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Instituto Tecnológico de Tijuana Ingeniería Electromecánica Instalaciones Eléctricas “Proyecto de Alumbrado para una Bodega de Telas”

Integrantes: Ortiz Michel Jorge Adrián

15211656

Solís Quiñonez Javier Antonio

13210237

Martínez López Edgar

15212222

Díaz Quintero Oscar

15211599

González Heredia Alan Samuel

16210219

Ing. Víctor Manuel Fraire García

Fecha: 10-Mayo-2019 1

ÍNDICE ÍNDICE…………………………………………………………………………………3 DESARROLLO………………………………………………………………………..3 MÉTODO DE LÚMENES…………………………………………………………….4 DETERMINACIÓN DEL ÁREA………………………………………………………5 DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE ILUMINACIÓN REQUERIDO………………5 LÚMENES EMITIDOS POR LÁMPARA …………………………………………...5 DETERMINACIÓN DE COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN………………………..5 RELACIÓN DE LA CAVIDAD LOCAL……………………………………………….6 RELACIÓN DE LA CAVIDAD DEL SUELO ………………………………………..7 DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE PÉRDIDAS DE LUZ O FACTOR DE MANTENIMIENTO………………………………………. 10 1. CARACTERÍSTICAS…………………………………………………………..10 2. TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN DE LAS LUMINARIAS……………………11 3. VARIACIONES DE LA REFLECTANCIA Y TRASMITANCIA DE LA LUMINARIA……………………………………..13 4. FALLO DE LÁMPARAS ………………………………………………………13 5. TEMPERATURA AMBIENTE DE LA LUMINARIA ………………………...13 6. LUMINARIAS CON INTERCAMBIO DE CALOR …………………………..13 7. DEGRADACIÓN LUMINOSA DE LA LÁMPARA …………………………..14 8. DISMINUCIÓN DE EMISIÓN LUMINOSA ………………………………….14 DETERMINACIÓN DE CANTIDAD DE LÁMPARAS A UTILIZAR……………….18 ORGANIZACIÓN DE CIRCUITOS Y TABLEROS………………………………….20 CÁLCULO Y SELECCIÓN DE CONDUCTORES, PROTECCIONES Y TUBERÍAS POR CIRCUITO…………………………………21 SELECCIÓN DE TRANSFORMADOR………………………………………………22 BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………………23

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INTRODUCCIÓN La luminaria día con día se va transformando adaptándose mejor a nuestras necesidades, la luz es fundamental para cumplir correctamente con nuestras funciones. Por lo cual es necesario elegir un equipo que proporcione el máximo confort visual, tomando en cuenta factores de conservación o pérdida de luz y se explicara detalladamente. Adicional a eso el proyecto trata la instalación eléctrica, que comprende el cálculo y selección de conductores, tuberías e interruptores termo-magnéticos requeridos para la alimentación de las luminarias indicadas más adelante, así como los cálculos para el diseño de la subestación eléctrica de la planta.

DESARROLLO Se tiene una nave industrial cuyas dimensiones son 220x110 metros, una altura total de 9 metros con techo blanco y paredes de color amarillas, se tendrán montadas las lámparas a 7 metros a respecto al nivel de piso terminado. Se instalarán lámparas de 1000 watts de vapor de mercurio modelo H3615GW/DX con luz blanca de lujo con una emisión luminosa Inicial de 63,000 lúmenes (imagen 1).

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Esta lampará se instalará en una Luminaria Categoría III Ventilada de aluminio 675 mm para grandes alturas. Lampara de vapor revestida de fosforo de 1000 watts (imagen 2).

Se toma 0.75 m como valor de altura del plano de trabajo por ser valor estándar recomendado (Este valor se toma al no tener alguno especificado directamente de la M.A.W. como se muestra en la Imagen 3).

METODO DE LUMENES Para poder determinar el número de lámparas se empleará el Método de Lúmenes con la siguiente Formula: No. Lamparas =

AxNI LEPLxCUxFP

Donde: A = Área. NI = Nivel de iluminación. LEPL = Lúmenes emitidos por la lámpara. CU = Coeficiente de utilización. FP = Factor de pérdidas. 4

DETERMINACION DEL AREA A = 220m x 110m = 24,200m2

DETERMINACION DEL NIVEL DE ILUMINACION REQUERIDO Dado que en el lugar se llevará el trabajo de almacenar telas finas, el nivel mínimo de iluminación es de 500 Lux (Imagen 4).

LUMENES EMITIDOS POR LA LAMPARA Ya que la lámpara que se eligió es el modelo H36-15GW/DX con luz blanca de lujo, por lo cual el valor de lúmenes de 63,000, según los datos de la M.A.W. (Imagen 1).

DETERMINACIÓN DE COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN El coeficiente de utilización es la relación entre los lúmenes que alcanza el plano de trabajo y los lúmenes generados por la lampara. Esta toma en cuenta la altura de la luminaria, las reflectancias, las dimensiones del local, el techo y el suelo.

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RELACIÓN DE LA CAVIDAD LOCAL Este dato R CL puede calcularse mediante la siguiente formula (Imagen 5).

HCC = 2m

HRC = 6.25

HFC = 0.75

Donde: H: Es la altura de la cavidad del local (HRC ). Para obtener la distancia en la que estarán suspendidas las luminarias (HCC ) respecto a la techumbre solamente: 6

HCC = 9m − 7m = 2m Por lo que la altura de la cavidad del local (HRC ) se obtiene de: HT = HCC + HRC + HFC Donde: HT : Es la altura del suelo a la techumbre. HCC : Es la altura de cavidad del techo. HRC : Es la altura de cavidad del local. HFC : Es la altura de cavidad del suelo.

RELACIÓN DE LA CAVIDAD DEL SUELO Se toma 0.75m como valor de altura del plano de trabajo por ser valor estándar recomendado (Este valor se toma al no tener alguno especificado directamente de la M.A.W. como se muestra en la Imagen 3). HRC = HT − HCC − HFC HRC = 9m − 2m − 0.75m HRC = 6.25m

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Ya con estos datos se calcula el R CL : (5)(6.25)(220 + 110) (220 )(110) 10312.5 = = 0.42613 ≈ 0.5 24200

R CL = R CL

Debido a que las luminarias estarán suspendidas, habrá que corregir la reflectancia del techo, ya que la luz tendrá que recorrer una distancia para poder ser rebotada o reflejada por el mismo. Para terminar de calcular la relación de cavidad se utiliza una formula donde nos pide los datos de las reflectancias de techos y paredes, así como la relación de cavidad: 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 = 1 − (

𝐻𝐶𝐶 ) 𝐻𝑅𝐶

2 𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 = 1 − ( ) = 0.68 6.25

Para determinar la reflectancia efectiva de la cavidad del techo necesitaremos las reflectancias por techos y paredes, dado los colores de la bodega (techo blanco, y paredes amarillas) los porcentajes serian los mostrados en la tabla (Imagen 9).

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NOTA: dentro del documento de referencia principal no hay ninguna tabla que nos dé el porcentaje de reflectancia de los colores, sin embargo, en la página 92 de la M.A.W. se hace referencia a unas tablas de la comisión internacional de iluminación la cual especifica el porcentaje de reflectancia según los colores. Dado el porcentaje obtenido por los colores de pared y techo, en la siguiente tabla se obtiene la Reflectancia efectiva (Imagen 10).

La luminaria “Ventilada de aluminio de 675mm grandes alturas. Lámpara de vapor revestida de fósforo, 1000 W” (Imagen 11), se obtiene utilizando un valor inmediato superior a 0.426 (se toma R CL =1) tenemos un coeficiente de utilización (CU) de: 0.81

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DETERMINACIÓN DEL FACTOR DE PÉRDIDAS DE LUZ O FACTOR DE MANTENIMIENTO Existen 8 factores parciales que deben tener en consideración. Estos datos se les puede hacer una estimación y otros se pueden evaluar basándose en gran número de datos de ensayo o de informaciones suministradas al respecto, estos factores son (todos los siguientes puntos están basados en la M.A.W. paginas 112-113): 1. Características de funcionamiento de la reactancia Las especificaciones de Certified Ballast Manufactures Association para lámparas fluorescentes requieren una reactancia tal que haga trabajar a la lámpara al 95% de la emisión luminosa que proporciona cuando trabaja con una reactancia patrón, entendiendo por esta a una de laboratorio usada por los fabricantes para establecer los valores nominales de la lámpara. No se dispone de especificaciones para las reactancias de las lámparas de vapor de mercurio; para este factor de pérdida consúltese con el fabricante. Porcentaje de pérdidas de la reactancia = 0.40

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2. Tensión de alimentación de las luminarias La tensión de servicio es difícil de predecir. Para las lámparas de filamento, pequeñas desviaciones de la tensión nominal causan aproximadamente una variación de 3% en los lúmenes emitidos por cada 1% de desviación de la tensión. Las reactancias de alto valor de las lámparas de mercurio originan igualmente un cambio alrededor del 3% en el flujo luminoso de la lámpara por cada 1% de variación de la tensión primaria de la reactancia con respecto a su valor nominal. En las reactancias de salida regular (potencia constante) la emisión luminosa de la lámpara es independiente de la tensión primaria. Los lúmenes emitidos por una lámpara fluorescente varían aproximadamente un 1% por cada 2.5% de variación en la tensión primaria. Debido a que nuestra lámpara H36-15 GW/DX tiene características de servicio de 265 volts, como podemos ver en la siguiente imagen, y debido a que estas luminarias serán alimentadas a 277V, tenemos: 277V ÷ 265V = 1.045

Tenemos que las luminarias instaladas estarán trabajando al 104% de su capacidad nominal, por lo tanto, basándonos en la imagen 13, se observa la curva de lámparas de vapor de mercurio opera al 104% de la tensión nominal:

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Por lo que se obtiene que la lámpara emitirá del 110% de flujo luminoso nominal, en resumen, este valor de 110% representa la variación de emisión luminosa causada por la variación de tensión, a mayor tensión mayor emisión luminosa: 1.1 3. Variaciones de la reflectancia y transmitancia de la luminaria Este efecto es normalmente pequeño, pero puede ser significativo después de un largo periodo de tiempo en las luminarias con acabados o plásticos de inferior calidad. No se dispone de muchos datos al respecto, por lo que usaremos un valor obtenido de:

1.0

4. Fallo de lámparas Los fallos de lámparas deben subsanarse rápidamente o de lo contrario habrá unas pérdidas de iluminación proporcionales al porcentaje de lámparas fuera de servicio. Y debido que en nuestro caso no existirán lámparas fuera de servicio, tendremos un valor: 1.0 5. Temperatura ambiente de la luminaria

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Las variaciones de temperatura no influyen en las lámparas de filamento ni en las de vapor de mercurio, y debido a que nuestras lámparas de vapor de mercurio no se verán afectadas por temperatura asignamos como un valor de: 1.0 6. Luminarias con intercambio de calor Las luminarias que sirven a doble finalidad de suministrar iluminación y de actuar con retorno de aire en el sistema de ventilación se calibran fotométricamente sin paso de aire a través de la misma. Por lo tanto, cuando son instaladas y se extrae aire local a través de ellas, su eficacia aumenta a veces hasta un 20% en los casos en que la luminaria esta sobrecargada con la potencia de las lámparas. Este incremento de eficacia es función de la temperatura del aire y de la cantidad de este que pasa a través de la luminaria por minuto. La eficacia de las luminarias “de dirección de aire”, que actúan meramente como difusores del aire entrante, es la misma que la de las luminarias estáticas de aire. Debido a que nuestras luminarias funcionarán solamente con fines de confort visual y no como intercambiadores de calor, tendremos este valor como: 1.0 7. Degradación luminosa de la lampara La gradual reducción de la emisión luminosa de la lámpara a medida que transcurre su vida es más rápida en unas lámparas que en otras. El factor de pérdidas por este concepto para las fluorescentes viene dado generalmente como la relación entre la emisión luminosa de la lámpara cuando ha transcurrido el 70% de su vida nominal y el valor inicial (a las 100 horas) de dicha emisión. Dicho factor está reflejado en la tabla de la imagen 14, como se muestra a continuación con nuestra luminaria de vapor de mercurio H36-15 GW/DX: 4.8

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8. Disminución de emisión luminosa por suciedad Este factor varía con el tipo de luminaria y el ambiente en que trabaja. Las luminarias se dividen en seis categorías, la categoría de cada una de las luminarias se encuentra en las tablas de las páginas se determina la categoría de nuestra luminaria “Ventilada de aluminio 675mm grandes alturas. Lámpara de vapor revestida de fosforo 1000 W” tal como se aprecia enseguida en la Error! Reference source not found. (pág.122 del MAW) a continuación, clasificada nuestra luminaria como: Categoría III

Una vez determinada la categoría, el factor de degradación por suciedad de la luminaria se puede leer en una de las 5 curvas que se muestran para cada categoría en la siguiente Error! Reference source not found. (pág.115 del MAW). El punto de la curva ha de elegirse de acuerdo con el número de meses transcurrido entre dos limpiezas consecutivas de luminarias. La curva particular elegida será la correspondiente al contenido de suciedad en el ambiente. 14

Primero debe obtenerse el grado de suciedad, y nosotros consideramos el grado de suciedad como “Medio” ya que es una bodega de telas no existe una excesiva suciedad ni tampoco son lugares muy limpios tales como algunas otras bodegas donde se deba mantener limpieza perfecta. En la siguiente imagen se muestra los grados de limpieza (Imagen 18).

Se harán mantenimientos constantes para mantener en óptimas condiciones de funcionamiento a las luminarias cada 6 meses obteniendo de la tabla de Categoría III con grado de suciedad Medio de la imagen 19, un valor del factor de degradación de suciedad de la luminaria de: 0.94

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Por lo que empleando la fórmula de la imagen 20, para el factor de pérdidas de luz (FP): Factor de perdidas = (0.40)(1.1)(1.0)(1.0)(1.0)(1.0)(0.48)(0.90) Factor de perdidas = 0.190

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DETERMINACION DE CANTIDAD DE LAMPARAS A UTILIZAR

(500 lux ) (24,200m2 ) Núm. de luminarias = (1 )(63,000 lum) (0.81) (0.190) 12,100,000 = 1247.97 = 1248 9899.82 La distancia máxima entre lampará será de 1.3 según la imagen 11, entonces la distancia entre lámparas seria: 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑙𝑎𝑚𝑝𝑎𝑟𝑎𝑠 = 1.3 𝑥 𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑀𝑜𝑛𝑡𝑎𝑗𝑒 1.3 𝑥 7 = 9.1 𝑚 Se toma por criterio propio un valor de 85% para mejor iluminación: 9.1 𝑥 0.85 = 7.73 𝑚

Se eligió instalar 1248 lámparas para optimizar la simetría en toda la bodega, con una distancia máxima de 7.73 m. las dimensiones de las luminarias elegidas son de 0.675 m de diámetro, para realizar una distribución uniforme utilizaremos como referencia las disposiciones de luminarias de mercurio presentadas en la imagen 22.

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Basándose en lo anterior se propone instalar 48 columnas de 23 filas cada una, con una separación entre filas y columnas de 4.56 m.

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ORGANIZACIÓN DE CIRCUITOS Y TABLEROS En la siguiente imagen se muestra que se logró una simetría uniforme de toda la nave:

CALCULO Y SELECCIÓN DE CONDUCTORES, PROTECCIONES Y TUBERIAS POR CIRCUITO A continuación, se muestran los cálculos realizados para la selección del calibre del conductor, interruptor termo-magnético y tubería. Se considero que cada tablero estará a una altura de un metro estando a 6 m de la altura de instalación, dado que existen 2 áreas, se tocara cada uno de ellos independientemente.

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Cálculo para circuitos del tablero LP-A hasta LP-M

Cantidad de lámparas = 16 luminarias Distancia media = 4.5 m -

Potencia Cto. tablero = 16L x 1000w = 16Kw -

-

16 Kw 277v

= 57.76A

Margen de seg. In Cond. = 1.25 x 57.76A = 72.20 A Seleccion = #Calibre 3 AWG 85A

-

I neto =

Seleccionado por con base a la NOM Instalaciones eléctricas 2005

3% =

Caida de tension (Mas Lejana) (57.76)(2)(6 + 16.37 + 52.88) = 1.16 277x26.7

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Tubería Seleccionada: -

Seleccionado por con base a la NOM Instalaciones eléctricas 2005 IT − 35mm. IF − # 3AWG, IN − #3 AWG, ITS − # 8 AWG

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-

Termomagnetico

I term = 1.25 x 57.76A = 72.20A Seleccion termomagnetico = 1 x 80A x 277v

-

-

Seleccionado por con base a la NOM Instalaciones eléctricas 2005

Cálculos Tablero PT-A Principal Cantidad de Lámparas = 208L Potencia Cto. tablero = 208 x 1000w = 208Kw

-

Corriente del Cto. =

208 Kw (√3)(480)(.9)

= 277.98 A

-

Margen de seguridad = 1.25 x 277.98A = 347.47A

-

Seleccion del conductor = Cable 600Kcmil a 355 A

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Tubería -

Seleccionado por con base a la NOM Instalaciones eléctricas 2005 IT − 78mm, IF − #600 Kcmil, IN − #600 Kcmil, IT − S#14 AWG

-

Calculo Termo = I cto X 1.25

I Termo = 277.98A x 1.25 = 347.47A Seleccion termomagnetico = 3P x 350A x 480

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-

Seleccionado con base a la NOM Instalaciones eléctricas 2005:

Caídas de tensión: Caida de tension PT − A Principal 3% =

(277.98𝐴)(√3)(2)(6 + 52.88 + 91.64) = 1.35 (480)(304) Caida de tension PT − B Principal

3% =

(277.98𝐴)(√3)(2)(6 + 52.88 + 54.96) = 0.75 (480)(304) Caida de tension PT − C Principal

3% =

(277.98𝐴)(√3)(2)(6 + 52.88 + 18.32) = 0.50 (480)(304)

NOTA: Por simetria la caida de tension de D, E, F son iguales a los tableros A, B, C

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SELECCIÓN DE TRANSFORMADOR 1 transformador 1500 KVA 3φ In AT kVA = √3VI In A. T =

kVA √3V

=

1500 √3(34.5)

= 25.1Amp.

In PT In B. T =

500 √3(0.48)

= 1804.21Amp.

34.5 KV A.T. 480/277 B.T. Z(±7.5%)especificacion de transformador/cliente = 7.5% In = 1.25xInPo. T = 2255.26Amp.

Selección del termo magnético 3x2500Amp. x480v Ict. sim. =

In B. T. 1804.21 = = 24056.13Amp rms. Z . 075%

Icc asim = 1.25 x Icc sim. = 1.25 x 24056.13 = 30070.16Amp. asim.

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BIBLIOGRAFIA cuadro de porcentaje de reflectancia https://www.artelum.com.ar/datosutiles_refle.asp M.A.W. NOM 2012

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