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PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
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David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-1
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Indice del Documento 2: Memoria de Cálculo
2.1.- Estimación de consumos energéticos.....................................................................................4
2.1.A- Medidas de superficie, longitudes y número de elementos............................................4
2.1.B- Determinación de consumos específicos........................................................................5
2.1.C- Cálculo de la potencia eléctrica total..............................................................................9
2.2.- Dimensionamiento de grupos electrógenos..........................................................................12
2.3.- Dimensionamiento de transformadores de distribución y para generación..........................13
2.3.A- Transformadores para generación.................................................................................13
i)Potencia asignada..............................................................................................................13
ii)Tensión de aislamiento y tensión asignada de los arrollamientos primario y secundario.
..............................................................................................................................................13
iii)Tomas para la regulación de tensión...............................................................................14
iv)Grupos de conexión........................................................................................................14
v)Impedancia de cortocircuito.............................................................................................15
vi)Resumen de transformador para generación...................................................................15
2.3.B- Transformadores de los centros de transformación.......................................................15
i)Potencia asignada..............................................................................................................16
ii)Tensión de aislamiento y tensión asignada de los arrollamientos primario y secundario.
..............................................................................................................................................17
iii)Tomas en vacío...............................................................................................................18
iv)Grupos de conexión........................................................................................................18
v)Impedancia de cortocircuito.............................................................................................18
vi)Resumen de los transformadores de distribución...........................................................19
2.4.- Dimensionamiento de cables de alta tensión........................................................................20
2.4.A- Elección del nivel de aislamiento:................................................................................20
2.4.B- Sección mínima de conductor por cortocircuito:..........................................................21
2.4.C- Sección mínima de pantalla:.........................................................................................22
2.4.D- Sección mínima del conductor por calentamiento:.......................................................23
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2.4.E- Cálculo de caída de tensión:..........................................................................................34
2.4.F- Acometidas exteriores...................................................................................................37
2.4.G- Cables del lado de alta tensión de los grupos electrógenos..........................................38
2.4.H- Resumen de cableado de alta tensión............................................................................39
2.5.- Dimensionamiento de equipos de puesta a tierra y selección del esquema de puesta a tierra.
.......................................................................................................................................................41
2.5.A- Elección de la intensidad térmica asignada .................................................................41
2.5.B- Tiempo de duración de la intensidad térmica ...............................................................42
2.5.C- Elección de tensiones asignadas para el nivel de aislamiento y ensayos dieléctricos de
los equipos de puesta a tierra ...................................................................................................42
2.5.D- Elección de las características de los equipos de puesta a tierra del sistema de
distribución................................................................................................................................43
i)Conjunto de puesta a tierra reactancia en zig-zag y resistencia........................................43
ii)Características del conjunto resistencia-reactancia en zig-zag de puesta a tierra. ..........44
2.5.E- Equipos de puesta a tierra de generadores de media tensión .......................................45
i)Resistencia directa entre neutro del generador y tierra.....................................................45
ii)Características de la resistencia de puesta a tierra de generador directa..........................46
2.6.- Características de cabinas de alta tensión.............................................................................47
2.6.A- Características de las protecciones................................................................................47
i)Cabinas dotadas de interruptor automático.......................................................................47
ii)Cabinas principales..........................................................................................................48
iii)Protección de transformadores.......................................................................................48
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2.1.- Estimación de consumos energéticos.
Para el cálculo de potencias eléctricas de diseño se sigue lo establecido en la normativa NSE
de AENA, en particular el documento NSE-1-1 de Estimación de consumos energéticos. En él se
presentan métodos de cálculos de las cargas de los diferentes servicios aeronáuticos con la
definición de parámetros, superficies y longitudes características, la definición de consumos
específicos (potencia por unidad de referencia) e incluso con sugerencias de consumidores de cada
instalación aeroportuaria.
La metodología utilizada se basa en la medida de parámetros de referencia (número de
elementos, superficies y longitudes), en la elección de consumos específicos de acuerdo a las
características de la instalación, y finalmente en un cálculo de potencia instalada.
Paralelamente, y de acuerdo a la naturaleza de las cargas consideradas, se aplicará un factor
de simultaneidad para cada tipo de alimentación (normal, emergencia y en continuidad) para la
estimación de consumo de potencia total en cada situación de funcionamiento.
2.1.A- Medidas de superficie, longitudes y número de elementos.Siguiendo lo expresado en el documento se definen las superficies, longitudes y elementos
que van a ser representativos del sistema eléctrico que se desea alimentar. La medida de cada uno de
ellos se ha realizado teniendo en cuenta la configuración del aeropuerto de diseño planteado en el
apartado de memoria descriptiva. En su mayor parte se corresponden literalmente con parámetros
ya dimensionados en tal apartado (como por ejemplo las superficies de edificios); otros muchos se
han tomado de manera razonada dentro de un rango sugerido en la normativa (como el número de
ascensores de la torre de control); sin embargo algunos tan solo se han podido estimar burdamente a
partir de la situación actual y aplicando un factor de duplicación. La siguiente tabla recoge todas las
medidas consideradas:
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Tabla 1: Medidas consideradas para la estimación de consumos elécticos.
Notemos que las cifras recogidas en la anterior tabla contemplan la medida total del sistema
aeroportuario. Por ejemplo, la longitud de eje de pista mostrada, 6680 m, es la suma la de ambas
pistas de vuelos, cada una de 3.340 m.
2.1.B- Determinación de consumos específicos.El cálculo de potencia instalada se realiza en base a las unidades de medida recogidas en la
tabla anterior, y a partir de las cuales se estiman las potencias parciales de cada elemento aplicando
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ELEMENTO (unidades) DESCRIPCIÓN MEDIDASUPERFICIES
superficie edificio terminal 60.000 superficie de concesionarios comerciales del edificio terminal 18.000 superficie de central eléctrica 2.100 superficie del SEI 1.500 superficie de la torre de control 1.800 superficie terminal de carga 12.000 superficie de hangares 5.000 superficie de bloque técnico 14.000 superficie de aparcamiento 69.250 superficie de galerías (en planta) 6.250 superficie de plataforma 481.427
LONGITUDES longitud de calzada en urbanización y accesos 2.000 longitud de eje de pista 6.680 longitud de borde de pista 13.360 longitud de zona de toma de contacto 400 longitud de umbral de pista 180 longitud de borde recto de calle de rodaje 10.000 longitud de borde curvo de calle de rodaje 4.000 longitud de eje recto de calle de rodaje 10.000 longitud de eje curvo de calle de rodaje 4.000
NÚMERO DE ELEMENTOS número de ascensores del edificio terminal 15 número de ascensores de la TWR 2 número de escaleras mecánicas del edificio terminal 8 número de pasillos mecánicos del edificio terminal 5 número de pasarelas del edificio terminal 10 número de posiciones del edificio terminal 10 número de balizas empotradas del sistema de aproximación 8 número total de balizas del sistema de aproximación 864 número de cabeceras de pista 4número de barras de parada 14
70
St (m2)Scc_et (m2)
Sce (m )Ssei (m )Stwr (m2)Stc (m2)Sh (m2)
Sbto (m2)Sa (m2)Stg (m2)Spla (m2)
Lcalurb (m)Lrwy (m)Brwy (m)Lztc (m)Urwy (m)
Brecto (m)Bcurvo (m)Erecto (m)Ecurvo (m)
Nasc_twr (ud))Nasc_et (ud)Nescet (ud)
Npasmec_et (ud)Npasarelas (ud)Nposiciones (ud)Nempotradas (ud)
Ntotal (ud)Ncabeceras (ud)
Nbarrasparada (ud)Nletreros (ud) número de letreros de señalización vertical
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un consumo específico, medido en potencia por unidad de referencia.
La determinación de dichos consumos específicos se lleva a cabo siguiendo las directrices
marcadas en la normativa NSE-1-1, en la que se encuentran tabulados los valores típicos,
considerando en cada caso las particularidades del edificio al que se relaciona. Para más detalle se
recomienda acudir a dicho documento.
En todos los casos se una una relación proporcional a la unidad de medida del parámetro de
potencia, aplicando la fórmula siguiente:
P (W )=a⋅R+b⋅R2
Fórmula 1: cálculo de potencias parciales.
donde P es la potencia del consumidor expresado en vatios, a y b son dos parámetros definidos en
la normativa y R es un parámetro de referencia. En la mayoría de casos la relación es lineal (b=0),
luego sólo se define el parámetro a, que corresponde pues con un valor de potencia unitaria. Los
valores usados en nuestro cálculo de potencia instalada se listan en la siguiente tabla, donde también
se muestran los valores de potencias parciales obtenidos.
Para completar la información recogida en estas tablas, se especifican aspectos importantes
que se han tenido en cuenta a la hora de interpretar la normativa en el cálculo de potencia eléctrica:
• Para el cálculo de la climatización se ha consultado el documento NBE-CT-79, en
el que se indica que la ubicación del aeropuerto sevillano es una zona climática de
clave W.
• Se desprecia el valor de bombeo para riego de zonas ajardinadas.
• No se considera la existencia de un centro de emisores como tal, por no existir en la
actualidad.
• La antigua depuradora del aeropuerto quedó fuera de funcionamiento al conectar la
salida de saneamiento al colector de EMASESA, luego no se electrificará tal
instalación en la configuración futura.
• Ambas pistas de vuelo se consideran de categoría II/III, de acuerdo a lo considerado
en el Proyecto Fin de Carrera de Molina, A. (2009), en el que se propone el
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aumento de categoría de la pista actual.
• Dado el volumen de tráfico considerado en su máximo desarrollo posible, se estima
como aeropuerto grande según la clasificación propuesta en la normativa.
• Por su tipo de tráfico (nacional y estacionario), para el cálculo del sistema de
distribución de combustible se aplica la categoría de corto-largo alcance.
• Se estiman las necesidades de espacio del aparcamiento mediante la asignación de
25 m2 por plaza de aparcamiento, según la ratio actual.
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Tabla 2: Estimación de potencias parciales de las cargas consideradas.
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CARGAS DEL SISTEMA AEROPORTUARIO PARÁMETRO CONSUMO ESPECÍFICO POTENCIA (W)EDIFICIO TERMINAL DE PASAJEROS 10.991.936
Iluminación 20W/m2 1.200.000a=104,94; b=-5E-5 4.496.400
Ventilación 0,86 W/m2 51.600Agua sanitaria caliente y fría 91.200
Ascensores 375.000Escaleras mecánicas 96.000
Pasillos mecánicos 37.500Tratamiento de equipajes 697.800
Pasarelas de embarque 400.000Mostradores de facturación y embarque 75.600
Sistema de información al pasajero 86.400Puestos de control 30.000
Control de accesos e intrusismo 636Protección contra incendios 97.800
96.000Áreas de restauración y concesionarios comerciales 120 W/m2 2.160.000
Asistencia a aeronaves 1.000.000TORRE DE CONTROL 575.000
Iluminación 15 W/m2 27.000120 W/m2 216.000
Ascensores 32.000Equipos de ayuda a la navegación - aeropuerto grande 100.000
Emisores y receptores - suposición 200.000OTROS EDIFICIOS AEROPORTUARIOS 8.200.893
CENTRAL ELÉCTRICA 225 W/m2 472.500EDIFICIO SEI 1 226 W/m2 339.000EDIFICIO SEI 2 226 W/m2 339.000
TERMINAL DE CARGA 200 W/m2 2.400.000HANGARES 120 W/m2 600.000
COMBUSTIBLES - Corto-medio alcance 55.000BLOQUE TÉCNICO 225 W/m2 3.150.000
APARCAMIENTO DE VEHÍCULOS 746.893en edificio 14,55 W/m2 730.303
en superficie 0,7 W/m2 16.590URBANIZACIÓN Y ACCESOS 36.000
TÚNELES Y GALERÍAS DE SERVICIO 10 W/m2 62.500ÁREA DE MOVIMIENTOS 1.184.050
ILUMINACIÓN DE PLATAFORMA 0,75 W/m2 361.070BALIZAMIENTO DE PISTAS DE VUELO 325.280
luces de aproximación 194.400luces de eje de pista 53.440
luces de borde de pista 53.440luces de umbral y extremo de pista 6000 W/cabecera 24.000
BALIZAMIENTO DE CALLES DE RODAJE 216.900luces de borde 29.500
luces de eje 144.000luces de parada 22.400
300 W/modulo 21.000CENTROS DE AYUDA A LA NAVEGACIÓN AÉREA 280.800
ILS CAT II/III 273.600PAPI 3.200
(otros) RVR - 4.000
StClimatización St
StSt a=2,12; b=1E-5
Nasc_et 25 kW/udNescet 12 kW/ud
Npasmec_et 7,5 kW/udSt a=14,03; b=-4E-5
Npasarelas 40 kW/udSt a=1,44; b=-3E-6St a=2,04; b=-1E-5St a=0,8; b=-5E-6St a=7E-3; b=6E-8St a=2,83; b=-2E-5
Megafonía, telefonía y comunicaciones St a=2,08; b=-8E-6Scc_et
Nposiciones 100 kW/ud
StwrClimatización Stwr
Snasc_twr 16 kW/ud
SceSseiSseiStcSh
Sbto
SaSa
Lcalurb 18 W/mStg
Spla
225 W/udNtotal 8 W/mBrwy 4 W/m
Ncabeceras
Brecto; Bcurvo 1,75 W/m recto; 3 W/m curvoErecto; Ecurvo 8 W/m recto; 16 W/m curvoNbarrasparada 1600 W/ud
letreros de señalización vertical Nletreros
Ncabeceras 68400 W/udNcabeceras 800 W/ud
1000 W/ud
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2.1.C- Cálculo de la potencia eléctrica total.Aunque el cálculo que se ha mostrado hasta ahora recoge todas las cargas que se estima
estén conectadas a la central eléctrica que estamos diseñando, la suma total no es el valor de la
potencia de diseño sino el de la potencia total instalada. Para conseguir dicho valor de diseño habrá
que aplicar los denominados factores de simultaneidad (ya que no todas van a estar en
funcionamiento a su máximo nivel de carga en el mismo momento) para cada tipo de instalación y
en cada situación de funcionamiento (normal, de emergencia y en continuidad). Para ello se usa la
fórmula siguiente:
Fórmula 2: fórmula de la potencia eléctrica de diseño.
donde Ptotal es la potencia total, Fs es el factor de simultaneidad, y Ff es el factor de funcionamiento
en el régimen de funcionamiento considerado (N: normal, E: emergencia y C: continuidad). El
sumatorio afecta a todas las potencias parciales del elemento considerado.
Los valores de los factores de funcionamiento y de simultaneidad los podemos encontrar
tabulados en la norma NSE, destacando que el factor de funcionamiento normal es siempre igual a
la unidad (FN=1), y que los de emergencia (FE), continuidad (FC) son no superiores a la unidad y
se corresponden con las claves FE y FU, respectivamente, expresadas en la normativa.
El resultado de los cálculos se resumen en la siguiente tabla:
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P total=∑ P i⋅Fsi⋅Ff i
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Tabla 3: Factores de simultaneidad y de funcionamiento considerados.
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CARGAS DEL SISTEMA AEROPORTUARIO FS FE FCEDIFICIO TERMINAL DE PASAJEROS
Iluminación 0,7 0,5 0,50,75 0,5 0
Ventilación 0,65 0,3 0Agua sanitaria caliente y fría 0,6 1 0
Ascensores 0,6 1 0Escaleras mecánicas 0,54 1 0,2
Pasillos mecánicos 0,54 1 0,2Tratamiento de equipajes 0,8 1 1
Pasarelas de embarque 0,6 1 0,1Mostradores de facturación y embarque 0,8 1 1
Sistema de información al pasajero 0,8 0,6 0,1Puestos de control 0,8 1 1
Control de accesos e intrusismo 1 1 1Protección contra incendios 1 1 0
1 1 1Áreas de restauración y concesionarios comerciales 0,75 1 0,5
Asistencia a aeronaves 0,6 1 0,1TORRE DE CONTROL
Iluminación 0,8 1 10,8 1 1
Ascensores 0,8 1 0Equipos de ayuda a la navegación 1 1 1
Emisores y receptores 0,8 1 1OTROS EDIFICIOS AEROPORTUARIOS
CENTRAL ELÉCTRICA 0,7 0,5 0,3EDIFICIO SEI 1 0,7 0,65 0,3EDIFICIO SEI 2 0,7 0,65 0,3
TERMINAL DE CARGA 0,7 0,5 0,2HANGARES 0,7 0,6 0,2
COMBUSTIBLES 0,7 0,3 0,2BLOQUE TÉCNICO 0,7 0,3 0,2
APARCAMIENTO DE VEHÍCULOSen edificio 1 1 0
en superficie 1 0,5 0URBANIZACIÓN Y ACCESOS 1 0,5 0
TÚNELES Y GALERÍAS DE SERVICIO 0,65 1 0,2ÁREA DE MOVIMIENTOS
ILUMINACIÓN DE PLATAFORMA 1 1 0BALIZAMIENTO DE PISTAS DE VUELO
luces de aproximación 1 1 1luces de eje de pista 1 1 1
luces de borde de pista 1 1 1luces de umbral y extremo de pista 1 1 1
BALIZAMIENTO DE CALLES DE RODAJEluces de borde 1 1 1
luces de eje 1 1 1luces de parada 1 1 1
1 1 1CENTROS DE AYUDA A LA NAVEGACIÓN AÉREA
ILS CAT II/III 1 1 1PAPI 1 1 1
(otros) RVR 1 1 1
Climatización
Megafonía, telefonía y comunicaciones
Climatización
letreros de señalización vertical
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Para concluir resumimos en una tabla más sencilla y cómoda los resultados de potencias
totales de diseño consideradas en nuestro sistema eléctrico aeroportuario para cada uno de los
regímenes de funcionamiento definidos:
Tabla 4: Resumen de potencias (kW) consideradas en el diseño del sistema eléctrico para los diferentes regímenes de funcionamiento.
Podemos concluir que la potencia de diseño del aeropuerto de Sevilla, en su configuración
de máximo desarrollo posible, es de 15.600 kW, calculada a partir de los valores dictados por la
normativa NSE. Notemos que resulta considerablemente superior (un 23%) a la potencia
inicialmente estimada en el Documento 1: Memoria Descriptiva (apartado 1.5.C) mediante consulta
de bibliografía especializada en sistemas eléctricos aeroportuarios, lo que hace indicar que el diseño
resultante estará del lado de la seguridad, garantizando el correcto funcionamiento y calidad del
sistema eléctrico del aeródromo.
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EDIFICIOS E INSTALACIONES POTENCIA INSTALADA RÉGIMEN NORMAL RÉG. EMERGENCIA RÉG. CONTINUIDADEDIFICIO TERMINAL DE PASAJEROS 10.991.936 7.964 5.807 2.075TORRE DE CONTROL 575.000 480 480 454OTROS EDIFICIOS AEROPORTUARIOS 8.200.893 5.972 3.036 1.118ÁREA DE MOVIMIENTOS 1.184.050 1.184 1.184 823TOTAL 20.951.879 15.600 10.507 4.470
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2.2.- Dimensionamiento de grupos electrógenos.Consideramos por un lado una potencia total necesaria en caso de emergencia estimada en
10.506,84 kW, que considerando el factor de potencia sugerido en la normativa de 0,9 resulta que
hay que instalar grupos electrógenos para cubrir una potencia mínima de 11.674,26 kVA.
Por otro lado tenemos en cuenta en la elección de grupos electrógenos los ya existentes (De
reciente implantación) de 2.250 kVA, resultando pues necesario un mínimo de 6 unidades para
satisfacer la demanda. Sin embargo, para cumplir con la normativa, se instalará un grupo
electrógeno adicional de las mismas características.
Para el cálculo de capacidad mínima de los depósitos nodriza se han consultado las
especificaciones de un grupo electrógeno del catálogo de Caterpillar, en concreto el modelo
STANDBY 1800 ekW (2250 kVA , 50 Hz, 1500 rpm, 400 Volts ), en el que se declara un consumo
en régimen de plena carga de 457,5 litros/hora, por lo que para cubrir el consumo de los 7 grupos
previstos durante 24 horas se debe contemplar la posibilidad de almacenar al menos 3.202.5 litros.
Como conclusión se extrae que se instalarán un total de 7 grupos electrógenos de 2.250
kVA cada uno de potencia aparente, así como depósitos nodriza de al menos 3.203 litros de
capacidad total para almacenamiento del combustible.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-12
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2.3.- Dimensionamiento de transformadores de distribución y para generación.
2.3.A- Transformadores para generaciónEn este apartado se sigue el documento NSE-2-1 en el que se exponen los criterios para la
elección de los parámetros que definen los transformadores:
• potencia asignada
• tensión de aislamiento
• tensión asignada de los arrollamientos primario y secundario
• tomas para la regulación de tensión
• grupos de conexión
• impedancia de cortocircuito
i)Potencia asignada.La potencia asignada de los transformadores que forman parte de un grupo generador-
transformador debe ser superior a la potencia asignada del alternador asociado.
Si el valor de la potencia asignada del alternador es inferior a 10 MVA, el valor de la
potencia asignada (kVA) del transformador correspondiente debe tomarse de la serie R10 según la
norma ISO 3: 400, 500, 630, 800, 1.000, 1.250, 1.600, 2.000, 2.500, 3.150, 4.000, 5.000, 6.300,
8.000, 10.000.
En nuestro caso, el sistema proyectado prevé la instalación de 7 grupos electrógenos de
2.250 kVA cada uno. Entonces se han de instalar 7 transformadores para generación, uno por grupo
electrógeno, con una potencia asignada a cada transfomador de 2.500 kVA.
ii)Tensión de aislamiento y tensión asignada de los arrollamientos primario y secundario.
Las tensiones asignadas de los arrollamientos de un transformador deben seleccionarse en
función de la tensión nominal de la red a la que se conecten. El valor de la tensión asignada al
arrollamiento primario debe ser igual a la tensión de alimentación declarada. Con objeto de
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compensar la caída de tensión del transformador, el valor de la tensión asignada del arrollamiento
secundario debe ser ligeramente superior al valor de la tensión nominal de la red a la que esté
conectado, con un incremento recomendado del 5% de la tensión nominal.
Siguiendo lo dispuesto en la NSE, se ha de seleccionar los valores de las diferentes
tensiones relativas a los transformadores de la siguiente tabla:
Tabla 5: Tensiones relativas para transformadores para transformación.
En nuestro caso, por tratarse de los transformadores de elevación de potencia de los grupos
electrógenos, y cuya tensión nominal es de 3 kV, se tiene:
• Tensión arrollamiento primario: 3 kV.
• Tensión arrollamiento secundario: 21 kV.
• Tensión de aislamiento más elevada: 24 kV.
iii)Tomas para la regulación de tensión.Según se expresa en el documento NSE-2-1, el cambiador de tomas en vacío debe contar
con dos tomas aditivas y dos sustantivas de escalones del 2,2 % con respecto a la toma principal.
iv)Grupos de conexión.Los transformadores de los bloques de generación deben presentar devanados en triángulo
en el lado primario y en estrella con neutro accesible en el secundario.
En los transformadores de generación el grupo de conexión idóneo para nuestra instalacón
será el YNd11 (3/21 kV), ya que presenta como ventajas el equilibrado de la carga en el lado de
generación en caso de desequilibrio en consumidores, y la de permitir independizar ambos lados del
transformador ante cortocircuitos monofásicos.
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v)Impedancia de cortocircuito.El valor de la impedancia de cortocircuito tiene relación con la sobreintensidad en caso de
falta y con la caída de tensión en la máquina. Debe especificarse un valor cuya repercusión en el
coste del transformador sea poco significativa.
En la tabla siguiente, extraída de la normativa NSE, se relacionan las impedancias de
cortocircuito más usuales según la potencia asignada y tensión asignada del arrollamiento con más
tensión.
Tabla 6: Impedancias de cortocircuito más usuales.
Entonces la impedancia de cortocircuito que debemos elegir será del 7% dado que los
transformadores son de 2.500 kVA y la tensión mayor es de 20 kV.
vi)Resumen de transformador para generación.La siguiente tabla resume las características de los transformadores de elevación de los
grupos electrógenos considerados en el diseño de la nueva central eléctrica del aeropuerto.
TRANSFORMADOR AISLAMIENTO
3/21 kV 7x2.500 ACEITE Ynd11 7%
TENSIONES ASIGNADAS
(primario/secundario)
POTENCIA INSTALADA
S (kVA)
GRUPO DE CONXIÓN
IMPEDANCIA CORTOCIRC.
ZccGrupos Electrógenos
TG1 a TG7
Tabla 7: Dimensionamiento de transformadores de los grupos electrógenos.
2.3.B- Transformadores de los centros de transformación.En este apartado se sigue el documento NSE-2-2 en el que se exponen los criterios para la
elección de los parámetros que definen los transformadores de distribución:
• potencia asignada
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• tensión de aislamiento
• tensión asignada de los arrollamientos primario y secundario
• tomas para la regulación de tensión
• grupos de conexión
• impedancia de cortocircuito
Si consultamos el documento NSE-1 encontramos que la tensión asignada secundaria debe
ser de 420 V, y que la potencia asignada (kVA) de los transformadores debe ser, de acuerdo con la
carga, alguna de las siguientes: 25, 50, 100, 160, 250, 400, 630, 1.000 o 1.600. Además se expresa
que los transformadores a instalar en interior de edificios de pública concurrencia deben ser de tipo
seco encapsulado.
i)Potencia asignada.Para estimar la potencia aparente demandada por el primario de un transformador para
distribución, se debe partir de la máxima demanda estimada en régimen permanente de potencias
activa y reactiva con las baterías de condensadores desconectadas y se deben añadir las pérdidas del
transformador en potencia activa y reactiva.
Una vez estimada la potencia aparente demandada, se debe examinar la gama de potencias
asignadas normalizadas en el documento NSE-1 (corregidas en su caso si existen condiciones de
servicio diferentes de las habituales expuestas en el apartado anterior). Se debe seleccionar una
potencia asignada normalizada superior a la demandada calculada debiendo quedar un margen de
reserva mínimo del 10 %, sin superar la potencia unitaria de 1.600 kVA. En caso de superarse dicho
valor, se deben instalar más centros de transformación o se deben instalar más transformadores en el
mismo centro.
Notar que para el caso del centro de transformador del Edificio Terminal, cuya potencia
total se ha estimado en 10.169 kW, se requiere la instalación de 8 transformadores de 1.600 kVA
cada uno, hecho que sugiere la división en varios centros de transformación. Sin embargo, como se
proyectan en un mismo anillo de distribución (y su redundante) no se realiza dicha separación al no
haber obligación.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-16
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
La definición de los centros de transformación considerados en nuestro proyecto se
desarrolla y justifica debidamente en el Documento 1: Memoria Descriptiva, dando lugar a una
distribución de electricidad que se resume en la siguiente tabla:
C.T. Denominación Número
1 Terminal Pasajeros 10.168,93 0,9 12.428,69 1.600 8 12.8002 Antiguo Terminal 900,00 0,9 1.000,00 500 2 1.0003 Terminal Mercancías 2.100,00 0,9 2.566,67 1.600 2 3.2004 Aparcamientos 782,89 0,9 956,87 500 2 1.0005 Torre 480,00 0,9 586,67 630 1 6306 SEI 1 237,30 0,9 290,03 400 1 4007 SEI 2 237,30 0,9 290,03 400 1 4008 San Pablo Norte 1.800,00 0,9 2.000,00 1.000 2 2.0009 Pista 09R 521,83 0,9 637,79 800 1 80010 Pista 27L 70,20 0,9 85,80 400 1 40011 Pista 09L 108,70 0,9 132,86 400 1 40012 Pista 27R 521,83 0,9 637,79 800 1 80013 CELT 371,38 0,9 454 800 1 800
TOTAL
Potencia Estimada
(kW)
Factor Potencia
Potencia Aparente
Mínima (kVA)
Potencia de Trafos (kVA)
Potencia Aparente
Instalada (kVA)
18.300 kW 22.067 kVA 24.430 kVATabla 8: Dimensionamiento de transformadores de los CTs y para distribución.
ii)Tensión de aislamiento y tensión asignada de los arrollamientos primario y secundario.
Los valores de tensión asignada para cada arrollamiento deben ser conformes a las normas
UNE 21428-1 o UNE 21538-1 según sea la naturaleza del transformador.
El valor de la tensión asignada del arrollamiento de alta tensión debe ser igual al valor de la
tensión nominal de la red a que este conectado o, en su caso, igual al valor eficaz asociado al valor
de la tensión de alimentación declarada.
Para los arrollamientos de alta tensión, las normas UNE 21428-1 y UNE 21538-1 ofrecen la
siguiente tabla que relaciona la tensión más elevada para el material de los arrollamientos (Um) y la
tensión asignada de los mismos (Ur):
Tabla 9: Tensiones relativas para transformadores para transformación.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-17
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
Para el arrollamiento de baja tensión, como ya hemos comentado anteriormente, la tensión
asignada debe ser de 420 V.
Los valores de las tensiones más elevadas para el material de los arrollamientos deben ser
los indicados en las normas UNE 21428-1 para transformadores sumergidos en líquido y UNE
21538-1 para transformadores secos. Se muestran a continuación:
para el arrollamiento de alta tensión (kV): 3,6, 7,2, 12, 17,5, 24 ó 36 ; ⎯ para el arrollamiento de baja tensión (kV): 1,1. ⎯
En nuestro caso, por tratarse de distribución a 20 kV, se tiene:
• Tensión arrollamiento primario: 20 kV.
• Tensión arrollamiento secundario: 420 V.
• Tensión más elevada para el material del arrollamiento primario: 24 kV.
• Tensión más elevada para el material del arrollamiento secundario: 1,1 kV.
iii)Tomas en vacío.Las tomas en vacío deben ser conformes a lo expuesto en las normas UNE 21428-1 o UNE
21538-1 según sea la naturaleza del transformador.
El arrollamiento de alta tensión debe estar provisto de las tomas correspondientes a una
extensión de tomas de ± 2 x 2,5 %.
iv)Grupos de conexión.El grupo de conexión debe ser Dyn11.
v)Impedancia de cortocircuito.Las impedancias de cortocircuito de los transformadores para distribución sumergidos en
líquido deben ser conformes a la norma UNE 21428-1. Las impedancias normalizadas se muestran
a continuación:
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-18
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
hasta 630 kVA y hasta 24 kV: 4 %; ⎯ hasta 630 kVA y 36 kV: 4,5 %; ⎯ superior a 630 kVA: 6 %. ⎯
Las impedancias de cortocircuito de los transformadores secos para distribución deben ser
conformes a la norma UNE 21538-1. Las impedancias normalizadas se muestran a continuación:
hasta 630 kVA y hasta 12 kV: 4 %; ⎯ hasta 630 kVA y mayor de 17,5 kV: 4 % ó 6 %; ⎯ hasta 630 kVA y hasta 24 kV: 6 %; ⎯ 1.000 kVA y mayor de 24 kV: 6 % ó 7 %; ⎯ mayor de 1.000 kVA y mayor de 24 kV: 6 % u 8 %. ⎯
Los transformadores proyectados serán de aceite, excepto los de potencia inferior a 630 kVA
y los de locales de pública concurrencia que serán de tipo seco.
vi)Resumen de los transformadores de distribución.La siguiente tabla resume las características de los transformadores de distribución
considerados en el diseño de la nueva central eléctrica del aeropuerto.
TRANSFORMADOR AISLAMIENTO
CT 1 20±2,5%±5% / 0,42 kV 8x1.600 SECO ENCAP Dyn11 6%CT 2 20±2,5%±5% / 0,42 kV 2x500 SECO Dyn11 6%CT 3 20±2,5%±5% / 0,42 kV 2x1600 SECO ENCAP Dyn11 6%CT 4 20±2,5%±5% / 0,42 kV 2x500 SECO Dyn11 6%CT 5 20±2,5%±5% / 0,42 kV 630 ACEITE Dyn11 6%CT 6 20±2,5%±5% / 0,42 kV 400 SECO Dyn11 6%CT 7 20±2,5%±5% / 0,42 kV 400 SECO Dyn11 6%CT 8 20±2,5%±5% / 0,42 kV 2x1.000 ACEITE Dyn11 6%CT 9 20±2,5%±5% / 0,42 kV 800 ACEITE Dyn11 6%CT 10 20±2,5%±5% / 0,42 kV 400 SECO Dyn11 6%CT 11 20±2,5%±5% / 0,42 kV 400 SECO Dyn11 6%CT 12 20±2,5%±5% / 0,42 kV 800 ACEITE Dyn11 6%CELT 20±2,5%±5% / 0,42 kV 800 ACEITE Dyn11 6%
TENSIONES ASIGNADAS
(primario/secundario)
POTENCIA INSTALADA
S (kVA)
GRUPO DE CONXIÓN
IMPEDANCIA CORTOCIRC.
Zcc
Tabla 10: Dimensionamiento de transformadores de los grupos electrógenos.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-19
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2.4.- Dimensionamiento de cables de alta tensión.En este apartado se ha seguido lo dispuesto en el documento NSE-2-7 de dimensionamiento
de cables de alta tensión, y además lo dispuesto en el RLAT y en las normas particulares de
contratación de Endesa.
Para el dimensionamiento de un cable, se debe seguir el orden lógico indicado por los
apartados siguientes:
• elección del nivel de aislamiento de los cables;
• elección de la sección mínima de conductor por cortocircuito;
• elección de la sección mínima de pantalla;
• elección de la sección mínima de conductor por calentamiento según método de
instalación;
• cálculo de la caída de tensión.
Se determinarán así las características necesarias para los cables de alta tensión que se
proyectan, que son:
➢ Cables de acometida al sistema eléctrico (centro de seccionamiento y central eléctrica).
➢ Cables de los anillos de distribución de energía eléctricas en el recinto aeroportuario.
➢ Cables de conexión de los grupos electrógenos.
Una cuestión importante es que, por facilidad de montaje, coste y existencia en almacenes
se debe seleccionar preferentemente cables unipolares aislados EPR o XLPE con conductor de
aluminio y secciones 150, 240 ó 400 mm2. Además se debe reducir el número de secciones
diferentes, así como emplear la misma sección en todos los tramos del mismo anillo.
2.4.A- Elección del nivel de aislamiento:El nivel de aislamiento se ha determinado al elegir el nivel de tensión VDI de 20 kV, por lo
que se usarán cables con aislamiento 12/20 kV. El material se escoge XLPE. La denominación de
los cables será pues RHZ1 Al 12/20 kV.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-20
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2.4.B- Sección mínima de conductor por cortocircuito:La intensidad de corriente de cortocircuito que debemos tomar es 20 kA (véase el apartado
2.1.D) y el tiempo de cortocircuito mínimo a considerar es de 0,5 s según la normativa NSE, pero
sin embargo las condiciones particulares de la compañía suministradora exigen considerar una
duración de 1 s. La fórmula que determina la densidad de corriente por superficie de conductor,
simplificada considerando la temperatura inicial de cortocircuito igual a la máxima asignada al
conductor en servicio permanente (que según lo descrito en la normativa ITC-LAT-06 es de 90º C
para aislamiento seco XLPE) y la temperatura final de cortocircuito igual a la máxima asignada al
conductor para cortocircuitos de duración máxima de 5 s (que es de 250º C), es la siguiente:
I cc
S= K
√t cc
Fórmula 3: fórmula de la intensidad de cortocircuito.
donde K es un coeficiente que depende del material conductor, y tcc es la duración del cortocircuito
en segundos.
Para el caso de conductores de aluminio, K es igual a 94 para aislamiento XLPE, por lo que
obtenemos una densidad de corriente máxima admisible de cortocircuito de 94 A/mm2. Si usamos el
valor de corriente de cortocircuito de 20 kA vemos rápidamente que la sección mínima de
conductor de aluminio por cortocircuito debe ser 215,05 mm2.
Para el caso de conductores de cobre, K es igual a 133 para aislamiento HEPR, obteniendo
una densidad de corriente máxima admisible de cortocircuito de 133 A/mm2. Si usamos el valor de
corriente de cortocircuito de 20 kA vemos rápidamente que la sección mínima de conductor de
aluminio por cortocircuito debe ser 148,15 mm2.
Podemos ver que los datos que acabamos de calcular coinciden exactamente con lo que se
indica resumido en las tablas 25 y 26 del RLAT y que recopilamos en las siguiente tablas.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-21
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
Tabla 12: Densidad máxima admisible de corriente de cortocircuito (en A/mm2) para conductor de cobre (Tabla 25 del RLAT).
2.4.C- Sección mínima de pantalla:Siguiendo lo indicado en la ITC-LAT-06, las intensidades de cortocircuito máximas
admisibles en las pantallas de los cables de aislamiento seco varían de forma notable con el diseño
del cable, por lo que no puede usarse una tabla general única. Se insta a realizar el cálculo siguiendo
la norma UNE 211003 y aplicar la norma UNE 21192. No obstante, el dimensionamiento mínimo
de la pantalla será tal que permita el paso de una intensidad mínima de 1.000 A durante 1 segundo.
Por otro lado, en las condiciones particulares de ENDESA se indica que, aunque los valores
de intensidades de cortocircuito deben ser confirmados por el Departamento de Distribución de la
compañía, se puede fijar el valor máximo de la intensidad de defecto a tierra en 1.000 A por
transformador.
Si consultamos lo expuesto en la normativa NSE, vemos que se recomienda que la pantalla
esté formada por una corona de alambres de cobre de diámetro inferior a 1mm, y que cuente con
una superficie total mayor o igual a 16 mm2.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-22
Tabla 11: Densidad máxima admisible de corriente de cortocircuito (en A/mm2) para conductor de aluminio (Tabla 26 del RLAT).
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
Finalmente, si acudimos a las tablas proporcionadas por los fabricantes de cables de alta
tensión, por ejemplo PRYSMIAN, se tiene que una pantalla de tales características es capaz de
soportar hasta 3.130 A para un cortocircuito de 1 segundo duración.
Podemos concluir que en los anillos 3 a 6 se ha de disponer de una pantalla formada por
una corona de alambres de cobre de diámetro inferior a 1 mm, y que cuente con una
superficie total mayor o igual a 16 mm2, ya que incluso en estos anillos se presentan como
máximo dos transformadores en paralelo (como es el caso del CT03), la capacidad de esta corona
(hasta 3.130 A) supera la exigencia de la norma más restrictiva (2x1.000 = 2.000 A).
Sin embargo, para los anillos 1 y 2, debido a que se proyectan ocho transformadores en
paralelo para el CT01, y dado que la intensidad de cortocircuito se repartirá entre los dos pantallas
de los cables de la línea de tales anillos, se requerirá una pantalla de 25 mm2, ya que cada corona
soporta (de nuevo según el catálogo del fabricante PRYSMIAN) hasta 4630 A, superior a la exigida
de 4.000 A.
2.4.D- Sección mínima del conductor por calentamiento:Por un lado mostramos las intensidades máximas admisibles en servicio permanente para
cables unipolares aislados que se indican en las tablas 12 y 13 de la ITC-LAT-06 del RLAT, para
instalaciones bajo tubo y al aire, respectivamente.
Tabla 13: Intensidades máximas admisibles (A) en servicio permanente para cables unipolares aislados en instalación bajo tubo (Tabla 12 de la ITC-LAT-06).
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-23
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Tabla 14: Intensidades máximas admisibles (A) en servicio permanente para cables unipolares aislados en instalación al aire (Tabla 13 de la ITC-LAT-06).
Si observamos el trazado propuesto (véase Documento 3: Planos) podemos notar que se
presentan ambos tipos de instalaciones en nuestro sistema eléctrico, por lo que vamos a considerar
ambas posibilidades.
Notemos no obstante que las tablas anteriores hacen referencia a condiciones de instalación
estándar, luego para calcular las intensidades máximas admisibles adaptadas a las características de
nuestra instalación hemos de multiplicar los valores que aparecen en las tablas por los denominados
factores de corrección. Éstos son diferentes dependiendo del tipo de instalación considerado (bajo
tubo o al aire), por lo que las diferenciamos a continuación.
a) Factores de corrección para instalaciones al aire: es el considerado para la instalación en
galería, y se compone de los siguientes:
• Temperatura del aire distinta de 40 ºC: Se emplea la tabla 14 del RLAT. Hay que notar
que aunque el REBT obliga a que la temperatura máxima en galerías se mantenga por
debajo de 40 ºC, tanto la norma ITC-LAT-06 como el fabricante recomienda contemplar
un aumento de 15 ºC dicha temperatura para tener en cuenta sobrecalentamientos de la
temperatura del aire frente a dificultades de difusión libre de calor en galerías o salas
eléctricas. Entonces decidimos tomar un factor de corrección del 0,84 para aislamiento
XLPE y de 0,88 para HEPR.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-24
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
Tabla 15: Factor de corrección por temperatura del aire distinta de 40 ºC (Tabla 14 de la ITC-LAT-06).
• Factor de corrección por agrupamiento del número de cables: para la instalación en
bandeja perforada (que permite una eficaz circulación de aire alrededor) se usan los
valores que figuran en la tabla 16 del RLAT, caso de una separación entre cables de un
diámetro (notar que según lo dispuesto en la normativa NSE-1-3 sobre trazado por
galerías, se debe ejecutar el tendido con una separción òptima entre cables de dos
diámetros). Por otra parte, analizando el trazado propuesto (no coinciden más de tres
líneas por la misma conducción) podemos considerar la existencia de 3 bandejas y de
tres ternos unipolares en la sección más desfavorable de galería, resultando que factor de
corrección es igual a 0,92.
Tabla 16: Factor de corrección por agrupamiento del número de cables para instalación en bandeja perforada (Tabla 16 de la ITC-LAT-06).
b) Factores de corrección para instalaciones bajo tubo: es el caso de la instalación en banco de
tubos, y se compone de los siguientes:
• Resistividad térmica del terreno distinta de 1,5 K·m/W: La norma NSE-2-7 recomienda
la corrección del valor de resistividad térmica del terreno para el caso de instalación bajo
tubo. Acudimos ahora a la tabla 9 de la ITC-LAT-06, y bien razonando que el aeropuerto
sevillano se encuentra en el valle del Guadalquivir y que la zona está rodeada de pozos
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-25
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
podríamos decir que el terreno será como mucho seco o bien tomando el valor
recomendado en caso de no disponer de más información, se puede considerar una
resistividad térmica del terreno de 1 W/m. Acudiendo ahora a la tabla 8 de la ITC-LAT-
06, resulta un factor de corrección de 1,1.
• Agrupamiento de ternas en banco de tubo: para el caso como es el nuestro en que se
realiza el trazado en bancos de tubos, la normativa NSE-2-7 obliga a considerar un
factor de 0,64 para el caso de tres ternas (que es el más desfavorable que podemos
encontrar en nuestra instalación, a tenor del trazado propuesto en el Documento 3:
Planos).
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-26
Tabla 17: Factor de corrección por resistividad térmica del terreno distinta de 1,5 K·m/W (Tabla 16 de la ITC-LAT-06).
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
• Profundidad de la instalación distinta de 1 metro: dado que por lo dispuesto en la NSE-1
en su apartado 12 sobre características generales de la instalación de cables destinados al
transporte de energía, se debe ejecutar el banco de tubos a una profundidad no inferior a
80 cm, optamos por considerar ésta como la profundidad de diseño. Si acudimos a la
tabla 11 de la ITC-LAT-06, y mostramos a continuación, para tubos de 200 mm de
diámetro exterior resulta un factor de corrección igual a 1,03.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-27
Tabla 18: Factor de corrección por instalación en banco de tubos (Tabla 3 de la NSE-2-7).
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
Ya disponemos de toda la información necesaria para realizar los cálculos pertinentes al
dimensionamiento del conductor por calentamiento. Si volvemos a observar el trazado propuesto
vemos que ningún anillo discurre únicamente por galería, sino que en alguna parte de su trazado se
tiende por banco de tubos. Esta consideración es vital para el cálculo de intensidad máxima
admisible, puesto que debemos considerar la instalación más desfavorables de los dos tipos
considerados (en galería y en banco de tubos).
La fórmula para calcular la intensidad máxima admisible en régimen permanente es la
siguiente:
S=√3⋅U⋅I⋅N⋅CN ⇒ I = S√3⋅U⋅N⋅C N
Fórmula 4: fórmula de la intensidad máxima admisible en régimen permanente.
donde S es la potencia aparente, U la tensión asignada, I la intensidad de la línea considerada, N el
número de conductores y CN un coeficiente de valores CN = 1 si N = 1 y CN=0,9 para N > 1.
Para no proyectar demasiados tipos de sección diferentes, y teniendo en cuenta que el anillo
1 y su redundante, el anillo 2, tienen una potencia muy superior al resto, vamos a realizar el cálculo
de intensidades de corriente en régimen permanente para dos condiciones: uno para servir a los
anillos 1 y 2, con una potencia instalada de 12.600 kVA (anillo tipo A), y otro para el mayor del
resto de anillos, el 3, con una potencia de 4.400 kVA (anillo tipo B). Entonces:
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-28
Tabla 19: Factor de corrección por profundidad de instalación distinta de 1 metro (Tabla 11 de la ITC-LAT-06).
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
Ianillo A = 369,5 A
Ianillo B = 127,0 A
Ahora calcularemos las distintas intensidades máximas admisibles para cada tipo de
instalación, y para diferentes tipos de cables hasta encontrar uno que satisfaga la ecuación:
I anillo I ad⋅∏ FC i
donde se refleja el producto de los factores de corrección aplicables a cada tipo de instalación
considerada.
• ANILLO TIPO A CON INSTALACIÓN EN GALERÍA:
Los factores de corrección resultan para aislante XLPE un valor de 0,7728. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta Icorregida=478,1 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer al
menos de una sección de cobre no inferior a 185 mm2, o de aluminio no inferior a 300 mm2.
Pos su parte, multiplicando los factores de corrección para aislante HEPR resulta 0,8096. Si
aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen
permanente resulta Icorregida=456,4 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario
disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 150 mm2, o de aluminio no inferior
a 240 mm2.
• ANILLO TIPO A CON INSTALACIÓN EN BANCO DE TUBOS:
Los factores de corrección para banco de tubo resultan un valor de 0,72512. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta Icorregida=509,6 A. Entonces en la tabla 13 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer al
menos de una sección de cobre no inferior a 400 mm2, independientemente del tipo de
aislante usado. Notar que no se permite usar conductor de aluminio.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-29
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
• ANILLO TIPO B CON INSTALACIÓN EN GALERÍA:
Los factores de corrección resultan para aislante XLPE un valor de 0,7728. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta Icorregida=164,3 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer al
menos de una sección de cobre no inferior a 35 mm2, o de aluminio no inferior a 50 mm2.
Pos su parte, multiplicando los factores de corrección para aislante HEPR resulta 0,8096. Si
aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen
permanente resulta Icorregida=156,9 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario
disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 25 mm2, o de aluminio no inferior a
50 mm2.
• ANILLO TIPO B CON INSTALACIÓN EN BANCO DE TUBOS:
Los factores de corrección para banco de tubo resultan un valor de 0,72512. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta Icorregida=175,1 A. Entonces en la tabla 13 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que para aislamiento de
XLPE es necesario disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 70 mm2 o de
aluminio no inferior a 95 mm2, mientras que para aislamiento HEPR es necesario disponer al
menos de una sección de cobre no inferior a 50 mm2 o de aluminio no inferior a 95 mm2.
Como conclusión de los cálculos para la elección de conductor por criterio de calentamiento
en régimen permanente podemos decir que los anillos 1 y 2 dispondrán de conductor de cobre de
400 mm2 con aislamiento XLPE, ya que parte de sus recorridos discurren por banco de tubos. Para
los anillos 3 a 6 no existe mayor restricción por calentamiento que el que se tiene por densidad de
intensidad de cortocircuito, luego teniendo en cuenta aspectos de economía y otros ya mencionados
los anillos 3, 4, 5 y 6 se realizarán con conductor de aluminio de 240 mm2 y aislamiento XLPE.
Como alternativa a lo anterior, y dado que se prefiere usar cables con conductor de
aluminio, se plantea la duplicación de cableado (en paralelo) para los anillos 1 y 2. Esto implica la
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-30
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
intensidad que recorre cada fase se dividirá entre ambos cables, luego las intensidad de corriente en
régimen permanente anteriormente calculada se ha de recalcular con N=2 y CN=0,9.
La modificación del número de ternas para los anillos 1 y 2 produce además un aumento del
factor de corrección por agrupamiento (el número de ternas unipolares se duplica en las
conducciones por las que discurren estas líneas). Entonces la estimación del número de ternas
unipolares en bandeja por galería pasa de 3 a 6, manteniendo el número de bandejas en 3; esto hace
que el factor de corrección por agrupamiento del número de cables se pase de 0,92 a 0,89 según lo
expresado en la tabla 6. Pos su parte, el número de ternas por banco de tubos aumentará por la
misma razón de 3 a 6, por lo que el factor por agrupamiento de ternas en banco de tubo pasará de
0,64 a 0,51 según la tabla 8. Esto obliga a un realizar un nuevo cálculo de secciones de conductor
por calentamiento, que mostramos a continuación:
I'anillo A = 208,5 A
I'anillo B = 127,0 A
Ahora calcularemos las distintas intensidades máximas admisibles para cada tipo de
instalación, y para diferentes tipos de cables hasta encontrar uno que satisfaga la ecuación:
I ' anilloI ' ad⋅∏ FC i
donde se refleja el producto de los factores de corrección aplicables a cada tipo de instalación
considerada.
• ANILLO TIPO A CON INSTALACIÓN EN GALERÍA:
Los factores de corrección resultan para aislante XLPE un valor de 0,7476. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta I'corregida=278,9 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer al
menos de una sección de cobre no inferior a 95 mm2, o de aluminio no inferior a 120 mm2.
Pos su parte, multiplicando los factores de corrección para aislante HEPR resulta 0,7832. Si
aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen
permanente resulta I'corregida=266,2 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-31
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 70 mm2, o de aluminio no inferior a
95 mm2.
• ANILLO TIPO A CON INSTALACIÓN EN BANCO DE TUBOS:
Los factores de corrección para banco de tubo resultan un valor de 0,57783. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta I'corregida=360,8 A. Entonces en la tabla 13 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que para aislamiento de
XLPE es necesario disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 240 mm2 o de
aluminio no inferior a 300 mm2, mientras que para aislamiento HEPR es necesario disponer
al menos de una sección de cobre no inferior a 185 mm2 o de aluminio no inferior a 300
mm2.
• ANILLO TIPO B CON INSTALACIÓN EN GALERÍA:
Los factores de corrección resultan para aislante XLPE un valor de 0,7476. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta I'corregida=169,9 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer al
menos de una sección de cobre no inferior a 35 mm2, o de aluminio no inferior a 50 mm2.
Pos su parte, multiplicando los factores de corrección para aislante HEPR resulta 0,7832. Si
aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen
permanente resulta I'corregida=162,2 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario
disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 35 mm2, o de aluminio no inferior a
50 mm2.
• ANILLO TIPO B CON INSTALACIÓN EN BANCO DE TUBOS:
Los factores de corrección para banco de tubo resultan un valor de 0,57783. Si aplicamos
este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen permanente
resulta I'corregida=219,8 A. Entonces en la tabla 13 de este documento debemos buscar una
intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que para aislamiento de
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-32
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
XLPE es necesario disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 95 mm2 o de
aluminio no inferior a 150 mm2, mientras que para aislamiento HEPR es necesario disponer
al menos de una sección de cobre no inferior a 50 mm2 o de aluminio no inferior a 120 mm2.
Como conclusión final de este apartado de elección de conductor por criterio de
calentamiento en régimen permanente, teniendo en cuenta aspectos de economía y otros ya
mencionados, podemos decir que el conductor seleccionado para los anillos 1 y 2 es el de
aluminio de 400 mm2 con aislamiento XLPE, mientras que para los anillos 3, 4, 5 y 6 se
selecciona el conductor de 240 mm2 con aislamiento XLPE, ya que parte de sus recorridos
discurren por banco de tubos. Notar que los anillos 1 y 2 se proyectan con dos cables por fase en
paralelo.
• LÍNEAS DE ACOMETIDA DESDE EL CENTRO DE SECCIONAMIENTO HASTA LA
CENTRAL ELÉCTRICA:
En este caso se plantea también la instalación de cableado con dos conductores por fase, que
permitirá reducir la intensidad de corriente en régimen permanente. De esta manera, para la
potencia aparente total instalada en el sistema eléctrico, suma de la potencia instalada en
todos los centros de transformación más la potencia de los tranformadores de distribución en
baja tensión desde la central eléctrica aeroportuaria (que da servicio a las cargas
directamente asociadas a este edificio), calculada en 24.430 kVA se obtiene una intensidad
por fase de 705,2 A. Repartiendo ésta entre los dos conductores por fase se tiene que la
intensidad de corriente que hemos de considerar es I'acometida=391,8 A. A continuación
aplicaremos los factores de corrección aplicables a los diferentes tipos de instalación que
podemos encontrar en nuestra instalación, y que hemos calculado en párrafos anteriores,
notando que se toma en consideración el aumento de ternas unipolares por duplicación de
conductores por fase.
Los factores de corrección para instalación al aire (en galería) resultan para aislante XLPE
un valor de 0,7476. Si aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-33
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
corriente en régimen permanente resulta I'corregida=524,1 A. Entonces en la tabla 14 de este
documento debemos buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra,
obteniendo que es necesario disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 240
mm2, o de aluminio no inferior a 400 mm2.
Pos su parte, multiplicando los factores de corrección para aislante HEPR resulta 0,7832. Si
aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en régimen
permanente resulta I'corregida=500,3 A. Entonces en la tabla 14 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario
disponer al menos de una sección de cobre no inferior a 185 mm2, o de aluminio no inferior
a 300 mm2.
Para el otro tipo de instalación, banco de tubo, los factores de corrección resultan un valor
de 0,57783. Si aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en
régimen permanente resulta I'corregida=678,0 A. Podemos comprobar en la tabla 13 de este
documento que superan todos las intensidades límites, independientemente del material del
conductor y del aislante. Entonces se concluye que no se puede realizar el tendido de la línea
de acometida en banco de tubos bajo estas condiciones de instalación (véase el cálculo de
factores de corrección considerados). En caso de tener que tenderse obligatoriamente en
banco de tubos queda como alternativa más recomendable el realizarlo bajo tubo dedicado
en exclusiva para esta línea (sin más ternas afectando) ya que permitirá reducir el factor por
agrupamiento lo suficiente.
El diseño propuesto para la acometida consta de cableado con dos conductores de
aluminio de secciones de 400 mm2 y aislamiento de XLPE.
2.4.E- Cálculo de caída de tensión:El cálculo de caída de tensión no suele ser restrictivo en este tipo de instalaciones, por lo
que realizamos una comprobación asumiendo toda la potencia de cada anillo concentrada en un
centro de transformación. El recorrido más desfavorable corresponde al de anillo abierto en un
extremo. Se utiliza la ecuación general de caída de tensión en una línea trifásica:
ΔU =√3⋅I⋅L⋅[R⋅cos (φ)+X⋅sin(φ)]
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-34
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
donde ΔU es la caída de tensión, I la intensidad, L la longitud de la línea, R es la resistencia por
unidad de longitud (que según la norma NSE-2-7 debe ser calculada a 90 ºC), X es la reactancia por
unidad de longitud (que según la norma NSE-2-7 debe ser calculada a 50 Hz para montaje al
tresbolillo), y cos(φ) es el factor de potencia.
Para líneas de alta tensión se suele expresar la caída de tensión porcentual de la forma:
ΔU =√3⋅I⋅L⋅[R⋅cos (φ)+X⋅sin(φ)]
donde P es la potencia transpotada en MW, L la distancia en km, U la potencia asignada en kV, R es
la resistencia por unidad de longitud en Ω/km, X la reactancia por unidad de longitud en Ω/km y φ
es ángulo de desfase entre tensión e intensidad de la carga.
Debemos notar que según se recomienda en la NSE-2-7 en el caso en que todos los centros
de transformación dispongan de compensación de potencia reactiva, como es el caso de la
instalación que estamos proyectando, se puede considerar tanto para las líneas de distribución a
tales CTs como para la línea de acometida un factor de potencia en el lado de alta de valor
cos(φ)=0,93, luego tan(φ)=0,4.
Por otro lado la potencia activa más desfavorable de cálculo será la potencia instalada del
transformador, y se calcula de acuerdo a la relación entre potencia activa y potencia aparente
expresada en la ecuación:
P=S⋅cos(φ)
donde S es la potencia aparente asignada y con un factor de potencia cos(φ)=0,8. Notemos que para
los anillos 1 y 2 se han proyectado dos cables por fase, lo cual hace dividirse entre dos la intensidad,
que hace que tengamos que considerar la mitad de potencia en tales anillos en la ecuación anterior.
Para la determinación de los valores de R y X que hemos de tener en cuenta en nuestros
cálculos acudimos a las tablas que ofrecen los fabricantes de cables en sus catálogos. Éste es el caso
del de Prysmian, cuyas tablas para cables de alta tensión (tensión 12/20 kV) y aislamiento XLPE
(cable tipo VOLTALENE) mostramos a continuación:
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-35
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Tabla 21: Reactancia por unidad de longitud para cables con aislamiento XLPE. Fuente: www.prysmian.es.
De ellas obtenemos que, para la el cable elegido, de conductor de aluminio y una sección de
240 mm2, se han de considerar los valores R=0,168 Ω/km y X=0,119 Ω/km.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-36
Tabla 20: Resistencia por unidad de longitud para cables con aislamiento XLPE. Fuente: www.prysmian.es.
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
De esta forma llegamos a los resultados resumidos en la siguiente tabla:
ANILLOS CAIDA POTENCIA (%)
1 12,8 MVA 5,12 MW 0,75
2 12,8 MVA 5,12 MW 0,62
3 4,4 MVA 3,52 MW 1,54
4 3,2 MVA 2,56 MW 0,95
5 3,2 MVA 2,56 MW 1,35
6 2,63 MVA 2,104 MW 1,66
POTENCIA APARENTE INSTALADA
POTENCIA ACTIVA CONSIDERADA
Tabla 22: Cálculo de la caída de tensión para los anillos de distribución en VDI.
De forma general se puede aceptar una caída de tensión del 3 % en todo el sistema de
distribución del aeropuerto, debiéndose ésta repartir entre acometidas y anillos de distribución.
El cálculo de la caída de tensión desde el centro de seccionamiento hasta la central eléctrica
se calcula con la potencia aparente total instalada en el sistema eléctrico aeroportuario, 24,43 MVA,
con la consideración de cableado con dos conductores en paralelo, y con la distancia más
desfavorable de ambas acometidas, estimado en 2,5 km. Tenemos en cuenta los valores de R=0,105
Ω/km y X=0,101 Ω/km, según la tabla 11 para conductor de aluminio de 400 mm2. Resulta un valor
de la caída de tensión del 0,88%.
Se tiene calcula pues que dentro del sistema eléctrico aeroportuario proyectado se produce
una caída de tensión máxima del 2,55%, inferior al límite del 3%, por lo que no se requieren
mayores comprobaciones.
2.4.F- Acometidas exterioresSegún los datos de la red eléctrica de la zona, que pueden ser consultados en la web de Red
Eléctrica Española, en las proximidades del aeropuerto se dispone de dos subestaciones
(denominadas “Aeropuerto” y “Parque Aeronáutico”) de la red de 110 kV, como puede comprobarse
en la ilustración siguiente. En ellas se realiza la conversión a 20 kV, que es el nivel de suministro
que consideramos en nuestro proyecto. Consideramos pues la existencia de dos acometidas
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-37
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
independientes procedentes de subestaciones diferentes, tal y como se aconseja en las
prescripciones de diseño.
Ilustración 1: Plano de la red eléctrica en el área de Sevilla, actualizado a Enero de 2012. Fuente: Red Eléctrica Española.
2.4.G- Cables del lado de alta tensión de los grupos electrógenosPor simplicidad y economía vamos a realizar la comprobación del cableado de alta tensión
existente entre los transformadores de elevación de potencia de los grupos electrógenos suponiendo
que se van a usar cables de las mismas características que los seleccionados para los anillos de
distribución un apartado anterior. Éste cableado se compone de conductor de aluminio de 240 mm2
y aislamiento XLPE, y ya hemos visto que cumple con el criterio de máxima densidad de corriente
de cortocircuito, por lo que únicamente verificaremos el cálculo de intensidad de corriente en
régimen permanente. El resto de características del cableado serán iguales a las ya mencionadas, por
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-38
LEYENDA 400 kV
Tensión 200 kV 150-110 kV Subestación
Subestaciones de acometidas
independientes
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
no existir diferencias en las condiciones de cálculo.
Dedo que la potencia de cada grupo electrógeno es de 2.250 kVA y que se quieren disponer
por parejas en sectores de incendio independientes (o en exterior), la potencia aparente de las líneas
serán de 4.500 kVA cada una (habiendo un total de 4 líneas instaladas). Por lo tanto la intensidad de
corriente que hemos de considerar es I'acometida=129,9 A. A continuación aplicaremos los factores de
corrección aplicables a los diferentes tipos de instalación que podemos encontrar en nuestro
sistema.
Los factores de corrección para instalación al aire (en galería) resultan para aislante XLPE
un valor de 0,7476. Si aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en
régimen permanente resulta I'corregida=173,76 A. Entonces en la tabla 9 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer
al menos de una sección de aluminio no inferior a 95 mm2.
Para el otro tipo de instalación, banco de tubo, los factores de corrección resultan un valor
de 0,57783. Si aplicamos este factor de corrección dividiendo a la intensidad de corriente en
régimen permanente resulta I'corregida=224,81 A. Entonces en la tabla 8 de este documento debemos
buscar una intensidad máxima admisible superior a esta cifra, obteniendo que es necesario disponer
al menos de una sección de aluminio no inferior a 150 mm2.
Se comprueba pues que para cualquier tipo de instalación (al aire o bajo tubo) la intensidad
en régimen permanente es inferior a la máxima admisible por el conductor. Se confirma así el
diseño propuesto para el cableado de conexión entre parejas de grupos electrógenos y el
embarrado de alta tensión con conductor de aluminio de una sección de 240 mm 2 y
aislamiento de XLPE.
2.4.H- Resumen de cableado de alta tensiónPara concluir el apartado de dimensionamiento de cables de alta tensión se ha compuesto la
siguiente tabla resumen:
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-39
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
LÍNEA CONDUCTOR SECCIÓN AISLANTE PANTALLA
ACOMETIDA 24,43 20 Al 2x400 mm2 XLPE
ANILLO 1 12,80 20 Al 2x400 mm2 XLPE
ANILLO 2 12,80 20 Al 2x400 mm2 XLPE
ANILLO 3 4,40 20 Al 240 mm2 XLPE
ANILLO 4 3,20 20 Al 240 mm2 XLPE
ANILLO 5 3,20 20 Al 240 mm2 XLPE
ANILLO 6 2,63 20 Al 240 mm2 XLPE
GRUPOS EL. 4,50 20 Al 240 mm2 XLPE
POTENCIA APARENTE
S (MVA)
TENSIÓN ASIGNADA
U (kV)
TIPO DE CABLE
Terna de cables
unipolares
Cu de 16 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 25 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 25 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 16 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 16 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 16 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 16 mm2
Terna de cables
unipolares
Cu de 16 mm2
Tabla 23: Dimensionamiento de cables de alta tensión.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-40
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
2.5.- Dimensionamiento de equipos de puesta a tierra y selección del esquema de puesta a tierra.
La característica particular de los equipos de puesta a tierra es la magnitud de la falta a tierra
que limitan y el tiempo de duración, caracterizadas por la intensidad térmica asignada y el tiempo
de duración asignado.
2.5.A- Elección de la intensidad térmica asignada El valor a elegir debe estar acotado entre los siguientes límites:
la corriente máxima de falta a tierra no debe ser superior a 1 kA (NSE-1);⎯ ⎯ la corriente de puesta a tierra aportada por el equipo de puesta a tierra será básicamente
tipo resistivo y tendrá un valor superior a la máxima corriente neta de falta a tierra aportada por las
capacidades del sistema.
Además el valor de la intensidad térmica asignada deberá ser la suficiente para que las
protecciones de falta a tierra actúen para un valor no superior al 20% de la misma y preferiblemente
no superior al 10%, para lo que debe tenerse en cuenta el umbral mínimo de ajuste de la protección:
la protección de un tramo no afectado por falta a tierra, no debe actuar durante una falta a⎯
tierra exterior a dicho tramo (umbral superior a la corriente de capacidad aportada por dicho tramo);
la protección no debe actuar para un valor de falta que pueda deberse al error de la medida⎯
de la intensidad homopolar (para el caso de obtenerla con T/i monofásicos de intensidad primaria
asignada In, éste valor puede alcanzar el valor del 3% de In para T/i de precisión 5P, al 9% para T/i
de precisión 10P).
En redes de distribución aeroportuarias, los valores de la intensidad térmica son del orden de
entre 250 y 600 A.
En sistemas de generación de media tensión, son de hasta 10 A.
La reducción del umbral de ajuste puede realizarse por los siguientes medios, además del
indicado anteriormente (transformadores de intensidad de precisión 5P):
mediante la instalación de transformadores de intensidad toroidal específicos para la
medida de la intensidad homopolar, se reduce notablemente el umbral de detección y además no es
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-41
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
necesario retardar la actuación instantánea de ésta protección, al no estar afectada la medida por las
intensidades de cortocircuito polifásicas (error típico de 3A para 10 KA de intensidad de fase);
por la instalación de relés direccionales de sobreintensidad de neutro, que permite a su vez⎯
reducir el umbral de detección correspondiente.
2.5.B- Tiempo de duración de la intensidad térmica Los tiempos normalizados de duración de la intensidad térmica, según IEEE Std-32,son los
siguientes:
10 segundos; ⎯ 1 minuto; ⎯ 10 minutos; ⎯ tiempo extendido. ⎯
Para valores altos de intensidad térmica, o con disparo por actuación de protecciones de
falta a tierra, se deben especificar valores de 10 segundos a 1 minuto.
Para valores bajos de intensidad térmica (no superior a 20 A), y además sin actuación de
protección por falta a tierra, se debe especificar “tiempo extendido” o régimen permanente.
2.5.C- Elección de tensiones asignadas para el nivel de aislamiento y ensayos dieléctricos de los equipos de puesta a tierra
Todos estos niveles de tensión deben definirse en función de la tensión nominal de la red.
El nivel de tensión de aislamiento y de ensayos dieléctricos debe ser el mismo para los
terminales de línea, neutro y tierra, aplicables al equipo de puesta a tierra. Estos niveles se indican
en la siguiente tabla:
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-42
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
2.5.D- Elección de las características de los equipos de puesta a tierra del sistema de distribución.
El neutro del sistema debe ser el neutro del lado de baja tensión de los transformadores de
acometida para el caso de aeropuerto con subestación transformadora, y el neutro de la reactancia
en zig-zag de puesta a tierra en las Centrales Eléctricas (NSE-1).
El valor de la intensidad térmica asignada, determinada de acuerdo con los criterios del
apartado A, es del orden de 250 a 600A en sistemas de distribución.
Las resistencias de puesta a tierra siempre se conectarán entre neutro del sistema y toma de
tierra de la instalación.
El valor de la resistencia y la potencia térmica inicial, son función de la tensión aplicada y
de la intensidad térmica aplicada.
i)Conjunto de puesta a tierra reactancia en zig-zag y resistencia.Dos conjuntos deben instalarse siempre en la Central Eléctrica (NSE-1). Los valores de la
intensidad térmica en el neutro de la reactancia en zig-zag y en la resistencia deben ser iguales, así
como el tiempo de duración asignado a las mismas.
La tensión asignada de la reactancia debe ser igual a 1,05 veces la tensión nominal del
sistema de distribución.
La impedancia homopolar del conjunto debe ser igual al valor de la tensión simple anterior
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-43
Tabla 24: Tensiones asignadas para el nivel de aislamiento y ensayos dieléctricos de los equipos de puesta a tierra. Fuente: NSE.
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
dividido entre la intensidad térmica asignada: (que será igual a la suma de las impedancias de la
resistencia y la reactancia).
donde Un es la tensión nominal del sistema, en V, It es la intensidad térmica asignada, en A, Rt es el
valor de la resistencia inicial, en Ω, y X0 es el valor de la reactancia homopolar por fase, en Ω.
Notar que por razones económicas y de conveniencia, se elige el valor:⏐Rt⏐= X⏐ 0⏐= 0,95· Z⏐ 0 , que⏐
cumple la ecuación anterior.
Entonces el valor de la resistencia inicial y la reactancia homopolar pueden aproximarse:
En nuestro caso particular de Un=20 kV y considerando una It de 600 A, la resistencia
inicial y la reactancia homopolar resultan de 19,25 Ω. Por lo tanto, la impedancia del conjunto a
instalar resulta Z=20,29 Ω.
ii)Características del conjunto resistencia-reactancia en zig-zag de puesta a tierra. En resumen, las características deben ser:
la tensión asignada a la reactancia en zig-zag de puesta a tierra, Ut, debe ser igual a 1,05⎯
veces la tensión nominal del sistema de distribución, esto es, 21 kV.
la tensión asignada a la resistencia de puesta a tierra debe ser igual a la tensión nominal⎯
del sistema dividida por √3., esto es, 11,55 kV.
la intensidad térmica asignada para la resistencia y para el neutro de la reactancia en zig-⎯zag de puesta a tierra será considerado de 600 A.
el tiempo de duración de la intensidad térmica asignada para la resistencia y la reactancia⎯
en zig-zag de puesta a tierra debe elegirse entre 10 segundos y 1 minuto.
el valor de la resistencia y de la reactancia homopolar por fase de los componentes⎯
correspondientes, según lo expresado en el apartado anterior, resultan de 20,29 Ω.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-44
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
la potencia térmica de la reactancia en zig-zag debe ser igual a ⎯ It·Ut·1,05/√3, esto es,
7.638 kVA.
la potencia térmica inicial de la resistencia de puesta a tierra, debe ser igual a It⎯ 2·Rt, esto
es, 6.930 kVA.
el calentamiento máximo sobre una temperatura ambiente de 40ºC con la intensidad⎯
térmica asignada durante el tiempo asignado debe ser de 500K para una resistencia de acero
inoxidable amagnético;
la potencia asignada en régimen permanente de la reactancia en zig-zag, debe ser el 7% de⎯
la potencia térmica de la misma, esto es, de 534,7 kVA.
la intensidad asignada en el neutro de la reactancia en zig-zag en régimen permanente,⎯
debe ser el 7% de la intensidad térmica correspondiente, esto es, 42 A por fase.
la reactancia en zig-zag debe soportar esfuerzos mecánicos asociados a la intensidad de⎯
cresta de tres veces la intensidad térmica asignada.
2.5.E- Equipos de puesta a tierra de generadores de media tensión En la norma NSE-1 se indica que cada generador debe conectarse exclusivamente a un
transformador de generación de la misma potencia (bloque generador-transformador).
El transformador debe tener un grupo de conexión YNd, y el neutro de la estrella del
generador debe ponerse a tierra a través de resistencia, sea directamente, o a través de un
transformador monofásico de puesta a tierra.
Con esta disposición, la protección de faltas a tierra por relé de tensión homopolar, en la
resistencia, alcanza un valor superior al 90% de los arrollamientos del estator.
Alternativamente como protección de reserva, se puede obtener la tensión homopolar de los
transformadores de tensión lado línea del generador (conexión en triángulo abierto).
Los grupos de emergencia generan en 3 kV, y para que las faltas monofásicas no sean muy
destructivas, éstas se limitarán a un valor del orden de 10 A por recomendación de la normativa.
i)Resistencia directa entre neutro del generador y tierra.Las características de dimensionamiento de la resistencia directa entre neutro de generador y
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-45
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
tierra se indican a continuación:
la tensión aplicada debe ser el resultado de multiplicar la tensión asignada al generador⎯
por el factor ·1,05/√3, resultando 1,82 kV.
el valor de la intensidad térmica asignada debe ser igual a la corriente de falta a tierra⎯
aportada por las capacidades del sistema a la tensión de generación (arrollamientos BT
transformador, arrollamientos estator, conexiones entre ambos, condensadores de protección contra
sobretensiones tipo rayo, etc), que en caso de no tener datos se considerará de 10 A.
Entonces el valor de la resistencia a 25 ºC a instalar resulta Z=181,87 Ω.
ii)Características de la resistencia de puesta a tierra de generador directa.Las características de la resistencia de puesta a tierra de los grupos serán:
el tiempo de duración de la intensidad térmica debe ser para régimen permanente; ⎯ el calentamiento máximo de la resistencia sobre una temperatura ambiente de 40ºC, con la⎯
tensión aplicada asignada en régimen permanente debe ser 375K para una resistencia de acero
inoxidable amagnético;
la potencia inicial a disipar en régimen permanente con ventilación natural debe ser el⎯
producto de la tensión aplicada y la intensidad térmica asignadas, esto es, de 18,19 kW.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-46
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
2.6.- Características de cabinas de alta tensión.Se detallan en primer lugar las características principales de las cabina de alta tensión,
descritas en el documento NSE-1.
Las cabinas principales deben ser compartimentadas o blindadas y deben estar preparadas
para el telecontrol (supervisión y mando). Todas las cabinas de línea y de transformador se deben
dotar de seccionamiento de aislamiento y de seccionamiento de puesta a tierra. Además, cada una
de las barras (Barras A VDI, Barras B VDI, etc.) de la Central Eléctrica (Lado Tierra y Lado Aire)
debe poder ponerse a tierra mediante un seccionador habilitado al efecto.
Los interruptores automáticos y los interruptores-seccionadores de las cabinas deben ser de
SF6 o de vacío y con motorización para el tensado del muelle de accionamiento. Deben contar con
al menos una bobina de cierre y otra de apertura. La secuencia de maniobras asignada debe permitir
reenganche automático rápido según la norma UNE 21081.
2.6.A- Características de las protecciones.La instalación debe estar protegida de manera que se consideren los diferentes valores de la
intensidad de cortocircuito en los distintos modos de funcionamiento.
No se debe permitir rearme automático o a distancia cuando las protecciones disparen por
causa de un cortocircuito. Para este fin, deben existir relés de bloqueo.
Deben existir bloques de prueba para todos los circuitos secundarios de los transformadores
de medida y protección y para los relés de protección. En cada proyecto debe incluirse un estudio de
precoordinación de protecciones.
Debe tenerse en cuenta lo prescrito en el documento NSE-1-4.
i)Cabinas dotadas de interruptor automático.Los relés de protección de las cabinas con interruptor automático serán preferentemente de
tipo electrónico. Deben ser comunicables y deben poder integrarse en un sistema de control
superior.
Las cabinas telemandadas dotadas de interruptor automático deben contar con conmutador
para selección entre los modos local y remoto. En modo local, debe disponerse de un sistema de
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-47
PROYECTO DE NUEVA CENTRAL ELÉCTRICA DEL AEROPUERTO DE SEVILLA - SAN PABLO
prueba para los circuitos de disparo y cierre. Esta última maniobra de cierre sólo debe realizarse con
interruptor seccionado de las barras principales, existiendo tensión en las mismas.
ii)Cabinas principales.Las cabinas principales deben contar con los sistemas necesarios (ofrecidos por la propia
cabina o por un medio auxiliar) que posibiliten que, desde el exterior de las cabinas, sea
directamente visible (si procede) la siguiente información:
⎯ presencia de tensión en cada una de las fases;
⎯ valor de la tensión de barras;
⎯ intensidad en cada una de las tres fases;
⎯ estado del conmutador local/remoto;
⎯ estado del seccionador de puesta a tierra;
⎯ estado del interruptor;
⎯ estado del seccionador de aislamiento;
⎯ estado del relé de bloqueo;
⎯ situación de anomalía en el funcionamiento del relé de protección (autodiagnóstico);
⎯ situación de anomalía en los circuitos de control.
Las siguientes circunstancias deben provocar la situación de anomalía en los circuitos de
control: falta de tensión de control, apertura del interruptor automático asociado al circuito de
cierre, apertura del interruptor automático asociado al circuito de disparo, apertura del interruptor
asociado a los transformadores de tensión (en su caso), tiempo excesivo de tensado de resortes,
alarma de baja presión de SF6 (en su caso) y falta de continuidad del circuito de disparo.
iii)Protección de transformadoresLas cabinas de protección de transformador para distribución deben contar con interruptor-
seccionador-fusible para el caso de potencias bajas.
Para transformadores de potencia asignada superior a 5 MVA debe dotarse de protección
diferencial.
David Luque Jiménez - Septiembre 2012 2-48