plena carga del motor mayor más la suma de las corrientes a plena carga del resto de los motores. 3.7. Selección de la canalización Los tipos de canalizaciones más empleadas son las tuberías, las bandejas portacables y los ductos. 3.7.1. Tuberías

La instalación de estas canalizaciones puede ser de dos tipos, embutidas o a la vista. El factor fundamental para seleccionar la tubería es el espacio libre necesario para disipar el calentamiento de los conductores, éste viene dado por el factor de relleno que se expresa en la tabla XXV (tabla 1 del capítulo 9 del CEN) y establece una relación entre el área transversal del conductor y la tubería. N° de

Porcentaje de

1 conductores

53% ocupación

2

31%

más de 2

40%

32 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 3.7.2.

Selección de protección para motores

Lo concerniente a la selección de protecciones para motores de cumplimiento obligatorio está especificado desde la sección 430.1 a la 430.145 del CEN. Los dispositivos de protección contra sobrecarga protegen a los motores y sus componentes asociados, contra una sobrecorriente de funcionamiento que si se mantiene por un período de tiempo suficientemente largo podría causar un calentamiento excesivo y/o daños en el aparato. A continuación se presenta una tabla resumen para los distintos tipos de motores, capacidad y características para determinar su dispositivo de protección contra sobrecarga. Tipo de

Características

motor y capacida

Corriente de diseño

Motores con factor de servicio no

Servicio continuo

menor a 1.15 (Corriente nominal)

> 1 HP

Motores con temperatura no mayor

Id = 125% In Id = 125% In

de 40 ºC Con protector térmico integrado Con arranque automático

Todos los demás motores Motores con corriente no mayor de Motores con corriente entre 9 y 20 Motores con corriente mayor de 20 Amp. Motores con factor de servicio no Motores con temperatura menor de Todos los demás motores 40 ºC

Id = 115% In Id = 170% In Id = 156% In Id = 140% In Id = 125% In Id = 125% In Id = 115% In

< 1 HP Corriente de diseño del dispositivo de protección contra sobrecarga del motor

3.8. •

Selección de los tableros eléctricos

Cada tablero debe tener una capacidad nominal no menor que la capacidad mínima del alimentador.

33 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL •

Es importante considerar para los tableros eléctricos espacios de reserva a la razón de uno por cada cinco circuitos en uso o fracción.

•

Una limitante existente para los tableros es el número máximo de dispositivos de sobrecorriente permitidos que resulta ser 42.

•

Los tableros se pueden clasificar según la protección que ofrecen, en el apéndice I se presenta la tabla con la clasificación NEMA.

En la tabla XXVIII se presenta la hoja de tableros que posee las especificaciones del mismo. 3.9. Selección de los sistemas de transformación En las instalaciones eléctricas usualmente se tienen transformadores de distribución que por lo general poseen tipo de aislamiento en aceite conocidos como Pad Mounted que son los encargados de alimentar el circuito secundario; y los transformadores de baja capacidad que están destinados a cubrir los sistemas que operan a una tensión diferente del circuito secundario como tomacorrientes

o

cargas

particulares,

para

este

caso

se

utilizan

transformadores del tipo seco cuyo mecanismo de enfriamiento es el aire. Comúnmente el nivel de tensión que manejan estos transformadores es en el lado primario es de 480 /277 V y en el secundario 208 / 120 V.

3.10. Selección del sistema de emergencia Un factor importante a considerar a la hora de escoger el tipo de fuente de alimentación es el tiempo de respaldo requerido según la clase de servicio que

Operaciones Unitarias

34

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

se necesite y el grado de confiabilidad del sistema de suministro de energía de emergencia. En cualquier caso el sistema debe poseer los medios automáticos para transferir en caso de que falle la energía de la red.

Tabla XXXII. Tipos de Sistemas de Emergencia y sus consideraciones Tiempos Mínimos Requeridos Potencia Ininterrumpida

Baterías

Grupo Generador

Sistema

Acometida separada

35 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Tiempo de respaldo≥ 90 min

≥ 90 min

Tiempo de interrupción

≤ 10 seg

-

Si el sistema de emergencia escogido supera el tiempo mínimo de interrupción del servicio se requiere una fuente auxiliar hasta que el equipo tome la carga. Usualmente cuando el tiempo de respaldo requerido es alto y la carga a respaldar es elevada se recomienda un grupo generador el cual se dimensiona seleccionando la carga crítica y se escoge el siguiente valor normalizado aproximando hacia arriba. Si es necesario se coloca un UPS (Sistema de Potencia Ininterrumpida) para respaldar las cargas más críticas en las que el tiempo de interrupción deba ser menor a 10 segundos.

CAPITULO III: APLICACIÓN DE LA DISTRIBUCION ELECTRICA EN UNA PLANTA FARMACEUTICA 36 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 1. Descripción de la planta El objetivo del caso estudio es ilustrar los criterios de diseño utilizados en el manual de instalaciones eléctricas industriales con fines prácticos. La planta industrial farmacéutica VENFARPA está destinada a la producción de fluidos terapéuticos. El edificio está ubicado en la zona industrial de La Fría, estado Táchira y posee un área total de 7.215 m2 conformado por dos plantas:  Planta baja: posee una superficie de 4.415 m2

y se encuentra

estructurada con las siguientes áreas: producción, oficinas, control de calidad y/o laboratorios, servicios básicos y almacenes, siendo este último de doble altura y con una superficie de 1.600 m2, mientras que el resto de las áreas poseen sólo un nivel.  Piso 1: se encuentran las áreas de servicios críticos, oficinas, descanso y entrenamiento, las cuales poseen un área de 2.800 m2. La ubicación de dichas áreas está representada en la figura 4 para la planta baja y en la figura 5 para el piso 1. Adicionalmente posee un entrepiso de 60 cm de alto destinado para la distribución de los servicios básicos de la planta.

Distribución de las áreas de VENFARPA – Planta Baja

37 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL El área de producción posee una superficie total de 1.000 m2 que está destinada a la elaboración del producto final, por tal razón se encuentran ubicados la mayoría de los equipos y se cataloga como área limpia (Cleanrooms), ya que tiene un nivel controlado de contaminación que se especifica por la cantidad y el tamaño de las partículas presentes en el aire según la clasificación ISO (ISO5 – ISO 8). El área de almacenes tiene una superficie de 1.600 m2 a doble altura y está destinada para el acopio tanto de la materia prima como del producto terminado. En el área de servicios básicos se encuentran los siguientes sistemas: agua potable, compresor de aire, compresor de agua purificada y caldera. Además se incluye un espacio para el cuarto de tableros de alimentación principal del sistema eléctrico. El área de servicios críticos contempla el sistema de agua purificada, aire acondicionado, extracción y ventilación.

Distribución de las áreas de VENFARPA – Piso 1

38 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 2. Identificación de las zonas La asignación del código de identificación (ID) de cada área se realiza con el plano de la planta dividiendo los sectores en forma rectangular.

3. Clasificación de las zonas La clasificación de las zonas según las sustancias inflamables presentes especificada en el CEN no aplica para este caso.

4. Determinación del nivel de tensión de alimentación El nivel de tensión ofrecido por la empresa que abastece de energía a la planta, en este caso CADAFE, es de 13,8 kV; la distribución se realizará en 480 V configuración estrella con neutro puesto a tierra, lo que corresponde a 277 V fase neutro, para las cargas de iluminación, sistemas de fuerza y algunos tomacorrientes de uso específico, el otro nivel de tensión a utilizar es 208/120 V para tomacorrientes de uso general y ciertos equipos que se alimentan a ese nivel de tensión.

5. Estimación de la demanda La estimación de la demanda clasificando la carga por sistema se presenta a continuación: 5.1. Alumbrado Las especificaciones de las luminarias según la zona a utilizar son las siguientes: Zona

Tipo

Clas

Nivel

Tensi

Poten

s/

de

e

de

ón

cia

Ubicac

lámp Fluoresc ara

seguri I dad

protecc 5 ión

(V) 27

(W) 3x

4

7

ión Almacen es Oficinas

ente Fluoresc ente

I

2 1

27 7

Lúme nes 3350

32 3x

3350

32

39 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Producci

Fluoresc

ón

ente

Servic ios

Fluoresc ente

crític Laborator

Fluoresc

ios

ente

Servic ios

Fluoresc

I

6 7

I

2 1

I

5 4

I

5 4

ente

27 7 27 7 27 7 27 7

4x

1300

17 3x

3350

32 3x

3350

32 3x

3350

32

básic os Baño s/

Fluoresc

I

ente

2 0

27 7

2x

1800

26

Esclu sas Formulario de levantamiento de especificaciones de luminarias

A continuación se presenta un ejemplo del cálculo realizado para determinar el número de luminarias por área según el método del Lumen. Formulario para determinar el número de luminarias en la zona de Producción en el área de Llenado

40 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

Cantidad de luminarias e interruptores en el área de Producción Cantidad Código ID

Zona: Producción

de

Interrupt

luminaria

ores

s 4x17W 277V - 1Φ

2

3 vías

v 12 13

Esclusa de Personal acceso a Esclusa de Materia Prima I

Operaciones Unitarias

1 1

1í

2

41

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45A 45B 45C 45D

Esclusa de Materia Prima II Pesada y Muestreo Esclusa de acceso de personal a Área de Distribución de Personal Zona de Mezcla y Formulación. Cuarto de lavado de Mezcla y Esclusa de acceso de Personal a Esclusa de acceso de Personal a Área de Llenado Zona de Lavado y Preparación. Esclusa de Materia Prima (III) Pasillo de almacén hacia Esclusa Zona de Recepción de frascos Zona de Autoclaves Pasillo paralelo a Autoclaves Zona de Recepción de Frascos Zona de Inspección Visual y Esclusa de Materia Prima (IV) Zona de Embalaje Baños Damas - zona de cambio Baños Damas - zona sanitarios Baños Damas - zona de cambio 2 Baños Damas – lavamanos Baños Damas - Esclusa de Baños Caballeros - zona de Baños Caballeros - zona sanitarios Baños Caballeros - zona de Baños Caballeros-Esclusa de Baños Caballeros – lavamanos Lavandería Lava Mopas Pasillo perimetral de circulación A Pasillo perimetral de circulación B Pasillo perimetral de circulación C Pasillo perimetral de circulación D

1 2 2 4 23 1 2 2 14 22 3 6 9 2 2 13 10 1 18 2 3 1 1 1 2 4 2 1 1 3 1 7 9 10 3

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1

1

1 1 1 1

2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 1 1 2 2 1 1 1 1 2

1

Una vez definido la cantidad de luminarias por zona se puede realizar el cálculo de la demanda, en la siguiente tabla se da el resumen de los kW estimados: Estimación de la demanda del Sistema de Iluminación

42 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Zona

Nº

de

luminarias

Potencia

Potencia

por

total

lámpara

(W)

38 8 101 21 59 61 13 2

3 x 32 W 2 x 26 W 3 x 32 W 2 x 26 W 3 x 32 W 400 W 3 x 32 W 2 x 26 W

3.64 416 8 9.69 1.09 6 5.66 2 24.4 4 1.24 00 104 8

190

4 x 17 W

12.9

13 5

3 x 32 W 2 x 26 W

1.24 20 260 8

Servicios

16

3 x 32 W

1.53

Servicios

40

3 x 32 W

6 3.84

Oficinas PB Oficinas Nivel 1 Almacenes Laboratorios Producción Mantenimiento

críticos Potencia total del Sistema de Iluminación

0 66.0 72

El factor de demanda aplicable al sistema de iluminación según lo indicado en la tabla del CEN es del 100%, por lo tanto la carga total de iluminación estará definida por: kVAIlum = 66kW/0,9 =73,413kVA

5.2. Estimación del sistema de tomacorrientes Para estimar la cantidad de tomacorrientes se asignan por área un número determinado en función de las necesidades de la zona considerando los equipos a instalar. De igual forma que se hizo el cálculo para el sistema de iluminación el resumen con la cantidad de tomacorrientes por zonas, en este

43 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL caso se asume para los tomacorrientes con tensión superior a 120 V, 300 VA por tomacorriente. Cantidad de tomacorrientes para diferentes niveles de tensión en la zona de Producción Có 1di 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 4 4 4 4 4 4 4 4 4

Zona: Producción Esclusa de Personal acceso a pesada y Esclusa de Materia Prima I Esclusa de Materia Prima II Pesada y Muestreo Esclusa de acceso de personal a Área de Distribucion de Personal Zona de Mezcla y Formulación. Cuarto de lavado de Mezcla y Esclusa de acceso de Personal a Esclusa de acceso de Personal a Área de Llenado Zona de Lavado y Preparación. Esclusa de Materia Prima (III) Lavado y Pasillo de almacen hacia Esclusa de Zona de Recepción de frascos hacia Zona de Autoclaves Pasillo paralelo a Autoclaves Zona de Recepción de Frascos desde Zona de Inspección Visual y Etiquetado Esclusa de Materia Prima (IV) Embalaje Zona de Embalaje Baños Damas - zona de cambio calle Baños Damas - zona sanitarios Baños Damas - zona de cambio 2 Baños Damas - lavamanos Baños Damas - Esclusa de entrada a Baños Caballeros - zona de cambio Baños Caballeros - zona sanitarios Baños Caballeros - zona de cambio 2 Baños Caballeros-Esclusa de entrada a Baños Caballeros - lavamanos Lavandería Lava Mopas Pasillo perimetral de circulación A Pasillo perimetral de circulación B Pasillo perimetral de circulación C Pasillo perimetral de circulación D

120V 1 1 1 1 2 2 3 1 1 1 2 3 1 3 2 3 2 1 4 1 1

Cantidad de 208V 208V 480V

1 1 2 1

3

1

1 3 1 1 1

1 3

1 1

1 1

1

1 1

2 1

1

4

2

2

1 1 1 1 1 1 3 1 4 4 4 1

2 2 2 2 1

Estimación de la demanda del Sistema de tomacorrientes

44 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Nº Zon a Oficinas PB Oficinas Nivel 1

de

n

tomacor

del

rientes 32 12 41 12 31 10 9 5 60 27 14 7 13 5 5 5 4 4 2 1

Almacenes Laboratorios

Producción Mantenimiento

Servicios básicos Servicios críticos

Tensió

Potencia

total

Potencia VA por T/C

total (VA)

T/C 120V 208V 1Φ 120V 1Φ 208V 1Φ

180 300 180 300

5.7 3.6 60 7.3 00 3.6 80

1Φ 120V 208V 1Φ 120V 1Φ 208V 1Φ 120V 1Φ 208V 1Φ 208V 1Φ 480V 3Φ 120V 3Φ 208V 1Φ 120V 1Φ 208V 1Φ 208V 1Φ 480V 3Φ 120V 3Φ 208V 1Φ

180 300 180 300 180 300 300 300 180 300 180 300 300 300 180 300

00 5.5 3.0 80 1.6 00 1.5 20 10. 00 8.1 800 4.2 00 2.1 00 2.3 00 1.5 40 900 00 1.5 1.2 00 1.2 00 360 00 300

del 1Φ

-

Sistema

de

66.

tomacorrientes 240 Aplicando el factor de demanda de la tabla 220-13 del CEN se obtiene lo siguiente: Demanda de los tomacorrientes Para los primeros 10 kVA

10.000

Resto sobre los 10 kVA

28.120

Demanda

38.120

de

los

tomacorrientes Así pues, los kVAT/C son igual a 38,12 kVA.

45 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 5.3. Estimación del sistema de fuerza La estimación de la demanda de los equipos proviene de demandas genéricas utilizadas en proyectos similares, tabla XL. De manera que la potencia total de los equipos de fuerza es de 914,91 kW lo que equivale a una potencia activa de 1.016,57 kVA considerando un factor de potencia de 0,9. Considerando que para la carga de aire acondicionado se toma el factor de demanda al 100% y tomando en cuenta para el resto del sistema de fuerza 0,8; se tiene que la demanda total es de 887,85 kVA para los equipos de fuerza.

6. Determinación de la distribución y ubicación de los tableros eléctricos La distribución de los tableros será de la siguiente manera:

6.1.

Tablero principal

El tablero principal está ubicado en uno de los sectores de la zona de Servicios Básicos, Cuarto de Tableros, siendo éste el punto más cercano a la acometida de alimentación de la planta. Posee dos salidas, un acceso frontal y otro posterior

46 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

Carga estimada de los equipos de fuerza a instalar. Zona

Producción

Servicios básicos

Servicios críticos

Equipo

Canti

Capaci

Bomba 1

dad 1

dad 5 kW

Bomba 2

1

5 kW

5

Llenadota 1

1

10 kW

10

Llenadota 2

1

10 kW

10

Llenadota 3

1

20 kW

20

Autoclave 1

1

7.5 kW

7.

Autoclave 2

1

7.5 kW

Autoclave 3

1

7. 5 5

Etiquetadora

1

Encajonadora

1

20 kW

Termo

1

20 kW

20 6 20

Paletizadora encogible Lavadora

1

10 HP

7.

Campana 1

1

3 HP

Campana 2

1

3 HP

Agua potable

1

96 A

Caldera

1

10 HP

Compresor de Compresor aire 1

2

23 kW

7. .8 46

2

75 HP

11

de agua Agua

1

30 HP

1. 28

Ventilador purificada Resistencia UMA

10

10 HP

10

20 HP

Ventilador

10

12 HP

Control extractor Extracci

10

3A /

89 9. 22 .5

8

22 kW 480V

17 .4

ón y Bomba 3

1

1

5 kW 7.5 HP

2.6 kW

7.5 kW

Capacidad total en 5

5.

2. 46 2. 6 2. 24 71 24

74 .3 14 .6

6 7. 5

47 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

6.2. Tableros secundarios Los tableros están ubicados en las siguientes zonas: 

Producción.



Zona de Mezclado y Formulación. (Equipos en 480 V y 208 V)



Zona de Lavado y Preparación.



Zona Recepción de frascos desde Autoclaves.



Pasillo D.



Servicios básicos.



Servicios críticos.



Oficinas nivel planta baja.



Almacén de Productos terminados.

7. Selección del calibre de los alimentadores Los alimentadores utilizados para todas las instalaciones son cables de conductor de cobre, trenzado revestido, con tipo de aislamiento THW. 7.1. Criterio de capacidad de corriente Para el criterio de capacidad de corriente se considera que los calibre 14, 12 y 10 soportan un máximo de corriente de 15, 20 y 30 A, respectivamente, ya que existe una excepción en la tabla de capacidad de corriente que no permite que los dispositivos de protección para dichos calibres superen el valor mencionado anteriormente. Selección del conductor por el criterio de ampacidad del Sistema de fuerza en la Zona de Producción

Ubicación (ID)

Equipo

Operaciones Unitarias

48

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Datos del Datos del equipo Corriente de diseño (A)

Calibre

Tipo Cu / Al Aislamiento TW / THW Tensión (V) Potencia (kW) Corriente nominal (A)

Mezcla (18) Bomba 1 Cu THW 480 10,00 13,36 16,71 12

Operaciones Unitarias

49

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Mezcla (18) Bomba 2 Cu THW 480 10,00 13,36 16,71 12 Llenado (22) Llenadora 1 Cu THW 480 10,00 13,36 16,71 12 Llenado (22) Llenadora 2 Cu THW 480 10,00 13,36 16,71 12 Llenado (22) Llenadora 3 Cu THW 480

Operaciones Unitarias

50

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 20,00 26,73 33,41 8 Lavado (23) Autoclave 1 Cu THW 480 15,00 20,05 25,06 10 Autoclaves (27) Autoclave 2 Cu THW 480 15,00 20,05 25,06 10 Autoclaves (27) Autoclave 3 Cu THW 480 5,00 6,68 8,35 14 Etiquetado (30)

Operaciones Unitarias

51

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Etiquetadora Cu THW 480 5,60 7,48 9,35 14 Embalaje (32) Encajonadora Cu THW 480 20,00 26,73 33,41 8 Embalaje (32) Termo encogible Cu THW 480 20,00 26,73 33,41 8

52 Operaciones Unitarias

Ubica

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

Equipo

Corri

Longi

ente

tud

A.m

ΔV

F

ció Mezcla

Bomba 1

16

1

86,9

(18) Mezcla

Bomba 2

,7 16

2 1

Llenador

,7 16

a1 Llenador

Calib

0

(%) 2

re 14

0 101,3

, 0

2

14

4 2

8 144,

, 0

2

14

,7 16

0 2

83 144,

, 0

2

14

a2 Llenador

,7 33

0 2

83 289,

, 0

2

12

ad Lavado

a3 Autoclav

,4 25

0 1

65 130,

, 0

2

14

(23) Autocl

e1 Autoclav

,0 25

2 1

34 152,

, 0

2

14

e2 Autoclav

,0 8,

4 1

07 50,6

, 0

2

14

e3 Etiquetad

35 9,

4 6

9 24,3

, 0

2

14

ora Encajona

35 33

1

1 173,

, 0

2

14

laje Emba

dora Ter

,4 33

2 1

79 202,

, 0

2

14

laje Prod.Ter

mo Paletizad

,4 12

4 2

76 129,

, 0

2

14

ora Lavadora

,4 25

64

65 65,1

0,

2

14

Campan

,0 8,

1

7 52,3

0,

2

14

a1 Campan

63 8,

4 1

6 52,3

0,

2

14

a2

63

4 6 (10) Prod. Termin

(18) Llen ad Llen ad Llen

ave Autocl ave Etiquet ado Emba

min Lavado Mues (23) tre Mues tre

p

,

Paletizadora Cu THW 480 7,46 9,97 12,46 14 Lavado (23) Lavadora Cu

Operaciones Unitarias

53

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL THW 480 15,00 20,05 25,06 10 Muestreo (15) Campana 1 Cu THW 208 2,24 6,90 8,63 14 Muestreo (15) Campana 2 Cu THW 208 2,24 6,90 8,63 14 7.2. Criterio de caída de tensión Para realizar los cómputos de la caída de tensión se necesita la longitud del conductor la cual se determinó calculando la distancia lineal desde el equipo hasta el tablero de distribución para la zona, adicionalmente se considera 1 m de distancia desde el tablero hasta el techo ya que el recorrido del cableado se hará por el entrepiso del edificio, igualmente a la llegada del equipo se agrega 1 m más.

54 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

7.3. Selección del calibre del conductor del neutro Se escogió el mismo calibre que se utiliza para las fases considerando el calibre mayor resultado de aplicar los dos criterios anteriores, para unificar y facilitar la instalación del cableado. 7.4. Selección del calibre del conductor de puesta a tierra Dado que la selección depende de la capacidad del dispositivo de protección, en el siguiente formulario se presenta el cálculo de la corriente de la protección y el valor comercial del dispositivo para determinar el calibre del conductor de puesta a tierra. Adicionalmente, está el resumen de los calibres escogidos. Selección del calibre de los conductores de fase, neutro y tierra

8. Selección de la canalización La canalización de los alimentadores se hará mediante bandejas portacables ya que se dispone de un entrepiso que facilita el transporte de los mismos, además que reduce los costos de la instalación. Las dimensiones de las bandejas serán de 60 cm tipo escalera o ventilada. Para los circuitos ramales se escogieron tuberías metálicas que van desde los tableros secundarios a los equipos utilizando ¾” para calibres N° 12 y 10.

9. Selección de protecciones El cálculo de las protecciones se realizó para obtener el calibre de los conductores de puesta a tierra los cuales se muestran en la tabla XLIII.

55 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL 10.

Selección del tablero eléctrico:

A continuación se presenta el formulario con los datos de un tablero eléctrico, en el que se especifica el nombre del proyecto y fecha de levantamiento, adicionalmente se presentan los datos del alimentador, interruptor principal, carga conectada por fase y tipo de carga.

56 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL

11.

Selección del sistema de transformación

Para dimensionar el transformador de acuerdo al valor obtenido de las demandas antes mencionadas 999,39 kVA en total, se busca el valor normalizado por encima para su selección. Se obtiene un transformador tipo pedestal de capacidad 1500 kVA a una tensión de 13,8/0,48 kV con impedancia de 5,75 %. El cálculo del nivel de cortocircuito del lado de baja tensión se

57 Operaciones Unitarias

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL muestra a continuación, la selección de las protecciones correspondientes le concierne a la empresa suplidora de energía. Icc = 1500kVA 

Icc=

12.

1500 kVA =31.41 KA RM Simetricos √ 3 × 480 V × 0.0575

Selección del sistema de puesta a tierra

Para el sistema no se emplea un anillo de puesta a tierra sino que se aplica un arreglo en forma de triángulo formado por barras Copperweld de 5/8’’ x 2,4 m, conectadas mediante un alambre de cobre desnudo calibre 4. A su vez el sistema de puesta a tierra se unirá a la entrada principal de tuberías de aguas blancas para contribuir a bajar la resistencia de puesta a tierra y mantener todo el conjunto a un mismo potencial. El sistema eléctrico del edificio de conectará al arreglo mediante una barra principal de tierra (MGB) ubicada en el cuarto de tableros, donde se encuentra el tablero principal.

13.

Selección del sistema de pararrayos

Se realiza considerando los siguientes aspectos: índice B: estructura de concreto armado con techo metálico; índice C: industrias con contenido vulnerable al fuego; índice D: localizado en un área de inmuebles o árboles de la misma altura; índice E: planicie y piedemonte, altitud 127 msnm; índice F: altura de la estructura 6 m; e índice G: número de días de tormenta por año de 3 a 6. Resulta que la colocación es opcional ya que el índice de riesgo se encuentra en el rango de 0 a 30.

CAPÍTULO IV REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS  [CÓDIGO

ELÉCTRICO

NACIONAL.

COVENIN

200:2004

(7ma

REVISIÓN). Caracas 2004.  Penissi, Oswaldo. “Canalizaciones Eléctricas Residenciales” Sexta

Operaciones Unitarias

58

DISTRIBUCION ELECTRICA DE UNA PLANTA INDUSTRIAL Edición, Caracas 1998.  I.E.S. LIGHTING HANDBOOK. “The Standard Lighting Guide” Cuarta Edición.  Tutorial

de

Instalaciones

Eléctricas

http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/instalacelectricas/  GUTH. “A division of lighting group, inc.”  Valectra C. A. “Tableros de alumbrado, distribución y potencia” http://www.valectra.com.ve/catalogos/NLAB-NHB-CDP.pdf 

IEEE Std. 80-1986. “An American National Standard IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding.”

 Catálogo general MARESA (Información técnica)  Catálogo profesional de lámparas, luminarias y postes 2005-2007. “Luminotecnia”  www.obralux.com  Tableros

de

fuerza

y

distribución

tipo

CFD.

http://www.subtaca.com/tableros.php  Harper, Enrique. “El ABC de las Instalaciones Eléctricas Industriales” Editorial Limusa, S. A. México, 2004.  “Código de Protección Contra rayos” COVENIN 599:73. Segunda Edición, 1973.

59 Operaciones Unitarias