Compendio de Tablas Para Calculo de Instalaciones Electricas Nom 2005
Calculos de Motores e Instalaciones Electricas Generales NOM
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UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA “ PROCEDIMIENTOS PARA REALIZAR PROYECTOS DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE CENTROS HOSPITALARIOS DE LA SSA, VER. ” T E S I N A QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA PRESENTAN: Sergio Vidal González Carlos San Román Castro Francisco Rivera Martínez POZA RICA DE HGO., VER. 2001
Transcript of Calculos de Motores e Instalaciones Electricas Generales NOM
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
MECANICA ELECTRICA
“ PROCEDIMIENTOS PARA REALIZAR
PROYECTOS DE INSTALACIONES
ELÉCTRICAS DE CENTROS
HOSPITALARIOS DE LA SSA, VER. ”
T E S I N A
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA
PRESENTAN:
Sergio Vidal González
Carlos San Román Castro
Francisco Rivera Martínez
POZA RICA DE HGO., VER. 2001
1
I N D I C E PAG.
INTRODUCCION ............................................................................... 1
CAPITULO I
JUSTIFICACION .............................................................................. 3
NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO ................. 4
ENUNCIACION DEL TEMA .............................................................. 5
EXPLICACION DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO .................... 6
CAPITULO II
DESARROLLO Y PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA
INVESTIGACION ........................................................................................ 9
MARCO CONTEXTUAL ................................................................... 10
MARCO TEORICO: .......................................................................... 11
SUB – TEMA.- 1 GENERALIDADES
1.1 SECRETARIA DE SALUD .................................................................. 12
1.2 OBJETO DEL HOSPITAL Y DEL PROYECTO ............................ 13
1.3 LOCALIZACION ................................................................................... 14
1.4 DESCRIPCION TECNICA .................................................................... 15
SUB – TEMA.- 2 PROYECTO DEL SISTEMA ELECTRICO DE FUERZA
CONSIDERACIONES GENERALES PARA REALIZAR EL PROYECTO
DE FUERZA ........................................................................................................... 23
2.1 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL CALCULO Y SELECCIÓN
DE LOS CONDUCTORES DE CIRCUITOS DERIVADOS Y
ALIMENTADORES DEL SISTEMA DE FUERZA, ASÍ COMO LA
DETERMINACIÓN DE SUS PROTECCIONES ....................... 31
2
2.2 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL CALCULO Y SELECCIÓN
DE LOS CONDUCTORES DE CIRCUITOS DERIVADOS Y
ALIMENTADORES DEL SISTEMA DE ALUMBRADO
Y CONTACTOS ..................................................................... 56
2.3 SELECCIÓN DE TABLERO GENERAL Y DE DISTRIBUCIÓN
DE BAJA TENSIÓN. ............................................................... 65
2.4 RESUMEN DE CARGAS ...................................................... 68
2.5 PROYECTO DE LA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA
TIPO PEDESTAL .................................................................... 73
2.6 CARACTERISTICAS GENERALES DEL EQUIPO ................... 75
2.7 ACOMETIDA DE C.F.E. ....................................................... 85
2.8 PLANTA DE EMERGENCIA .................................................... 87
2.9 PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LA CORRIENTE DE
CORTO CIRCUITO .................................................................... 93
2.10 CRITERIOS PARA SISTEMAS DE APARTARRAYOS ............. 107
2.11 CUADRO DE CARGAS Y DESBALANCEO
MAXIMO ENTRE FASES ......................................................... 114
2.12 DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA DE INSTALACION
ELECTRICA ............................................................................. 124
2.13 CORTE VERTICAL DEL PROYECTO
DE INSTALACION ELECTRICA .............................................. 125
SUB-TEMA.- 3 PROYECTO DE ILUMINACION
3.1 GENERALIDADES .................................................................... 126
3.2 UNIDADES Y NIVELES DE ILUMINACION .............................. 127
3.3 CALCULO DE ILUMINACION ................................................... 130
3
SUB-TEMA.- 4 ESTUDIO TECNICO DEL EQUIPO Y LOS MATERIALES QUE
SE UTILIZARAN EN EL PROYECTO
4.1 INTRODUCCION ..................................................................... 144
4.2 JUSTIFICACION ...................................................................... 145
4.3 LISTA DE MATERIALES UTILIZADOS
EN ESTE PROYECTO ............................................................. 146
ANALISIS CRITICOS DE LOS DIFERENTES ENFOQUES ....................... 160
CONCLUSIONES ....................................................................................... 162
CAPITULO III
CONCLUSIONES ....................................................................................... 163
ANEXOS ..................................................................................................... 165
BIBLIOGRAFIA ........................................................................................... 190
4
INTRODUCCIÓN
Uno de los principales problemas que enfrenta la población de nuestro
país, sobre todo la de escasos recursos económicos, es no tener salud. Es
decir, debido a sus condiciones de hábitat, higiene, nutrición y atención médica,
que por diferentes razones no son las adecuadas. Se ven expuestos a padecer
un sin número de padecimientos y enfermedades que no les permite gozar de
“Buena Salud”. Lo cual se refleja en las actividades que deben realizar y en su
desarrollo como personas.
Cabe mencionar, que este problema se ve incrementado en razón del
crecimiento de la población y su acelerada expansión demográfica. Sin
embargo el Gobierno de la República a través de la Secretaría de Salud (SSA)
y de acuerdo al Plan Nacional de Seguridad Social continua dando respuesta a
este problema mediante la construcción de Centros Hospitalarios que ofrezcan
servicios médicos ahí donde la población lo demanda.
Esta acción ha dado como consecuencia que estas instalaciones, para
dar una mejor servicio, se les proporciona otros recursos como son la energía
eléctrica, agua potable, alcantarillado, sistemas de comunicación entre otros.
Es precisamente, el objetivo de este trabajo recepcional ser un proyecto
para dotar, a los Centros Hospitalarios de la SSA, Ver., de energía eléctrica,
mediante las instalaciones necesarias para proporcionar los servicios de
iluminación y energía en sus diferentes formas.
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C A P I T U L O I
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JUSTIFICACIÓN
La Secretaría de Salud es la dependencia del Gobierno Federal que
coordina el Sistema Nacional de Salud.
Como cabeza del Sector Salud, la SSA ordena los criterios conforme a
las facultades que le da el órgano de Gobierno para la administración pública,
establece la normatividad, concerta y dirige el Sistema Nacional de Salud así
como los planes y proyectos de las instituciones dentro del sistema del sector.
Una de las metas del Gobierno Federal es el de dotar de mejores
servicios e instalaciones y equipamiento moderno, así como instrumentos con
los últimos adelantos científicos y tecnológicos que proporcionen atención
eficiente y sirva de instrumento y apoyo a la planta de médicos, con el fin de
atender a los mexicanos de escasos recursos.
Tomando en cuenta la importancia de la energía eléctrica en un centro
hospitalario para un buen funcionamiento de los motores y alumbrado general,
se plantea la necesidad de un trabajo que busque recabar información para
seleccionar la subestación ( conductores y protecciones ) que nos brinde los
niveles de voltaje requeridos para satisfacer las necesidades eléctricas de un
centro hospitalario de una zona cálida para desarrollar sus actividades en
cualquier momento.
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NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO
Conscientes de que este trabajo puede servir de guía para realizar
proyectos de sistemas eléctricos de centros hospitalarios de la SSA., Veracruz,
Se realiza una exhaustiva investigación bibliográfica en cuanto a los
lineamientos establecidos en el reglamento de obras e instalaciones eléctricas,
así como en las normas técnicas de distribución de la Comisión Federal de
Electricidad (CFE), y las normas de la S.S.A.; con la finalidad de proporcionar un
buen suministro eléctrico.
Cabe aclarar que este trabajo únicamente cubre la exposición de los
elementos básicos que se deben tomar en cuenta para el desarrollo de un
proyecto eléctrico integral que requiere un hospital.
Se provee información suficiente para la selección y construcción de la
subestación eléctrica reductora, de los alimentadores generales, de los ductos,
adecuados para la zona de que se trate, que en nuestro caso es una zona
cálida del estado de Veracruz, de los tableros de control con los equipos de
protección y sobre todo de la iluminación que debe ser la adecuada para todas
las áreas de un hospital.
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ENUNCIACIÓN DEL TEMA
Los hospitales proyectados por la Secretaría de Salud en zonas cálidas
del Estado de Veracruz deben seguir normas específicas para que su
construcción sea similar en las regiones con este tipo de clima.
Este trabajo pretende normalizar los procedimientos a seguir, en lo
referente al proyecto y desarrollo de la instalación eléctrica, considerando desde
la acometida de la compañía suministradora del servicio eléctrico, así como la
subestación eléctrica que puede variar en cuanto al voltaje de alimentación. Los
circuitos derivados de la subestación deben ser iguales en todas las
instalaciones y las características de conductores y equipo solo deberá
cambiarse para mejorar la calidad del servicio, manteniéndose dentro de los
parámetros económicos fijados.
El sistema de alumbrado debe conservar las mismas especificaciones, y
en las salas con iluminación especial se deberá seguir las normas dictadas de
niveles de iluminación mínimos requeridos para cada área.
Para que este proyecto tenga un magnífico desarrollo, es necesario que
cuente con suficiente energía eléctrica, para un buen funcionamiento de los
motores y alumbrado general.
Lo anterior se logrará mediante una adecuada instalación y distribución
eléctrica, tomando en cuenta siempre sus protecciones y dispositivos sobre
corriente y sobre voltaje, ya que una incorrecta instalación puede ocasionar
problemas técnicos y funcionales, teniendo por lo tanto perdidas económicas
innecesarias e incluso perdidas humanas.
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EXPLICACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE TRABAJO
Con la finalidad de obtener buenos resultados este trabajo se estructura
como sigue:
Un primer capítulo donde se da a conocer la justificación del trabajo en
la cual damos una breve explicación del porque se realiza este trabajo, un
apartado donde se señala la naturaleza, sentido y alcance del trabajo, donde se
menciona el sentido, objeto y finalidad del trabajo.
En la enunciación del tema se contempla hacia donde estará enfocada y
dirigida la investigación de este trabajo.
El segundo capitulo esta conformado por:
El planteamiento del tema de investigación, la cual tiene como propósito
fundamental proporcionar la información de una manera clara y precisa que
permita conocer la forma de llevar a cabo el desarrollo del sistema eléctrico de
un centro hospitalario de la SSA, Ver. Por otra parte el marco contextual nos
detallará la ubicación exacta en donde se realiza nuestro proyecto.
Gracias a la investigación y el trabajo de campo en el Marco Teórico se
recopila información suficiente para dar a conocer de manera clara y veraz los
criterios en que se sustentará la instalación eléctrica para su correcto
funcionamiento. Así también, en el análisis crítico de los diferentes enfoques se
hace mención de los distintos puntos de vista que los autores adaptan para
elaborar y desarrollar un proyecto de instalación eléctrica de un centro
hospitalario.
En el Estudio Técnico-Económico; se realizará el costo de los
materiales del equipo, de la mano de obra y otros costos aplicando un criterio de
ingeniería que satisfaga los requerimientos de tipo económico y técnico de una
instalación eléctrica.
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Por último tenemos el capítulo 3: Las Conclusiones, Bibliografías,
Anexos y Apéndices.
Todas las sugerencias y posibles soluciones para un mejor desarrollo del
proyecto de instalación eléctrica de un centro hospitalario estarán dentro de las
conclusiones, en la Bibliografía una lista de todo el apoyo didáctico que fue
consultado para el desarrollo de este trabajo, así mismo cabe resaltar que en
los anexos y apéndices se encontrarán las tablas, formulas, simbología, normas
que son necesarias para el desarrollo y elaboración de este proyecto.
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14
DESARROLLO Y PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACIÓN
Con el fin de que este trabajo se realice de la mejor manera se indica la
estructura de como se desarrollará.
SUB–TEMA.- 1: GENERALIDADES; Describe la forma en como se
ejecutan los proyectos de construcción de edificios de Asistencia social en el
Estado de Veracruz; mencionaremos también el objeto del hospital y del
proyecto realizando un estudio de factibilidad; por último hablaremos del aspecto
técnico.
SUB–TEMA.- 2: PROYECTO DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE FUERZA;
seleccionaremos el tipo de subestación requerida para nuestro proyecto,
tomando en cuenta la mejor alternativa técnico – económico. Se determinará la
capacidad de la planta de emergencia adecuada para cubrir alguna falla
eventual de energía eléctrica sin ningún contratiempo. Se hará el estudio de
corto circuito correspondiente, por el método de porcentajes de impedancias, por
último seleccionaremos el método para el cálculo de apartarráyos y sistemas de
tierras para protección contra descargas atmosféricas, tomando en cuenta el
criterio para la instalación del sistema de pararrayos de conformidad con las
normas vigentes de la SSA.
SUB–TEMA.- 3: PROYECTO DE ILUMINACIÓN; seleccionaremos las
unidades de iluminación tomando en cuenta su colocación con respecto a la
altura de montaje y separación entre ellos, para lograr una iluminación uniforme
en toda el área, estas unidades se seleccionarán tomando en cuenta las normas
de iluminación de la SSA. Calcularemos la iluminación, utilizando el método de
cálculo de los lúmenes auxiliándonos de las tablas y formatos del manual de
westinghouse.
SUB–TEMA.-4: ESTUDIO TÉCNICO – ECONÓMICO; Se proporcionará
la lista de los materiales recomendados a utilizar en este tipo de proyectos.
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MARCO CONTEXTUAL
La situación actual del país, no ha detenido el Plan Nacional de
Seguridad Social ordenada por el Gobierno de la República. La Secretaria de
Salud sigue construyendo centros hospitalarios para prestar servicios a la
población de escasos recursos.
Este trabajo esta enfocado a los procedimientos para el desarrollo de un
proyecto eléctrico de los centros hospitalarios en zonas cálidas en el estado de
Veracruz, tomando en cuenta que tendrán una zona de influencia y atenderá
los servicios médicos de asentamientos humanos distantes a 40 km. a la
redonda.
Estos tipos de hospitales están planeados para tres turnos diarios que
atiende a los pacientes internos y a los que acuden a recibir atención médica.
Este tipo de hospitales están conformados de la siguiente forma:
1.- Patio
2.- Estacionamiento
3.- Caseta de Vigilancia
4.- Edificio Principal
Oficinas administrativas,
Encamados,
Cuarto de curaciones
Quirófano
Cuarto de Rayos “ x ”
5.- Cocina
6.- Casa de Máquinas
7.- Area para la subestacion eléctrica
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MARCO TEÓRICO:
“ PROCEDIMIENTOS PARA
REALIZAR PROYECTOS DE
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
DE CENTROS HOSPITALARIOS
DE LA S.S.A., VERACRUZ ”
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SUB–TEMA I.- GENERALIDADES
1.1 SECRETARIA DE SALUD
Para dar cumplimiento al plan nacional del sector salud, la SSA lleva
adelante el programa de construcción de edificios de asistencia social tales
como: clínicas, hospitales y centros de rehabilitación.
Este tipo de proyectos son ejecutados en forma descentralizada, es
decir, son delegados a la dirección general de los Servicios Coordinados de
Salud en los estados y en el D.F. de conformidad con el plan nacional de
descentralización que lleva adelante el Gobierno de la República. Los SES
(Servicio Estatales de Salud) en los estados, cuentan con su propia estructura
orgánica y de funciones.
La Dirección General de los Servicios Coordinados de Salud estatal,
recibe y atiende las recomendaciones superiores, quien ordena ejecutar los
estudios del proyecto hospitalario de la zona, y a su vez lo somete a aprobación
con el C. Secretario del ramo acorde con el plan nacional de desarrollo del
gobierno federal.
La Dirección General de los Servicios Estatales de Salud se
apoya en:
La Dirección de Planeación, la cual realiza el estudio de
factibilidad del proyecto.
La Dirección de Obras y Conservación, prepara los concursos de
conformidad con la ley de obras públicas.
Las empresas ganadoras son contratadas para la ejecución de la obra
civil y sus instalaciones, así como la supervisión de la misma. La Dirección de
Finanzas prepara el presupuesto y financiamiento de la obra.
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18
1.2 OBJETO DEL HOSPITAL Y DEL PROYECTO.
Este tipo de hospital, pertenece a la SSA, esta planeado para tres turnos
diarios que atiende a los pacientes internos y a los que acuden a recibir
atención médica.
Se ha proyectado con instalaciones modernas y una planta de médicos,
enfermeras y demás empleados.
Se trata de dar atención médica a quienes acuden o están internados a
causa de enfermedades; este servicio social que el Gobierno de la República
presta a los mexicanos de escasos recursos, es para proporcionarles atención
medica, y estar aptos para realizar sus actividades y reintegrarlos al núcleo
familiar.
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1.3 LOCALIZACION
El croquis de la localización comprenderá:
La manzana y las calles que la circundan, la ubicación, colonia, población
y otras referencias que faciliten su localización.
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1.4 DESCRIPCION TECNICA
El objeto de la memoria es establecer criterios básicos a nivel técnico
para la solución de los problemas de ingeniería y que regirán durante todo el
desarrollo del proyecto y ejecución de la obra eléctrica.
Todos los trabajos relativos a las instalaciones eléctricas, se sujetaran a
los requisitos mínimos de observancia obligatoria y recomendaciones de
conveniencia practica, establecidos en los reglamentos y códigos que nos rigen,
así como las especificaciones generales que aparecen en los planos, a menos
que se indique lo contrario, los equipos materiales y la calidad de trabajo
cumplirán totalmente con la Norma Oficial Mexicana ( NOM – 001 – SEDE –
1999 ), relativa a las instalaciones destinadas al suministro y uso de la energía
eléctrica publicada en el diario oficial en septiembre de 1999. La cual menciona
en el articulo 8º.- La memoria técnica comprenderá:
1.- Los datos que sirvieron de base para establecer el criterio de diseño
y que fijara la forma de operar la instalación, tales como factor de demanda de
cada alimentador principal y derivados, régimen de trabajo y tipo de servicio de
motores y soldadoras, etc.
2.- Los cálculos para la adecuada selección de la capacidad interruptiva
simétrica y nominal de las protecciones principales de la instalación.
3.- Los cálculos correspondientes al sistema de tierras para
subestaciones, considerando las tensiones de paso,contacto y red, así como la
selección de calibre y longitud del conductor de la malla.
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21
Este tipo de Proyectos deberá de contener lo siguiente:
Diagrama unifilar.
Cuadro de distribución de cargas por circuito,
Planos de planta y elevación en su caso.
Croquis de localización con relación
a las calles más cercanas
Lista de materiales y equipo por utilizar.
Memoria técnica
El Diagrama Unifilar comprenderá:
Acometida.
Subestación, en su caso, mostrando las características principales de
los equipos que la integran.
Alimentadores hasta los centros de carga, tableros de fuerza,
alumbrado, indicando su longitud en cada caso y caída de tensión
representada en por ciento.
Alimentadores y circuitos derivados, excepto los controlados desde
los tableros de alumbrado.
Tipo, capacidad interruptiva y rango de ajuste de cada una de las
protecciones de los alimentadores principales y derivados.
Calibre, tipo de material y aislamiento de los conductores activos y
neutros de los alimentadores principales y derivados.
Tipo y dimensiones de la canalización empleada en cada alimentador.
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22
EL CUADRO DE DISTRIBUCION DE CARGAS COMPRENDERA:
Alumbrado.
Número de circuito, número de lámparas, contactos dispositivos
eléctricos por cada circuito, fases a que va conectado el circuito, carga en watts
y corriente en amperes de cada circuito, calibre de los conductores, diámetro de
tubería y protección contra sobrecorriente por cada circuito, desbalanceo entre
fases expresado en por ciento.
Fuerza.
Número del circuito, fases del circuito, características de los motores o
aparatos y sus dispositivos de protección y control así como indicar a qué
circuito están conectados y el nombre de la máquina o máquinas que accionen,
calibre de conductores, diámetro de tubería o ducto y el resumen de cargas
indicando el desbalanceo entre fases expresado en por ciento.
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23
LOS PLANOS DE PLANTA Y ELEVACION COMPRENDERAN:
Localización del punto de la acometida, del interruptor general y del
equipo principal incluyendo el tablero o tableros generales de distribución.
Localización de centros de control de motores, tableros de fuerza, de
alumbrado y contactos y de concentraciones de interruptores.
Trayectoria horizontal y vertical (cuando ésta exceda de 4 metros) de
alimentadores y circuitos derivados, tanto de fuerza como de alumbrado
identificando cada circuito, e indicando su calibre y canalización, localización de
motores y equipos alimentados por los circuitos derivados, localización de los
arrancadores y sus medios de desconexión, localización de contactos y
unidades de alumbrado con sus controladores identificando las cargas con su
circuito y tablero correspondiente.
Localización, en su caso, de áreas peligrosas indicando su clasificación
de acuerdo a las normas técnicas de instalaciones eléctricas.
Si en el proyecto existen puntos que puedan dar lugar a diferentes
interpretaciones se detallará la información pertinente, como por ejemplo en los
casos de concentración de interruptores, derivaciones de alimentadores
principales, etc.
Voltaje de Distribución.
Acometida CFE: ( 13,200, 23,000, 34,500 )Volts, 3 fases.
Voltaje de Utilización.
Para la correcta operación de los equipos de conjunto y en general, tanto
del alumbrado, como de contactos y fuerza, se tendrán los siguientes niveles de
tensión:
Alumbrado, contacto, motores fraccionarios: 127 volts, 1 fase.
Potencia: 220 volts, 3 fases.
Tableros: 220/127 volts, 3 fases, 4 hilos.
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24
Canalizaciones.
a) Tubos conduit.- Indicar tipo de material, espesor de la pared,
recubrimiento, diámetro nominal y si es flexible o rígido.
b) Ducto metálico con tapa.- indicar el área o sección transversal del
ducto.
c) Charolas.- Anotar tipo de material y ancho de la charola y dibujar
detalle del acomodo de los cables en cada tramo.
Las canalizaciones serán cédula 40.
Conductores Eléctricos.
Indicar calibre, tipo de material, clase de aislamiento y tensión en volts,
mencionando si el cable o alambre, así como el tipo y material de sus cubiertas
y si cuenta con pantallas semiconductoras.
Magnitud del Proyecto.
El proyectista de las instalaciones eléctricas deberá obtener toda la
información que se requiera para la total solución de los diversos problemas del
proyecto para su desarrollo; en el proyecto se debe considerar la magnitud de la
obra, distancias, espacios, con el propósito de proyectar gráficamente en los
planos todas las canalizaciones de los alimentadores generales del sistema
eléctrico, tanto de la acometida de C.F.E. como de alta y baja tensión. La
ubicación de la Subestación eléctrica, así como los tableros o centros de carga
para baja tensión, la planta de emergencia y sus accesorios, debe observar al
tipo de terreno, también el medio ambiente que nos rodea tanto en el interior
como en el exterior, verificar que no haya exceso de humedad, suelo rocoso,
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25
obstrucción con otras instalaciones, es decir; ubicar y localizar los registros,
canalizaciones y bancos de ductos y los equipos a utilizar en el proyecto.
Coordinación con otras Instalaciones.
Para desarrollar el proyecto, el ingeniero proyectista sostendrá reuniones
de coordinación con los demás ingenieros encargados de proyectos:
arquitectónico, de obra civil, hidrosanitaria, aire acondicionado e instalaciones
de casa de maquinas, sonido, teléfonos, intercomunicación y señalización,
sistema de tierras para protección de las descargas atmosféricas, quienes
serán convocados a reuniones de trabajo técnico, con el objeto de normar
criterios de carácter técnico y se establezcan compromisos, para el intercambio
de datos.
Es importante señalar que en estas reuniones de carácter técnico que
serán conducidas por el director de la obra, que dirigirá y tomará los acuerdos a
que se lleguen.
Revisión del Anteproyecto.
El anteproyecto del sistema eléctrico, es objeto de una rigurosa revisión
por parte de los ingenieros de la oficina de instalaciones y equipos de la SSA
verifican el contenido de la memoria técnica – descriptiva y de cálculos, así
como niveles de iluminación, distribución de los circuitos, trayectorias de las
tuberías y diámetros, control de las unidades de iluminación, ubicación de
tableros y forma de montaje, ubicación y altura de contactos y apagadores,
salidas especiales para rayos “ x ” esterilizadores, distancias, montaje de
unidades de iluminación, interior y exterior, características de los conductores
eléctricos, centros de carga, arrancadores, marcas, capacidad, tamaño y tipo de
20
26
registros, sistema de tierras, tipo de motores y marca, voltaje, características de
la subestación compacta y el transformador o del tipo pedestal, ( se seleccionó
una subestación de tipo pedestal ) planta de generación eléctrica, sistema de
tierras y revisión de la obra civil eléctrica.
Instalaciones Exteriores.
Estas son las comprendidas dentro del área exterior, como son:
acometida, subestación tipo pedestal, alumbrado de exterior en poste, registros,
ductos, conductores, contactores, unidades de iluminación, proyectores,
fotoceldas, de conformidad con la NOM.
Casa de Máquinas.
La casa de máquinas será objeto de estudio en reunión técnica con el
director de la obra y los ingenieros que intervienen en los demás proyectos de
los sistemas electromecánicos, donde se tomara en cuenta la ubicación del
equipamiento como son: caldera, planta de emergencia, compresores,
hidroneumático, equipo de bombeo. Se revisaran las dimensiones de los
equipos, altura ,ductos, registros, capacidad en HP o KW , tensión de
operación, números de fases y ubicación.
Instalaciones Hidrosanitarias.
Trayectorias de alimentación de agua potable, agua caliente, vapor,
retornos de agua caliente y vapor, aguas negras, gas domestico, gases
medicinales, trayectorias horizontales, verticales y exteriores, ubicación de la
cisterna, el tanque de combustible, manifold, etc.
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27
Acondicionamiento del Aire.
Enfriadores, equipos de bombeo para el agua helada y torres de
enfriamiento.
Cuartos de equipos con unidades manejadoras, condensadores y
ventiladores.
Trayectoria y dimensiones de ductos horizontales y verticales.
Rejillas de extracción, difusores, ventiladores de techo, etc.
En todos los equipos se deben indicar capacidad en HP o KW, tensión
de operación, numero de fases y ubicación.
Telecomunicaciones.
Trayectorias exteriores, interiores, horizontales y verticales.
Conmutador telefónico o central de comunicaciones.
Antenas, señalización en azoteas.
Salidas de teléfonos, registros, bocinas y controles de volumen.
Obligaciones de las Oficinas de Guías Mecánicas.
Por medio de esta oficina se le proporcionaran al proyectista de
instalaciones eléctricas los requerimientos de alimentación eléctrica en los
locales especializados de equipo de rayos “ x ” y esterilización.
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28
SUB – TEMA 2.- PROYECTO DEL SISTEMA ELECTRICO
DE FUERZA.
CONSIDERACIONES GENERALES PARA REALIZAR EL
PROYECTO DE FUERZA.
En la elaboración de un sistema de fuerza, deben tenerse siempre
presentes ciertas consideraciones para la aplicación de la energía eléctrica,
como son: aspecto de tipo técnico, económico, de seguridad, prever
aumentos futuros, etc.
CONSIDERACIONES TECNICAS:
Caída de tensión.
Para una operación satisfactoria es importante contar con una buena
regulación de tensión, que alargue la vida y no afecte la operación correcta de
los equipos eléctricos.
FLEXIBILIDAD DEL SISTEMA.
El diseño del sistema, deberá ser tal que permita posibles cambios
futuros, esto es, pensar que el sistema no será permanente, sino que permita
futuras expansiones del sistema por aumentos en la carga de la planta y sus
repercusiones en factores tales como: Voltajes, capacidad de los equipos,
espacio para equipo e instalaciones adicionales, etc.
23
29
Como consecuencia de que toda industria tiene su finalidad de
progreso, es obvio que ese progreso se vea reflejado en un incremento del
equipo eléctrico, como también en el consumo energía, para lo que es
recomendable, tener en mente cuando se calcula una instalación, seleccionar
alimentadores con cierto margen de holgura para satisfacer estos fines, así
como también podría ser que la instalación del conduit fuera sobrado y los
tableros de distribución deberán en igual forma tener circuitos extras como
reservas de estos aumentos futuros.
Simplicidad de operación.
El sistema debe operar en la forma más simple posible, tanto en
condiciones normales como en situaciones de emergencia.
CONSIDERACIONES ECONOMICAS:
Pérdidas de energía por resistencia.
Como ya es conocido, en todo circuito es aplicable la Ley de Joule, la
cuál nos dice que “ Las pérdidas de energía eléctrica en los conductores, son
directamente proporcionales al producto de sus resistencias por el cuadrado de
la corriente que conducen “ es decir, P = I2 R, por lo que posiblemente, sea
mas económico hacer una inversión inicial mayor que en un plazo corto se
amortice, con el fin de aumentar la sección de los conductores reduciendo
como consecuencia, su resistencia; esto produciría una disminución en el
consumo de la energía eléctrica, sobre todo, este tipo de consideraciones
deberán hacerse para casos en que los equipos trabajen casi en forma
continúa.
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30
CONSIDERACIONES BASICAS PARA EL ANTEPROYECTO
DE FUERZA
Análisis de las cargas actual y futura.
Naturaleza
Magnitud
Localización
Características del suministro de energía eléctrica.
Voltaje, fases, frecuencia.
Capacidad interruptiva en MVA.
Acometida área
Costo de energía
Centros de carga, considerando los siguientes criterios.
Niveles de tensión
Motores grandes
Agrupar por zonas
Agrupar por función
Niveles de tensión.
Cuando se requieren diferentes niveles de tensión en una instalación
eléctrica industrial, las cargas son agrupadas de acuerdo a estos niveles.
Motores grandes.
Normalmente influyen en los niveles de tensión escogidos. Se debe
considerar la fluctuación de la tensión durante el período de arranque.
25
31
Agrupar por zonas.
De acuerdo al arreglo que se tiene de las cargas, estas son agrupadas
también por zonas, ya que de no hacerse así, se tendrían costos muy altos de
la instalación, debido a las distancias que tendrían del centro de carga a las
cargas.
Agrupación por función.
Hay cargas que se pueden conectar directamente a un tablero de
distribución. Mientras que otras requieren de dispositivos adicionales para su
operación ( motores ) y que generalmente se conectan a centros de control
de motores.
26
32
CENTRO DE CONTROL DE MOTORES ( CCM )
Un centro de control de motores es esencialmente un tablero que se usa
para montar las componentes del alimentador de los motores y de sus circuitos
derivados. No necesariamente todas las componentes se deben incluir en el
centro de control, por ejemplo, la protección del alimentador se puede instalar
en el tablero principal, o bien la estación de botones se puede localizar en algún
lugar más conveniente.
El centro de control de motores tiene las siguientes
ventajas:
* Permite que los aparatos de control se alejen de lugares peligrosos.
* Permite centralizar el equipo en el lugar más apropiado.
* Facilita el mantenimiento y el costo de la instalación es menor.
Para diseñar el centro de control de motores se debe tener en cuenta la
siguiente información:
1) Una lista de los motores que estarán contenidos en el C.C.M.,
indicando para cada motor:
Potencia en HP ó KW
Voltaje de operación.
Corriente nominal a plena carga.
Forma de arranque (Tensión plena o Tensión reducida).
Si tiene movimiento reversible.
Lámparas de control e indicadoras.
2) Un diagrama unifilar simplificado de las conexiones de los motores
indicando la información principal referente a cada uno.
27
33
3) Tomando como referencia los tamaños normalizados para centros
de control de motores, se puede hacer un arreglo preliminar de la
disposición de sus componentes, de acuerdo con el diagrama unifilar, y
considerando ampliaciones futuras.
Las especificaciones principales para un centro de control de motores,
son las siguientes:
Características del gabinete y dimensiones
principales.
Generalmente son del tipo auto soportado de frente muerto para
montaje en piso con puertas al frente para permitir el acceso al
equipo.
Arrancadores.
Normalmente son del tipo magnético, con control remoto y/o local
por medio de botones y elementos térmicos para protección de los
motores.
Interruptores.
Por lo general son del tipo termomagnético en caja moldeada de
plástico con operación manual y disparo automático y que pueden
ser accionados exteriormente por medio de palancas.
Frecuentemente se instala para cada motor una combinación de
interruptor y arrancador.
Barras de conexiones.
Cada centro de control de motores tiene sus barras alimentadoras
que son normalmente de cobre electrolítico.
28
34
ALIMENTADORES
Alumbrado y contactos Fuerza
Cálculo de la carga
Selección de calibre del
conductor
Por corriente Por caída de tensión
Protección contra sobre
corriente
35
CIRCUITO DERIVADO
Alumbrado y contactos
Selección de calibre del
conductor
Por
corriente
Por caída de
tensión
Protección contra sobre
corriente
Fuerza
Motores Regulación de
la tensión
Protección contra sobre corriente
Protección contra sobre carga
Selección del control
36
Generalidades.
Para la instalación eléctrica de motores eléctricos se contemplan
diferentes tipos de controles en el arranque, estos controladores son del tipo
electromagnético tradicionales, y se siguen usando en la industria y en general
ya que seria muy alto el costo si son sustituidos por los sistemas de control de
circuitos lógicos o electrónicos de estado sólido.
Formas de control electromagnéticos:
Arrancador magnético combinado tipo “ A ” con ITM Interruptor
Termomagnético, arranque del motor a través de la línea.
MOTORES.
Desde el punto de vista técnico, el desarrollo de los motores eléctricos
hasta nuestros días, ha sido notable, por los avances logrados en la ingeniería
de las máquinas eléctricas, y las tecnologías de nuevos materiales.
Los motores se clasifican por:
Caballos de fuerza ( HP ), revoluciones por minuto ( RPM ) y voltaje
de operación.
29
37
Elementos de circuitos de alimentación de un motor.
El circuito eléctrico más sencillo es el controlado desde el tablero de
distribución en donde se localiza el interruptor termomagnético, este desconecta
el motor y el control de los conductores principales de la línea, este debe tener
protección contra fallas de corto circuito, se usan generalmente interruptores de
navajas con fusibles o interruptores termomagnéticos.
Arrancador:
Se compone de un contactor y de un relevador de sobrecarga en una
sola caja.
El contactor efectúa las funciones de conectar y desconectar manual o
magnéticamente el circuito de alimentación al motor.
Accesorios:
Los arrancadores manuales no requieren dispositivos auxiliares para su
operación, pero los arrancadores magnéticos requieren el uso de botones, o de
dispositivos piloto tales como:
Interruptor de flotador de tiempo de límite o reveladores de control.
Los dispositivos de tiempo tienen el rango de tiempo de: 0.1 segundos a 30
segundos y de 10 a 180 segundos.
El arrancador magnético a tensión plena o tensión reducida, contiene los
elementos térmicos que protegen contra sobrecargas y están colocados en el
relevador. La bobina de control que conecta y desconecta a la línea del motor y
que lo protege contra la caída de tensión desconectándolo.
La estación de botones, sirve como control remoto para arrancar o parar
el motor desde cualquier distancia remota.
.
30
38
2.1 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL CALCULO Y
SELECCIÓN DE LOS CONDUCTORES DE CIRCUITOS
DERIVADOS Y ALIMENTADORES DEL SISTEMA FUERZA, ASI
COMO LA DETERMINACION DE SUS PROTECCIONES.
CONDUCTORES.
Los conductores eléctricos, son aquellos materiales que ofrecen poca
oposición o resistencia al paso de la corriente eléctrica por o a través de ellos.
Dentro de las instalaciones eléctricas, el elemento fundamental es el
conductor, ya que es a través de el que se hará llegar la energía eléctrica hasta
los equipos y aparatos receptores. Todos los metales son buenos conductores
de la electricidad, sin embargo, unos mejores que otros, los más usados en las
instalaciones eléctricas son de cobre ( Cu ) o de aluminio ( Al ), debido a su
buena conductividad y comercialmente no tienen un costo elevado, ya que hay
otros que tienen un alto costo que hace antieconómicos su utilización en
instalaciones eléctricas, a un cuando tienen mayor conductividad.
Por lo antes expuesto es necesario tener conocimiento de las fórmulas
correspondientes a los 4 sistemas para el suministro de energía eléctrica; para
la interpretación de dichas fórmulas se dan a continuación las literales
empleadas.
W = Potencia, carga por alimentar, o carga total instalada expresada
En Watts.
En = Tensión o voltaje entre fases y neutro expresado en Volts.
Ef = Tensión o voltaje entre fases en Volts.
I = Corriente en Amperes por conductor.
COS = Factor de potencia.
31
39
1 / 50 a 60 centígrados a temperatura ambiente, resistividad del cobre en
ohms / m / mm2.
L = Distancia expresada en metros de la toma de corrientes, hasta el
centro de cargas.
S = Sección transversal o área de los conductores eléctricos expresada
en mm2.
e = Caída de tensión entre fase y neutro.
Ef = Caída de tensión entre fases.
e% = Caída de tensión en tanto por ciento.
CORRIENTE I.
W
2H, 1F .- I = ------------------------ = Amps. A.P.C
127 x 0.9
W
3H, 2F .- I = ------------------------ = Amps. A.P.C
220 x 0.9
W
3H, 3F .- I = ------------------------ = Amps. A.P.C
1.73 x Vt
(cuando las cargas parciales son 100 % resistivas)
W
3H, 3F .- I = -------------------------- = Amps. A.P.C
1.73 x 220 x 0.9 x n
(cuando las cargas parciales son inductivas)
W
4H, 3F, 1N .- I = -------------------------- = Amps. A.P.C
3 x 220 x 0.9
I3 (interruptor) = Amps. A.P.C. x 1.25 = Capacidad Nominal
32
40
ART. 430 Parte B. CIRCUITO DERIVADO
CIRCUITO DERIVADO
Alumbrado y contactos
Selección de calibre del
conductor
Por
corriente
Por caída de
tensión
Protección contra sobre
corriente
Fuerza
Motores Regulación de
la tensión
Protección contra sobre corriente
Protección contra sobre carga
Selección del control
41
El circuito derivado es el conjunto de los conductores y demás elementos
de cada uno de los circuitos que se extienden después del ultimo dispositivo de
protección contra la sobre corriente ( en donde termina el circuito alimentador )
hasta la parte final de la instalación eléctrica para alimentar a los apartarrayos
receptores ( salida de las cargas ).
Cada circuito derivado debe estar protegido contra sobre corriente, por
medio de elementos fusibles o por medio de interruptores termomagnéticos, los
primeros se localizan en los interruptores sencillos sobre una base de porcelana
o en los interruptores de seguridad y los segundos se localizan en los tableros
conocidos como centros de carga, tableros de alumbrado y distribución, etc.
El objeto principal de los circuitos derivados, es dividir la carga total
conectada en diferentes partes, para que cuando ocurra un corto circuito en un
derivado, no se interrumpa el servicio en los restantes porque tienen protección
individual.
CALCULO DE LA INSTALACION DE FUERZA MOTORES
CALCULO DEL CIRCUITO DERIVADO ( MOTOR )
METODOS PARA DETERMINAR EL CALIBRE DEL CONDUCTOR
QUE ALIMENTA A UN MOTOR (ART.430-22)
a) Por capacidad de corriente (Ampacidad).
1.- Se calcula la corriente en Amperes, a partir de la Ley de Watt, o bien
se toma de la placa de datos del propio motor, y este valor se le
denomina Corriente Nominal (In).
34
42
2.- Se le agrega a la corriente nominal (In), por lo menos, el 125% de
dicho valor de acuerdo al articulo 430-22 (a) de la Norma Oficial
Mexicana NOM – 001 – SEDE – 1999.
I = 1.25 (In)
3.- Se aplica el factor de agrupamiento, el cual se toma de acuerdo al
articulo 310-15 (8a) de la NOM.
4.- A la nueva corriente, se le aplica el factor de temperatura el cual, se
toma de la tabla 310 – 16 de la NOM.
5.- Cuando ya se han aplicado estos factores, a la corriente resultante,
se le llama Corriente Corregida (Ic). Ya que tenemos esta corriente, se
consulta a la tabla 310–16 de la Norma Oficial Mexicana NOM – 001 –
SEDE – 1999 ( de aquí en adelante; solo mencionaremos NOM ) y
se selecciona el calibre del conductor adecuado que deberá de
instalarse.
Por Caída de Tensión:
6.- Si la distancia L del circuito del motor, es considerable ( 60 Mts. o
mas para circuitos de fuerza ), se calcula el conductor, por Caída de
Tensión, seleccionándose el que salga mayor.
EJEMPLO:
Calcular el conductor de un Motor para un elevador de 15 HP
( 12,860 Watts )
Motor para un elevador.
El motor eléctrico de conformidad con la norma, este debe estar
controlado y protegido desde el tablero de distribución con un circuito
independiente.
35
43
En este caso tenemos el circuito Z 7, 8, 9 que alimenta un motor de 15
HP; 3 fases a 220 Volts, factor de potencia = 0.9, una eficiencia de 0.9 y una
longitud de 15 m. En una zona cuya temperatura es de 32 C.
MOTOR DEL ELEVADOR
SOLUCION POR CAPACIDAD:
1.- Aplicando la ley de watt, calculamos la Corriente Nominal ( In )
Fórmula: W Donde : In = Corriente Nominal
In = ------------------------ C.P. = Caballos de Potencia
Ef x /3 x F.P. x M Ef = Voltaje entre fases
F.P. = Factor de potencia
M = Eficiencia del Motor.
Sustituyendo Valores:
12,860 12,860
In = ------------------------------- = ------------------ = 41.71 Amps.
220 x 1.73 x 0.9 x 0.9 308.28
In = 41.71 Amps.
Z 1,2,3
3P x 125A. 3 - 6 THW,
AWG. ARRANCADOR
MAGNETICO TIPO LCG -1
S.T. B 70 T-13 mm
MOTOR 15 HP, 3F,
220 V., F.P.= 0.9
M = 0.9 INT. TERMOMAGNETICO
36
44
2.- Se le agrega el 125 %
De acuerdo al art. 430 – 22 (a) de la NOM. Calculamos;
I = 1.25 x In
I = 1.25 x 41.71
I = 52.13 Amp.
3.- De acuerdo al art. 310-15 (8a) de la NOM.
Para 4 conductores en un solo tubo, la capacidad se afecta al 80 % de lo
indicado.
Por lo tanto corriente corregida = Ic = 52.13 Amp.
Consultando la tabla 310-16 de la NOM para conductores del tipo THW.
Para conducir esta corriente se selecciona un conductor calibre No. 6
AWG, de sección S = 13.300 mm2 que tiene una ampacidad de 65 Amp. , el ira
alojado en tubo conduit de 13 mm.
CALCULO POR CAIDA DE VOLTAJE
Debido a que la distancia del circuito es menor de 60 metros, (L=15 mts),
no se calcula.
Seleccionamos el conductor por capacidad: Cable THW – 6 AWG de
sección S = 13.300mm2 que tiene una ampacidad de 65 Amp., Que ira
alojado en tubo conduit de 19 mm.
Una vez seleccionado el calibre del conductor, se hace el calculo por
caída de tensión, cumpliendo con lo establecido por la NOM.
Para verificar que con el conductor seleccionado no se tendrán
problemas de regulación de Tensión.
37
45
Para el calibre No. 6 AWG S = 13.300 mm2
2LI % e =---------- En S
DONDE :
% e = Porcentaje de caída de tensión
L = Longitud del conductor en metros. ( m )
S = Sección del conductor (mm).
En = Voltaje al neutro ( Volts )
2 x 15 x 41.71 % e =------------------------ 220 x 13.300
% e = 0.42
e = 0.42 % ( No rebasa el valor máximo permitido del 3 % )
Se comprueba que con el conductor seleccionado no se tendrá problemas por
caída de tensión, de esta manera se cumple con lo establecido por la NOM.
Determinación de la protección contra sobre corriente, de acuerdo al
artículo 430-31, capacidad o ajuste del dispositivo para un solo motor.
46
a) En el caso de fusibles sin retardo de tiempo o de interruptores
automáticos del tipo de tiempo inverso, su capacidad o ajuste no debe
ser mayor que el 400 % de la corriente a plena carga del motor.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA SOBRE CARGA
( ELEMENTO TERMICO )
MOTOR DE 15 H.P.
I et = In x 1.15 ( Art. 430-31 )
DONDE :
I et = Corriente del elemento térmico
In = Corriente Nominal
et = 41.71 x 1.15
et = 48 A.
Utilizando la tabla del fabricante marca Square – D en la selección del
arrancador magnético y de los elementos térmicos, la tabla de selección nos da
la clase de arrancador y los elementos térmicos a utilizar, es decir, el equipo de
control y protección será: arrancador magnético tipo LCG –1 con dos
elementos térmicos B70.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO
( INTERRUPTOR INDIVIDUAL )
Motor 15 HP In = 41.71 A.
Int. = In + 2In= 3 In
Int. = 41.71 x 3 = 125.13 A.
38
47
En el proyecto seleccionamos un interruptor termomagnético de 150
Amps de la marca Square – D, con capacidad interruptiva de 2,000 Amps. , en
este caso será de KA, con marco tipo NEMA 1 Square- D Cat. FA 100 Se
selecciona un interruptor de navajas de 3P X 200 A. Con fusibles de 150 A. ó
interruptor termo- magnético de 150 A.
EJEMPLO # 2
Un motor de 7.5 H.P., 220 V, 3F, 0.9 de eficiencia y 0.9 F.P. se va a
instalar a 10 mts. de distancia del tablero de distribución en una zona cuya
temperatura es de 32 C y el tubo de alimentación lleva en total 4 conductores
iguales.
MOTOR A. ACONDICIONADO
LEY DE WATT.
1.- Fórmula: 6,577 6,577
In = --------------------------------- = -------------- = 21.33 Amps. 220 x 1.73 x 0.9 x 0.9 308.28 In = 21.33 Amps. 2.- Se le agrega el 125 %; de acuerdo al Art. 430-22 (a9) de la NOM
Z 7,8,9
3Px70A. 3-10 THW,
AWQ. ARRANCADOR
MAGNETICO TIPO LCG-3
S.T. B36 T-64mm
MOTOR 7.5 HP, 3F,
220 V., F.P.=0.9
M=0.9 INT. TERMOMAGNETICO
39
48
I = 1.25 In
I = 1.25 x 21.33
I = 26.66 Amps.
Por lo tanto: I corregida = Ic = 26.66 Amps. 27 Amps.
Entrando a las tablas 310-16 de la NOM para conductores del tipo THW
Cable – TW 10 – AWG, S = 5.260 mm2
Cálculo Por Caída de Voltaje
Debido a que la distancia L = 10 mts. es menor de 60 mts. no se realiza el
cálculo por caída de voltaje.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA SOBRE CARGA
( ELEMENTO TERMICO )
Motor : 7.5 H.P. In = 21.33 Amps.
I et = In x 1.15 ( Art. 430 –31 )
DONDE :
I et = Corriente del elemento térmico
In = Corriente Nominal
et = 21.33 x 1.15
et = 24.52 A.
Utilizando la tabla del fabricante marca Square – D en la selección del
arrancador magnético y de los elementos térmicos, la tabla de selección nos da
la clase de arrancador y los elementos térmicos a utilizar, es decir, el equipo de
40
49
control y protección será: arrancador magnético tipo LCG-3 con dos elementos
térmicos B36.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO
( INTERRUPTOR INDIVIDUAL )
Motor 7.5 HP In = 21.33 A.
Int. = In + 2In= 3 In
Int. = 21.33 x 3 = 63.99 A.
Se selecciona un interruptor de navajas de 3P X 70 A. Con fusibles
de 70 A. ó interruptor termo magnético de 70 A.
Bajo el mismo criterio se calcularan los calibres de los conductores de
todos los conductores de los circuitos derivados. De c/u de los motores con sus
respectivos interruptores de navajas o termo magnéticos.
41
50
PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL ALIMENTADOR
DEL SISTEMA DE FUERZA ( MOTORES )
Se le llama alimentador al conjunto de conductores y demás elementos
de un circuito, en una instalación de utilización que se encuentra entre el medio
principal de desconexión de la instalación y los dispositivos de protección contra
sobres corrientes de los circuitos derivados.
A continuación se efectúa el cálculo de los calibres, los conductores del
alimentador principal a 4 hilos cumpliendo con los artículos 430-24, 430-26, de
la NOM.
Artículo 430 – 24 Calibre de los Conductores
“ Los conductores de los circuitos alimentadores deben tener una
capacidad de corriente no menor que la correspondiente a la carga por servir “.
Independientemente de lo anterior, el calibre de los conductores
alimentadores no debe ser menor que la correspondiente al No. 10 AWG.
Artículo 430-26 Calculo de la Demanda Máxima
42
51
“ La demanda máxima en un circuito alimentador puede determinarse
sumando las cargas de los circuitos derivados que estarán abastecidos por el,
afectados por los factores de demanda ”.
PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL CALIBRE DEL
ALIMENTADOR DE LOS MOTORES
a) Por Capacidad de Corriente ( Ampacidad ).
1) Se le calcula la corriente en Amperes de cada uno de los motores, a partir
de la Ley de Watt, o bien se toma de la placa de datos de cada motor, y a
este valor se le denomina Corriente Nominal (In).
2) Se suman las corrientes nominales (In) de todos los motores y a este valor,
se le denomina Corriente Nominal del Circuito.
3) A la corriente nominal del circuito se le agrega por lo menos, el 125 % de la
corriente nominal de motor mayor del grupo ( Artículo 430-24 de la NOM. )
I = 1.25 ( In motor mayor) + In (otros motores)
4) Se le aplica el factor de agrupamiento, el cual se toma de acuerdo al articulo
310-15 (8a) de la NOM.
DATOS PRINCIPALES :
Voltaje = 220 Volts
Carga :
Motor de 15 H.P. ( ELEVADOR ) = 12,860 Watts
Motor de 15 H.P. ( ELEVADOR ) = 12,860 Watts
43
52
Motor de 7.5 H.P. ( A. ACOND. ) = 6,577 Watts
Motor de 7.5 H.P. ( A. ACOND. ) = 6,577 Watts
Motor de 5 H.P. ( QUIROFANO ) = 4,490 Watts
Motor de 5 H.P. ( SIST. DE BOMBEO ) = 4,490 Watts
Motor de 3 H.P. ( SIST. DE HIDRON. ) = 2,726 Watts
Motor de 2.5 H.P. ( S. EXTRAC. ) = 2,290 watts
Carga Total = 60.5 H.P. = 52,870 WATTS.
M = 0.9
F.P. = 0.9
El factor de demanda se considera unitario para que así se compense
con el factor de reserva.
W = 52,870 x 1
W = 52,870 Watts
Para el cálculo de la corriente del circuito alimentador se hará con la
fórmula para un sistema trifásico a 3 hilos, tenemos:
W 52,870
I = -------------------------- = --------------------------
1.73 X Vf x f.p. x M 1.73 x 220 x 0.9 x 0.9
I = 171.49 Amps.
Tomando en cuenta el articulo 430-24 de la NOM., Calculamos:
I = 1.25 (in motor) + In motores
Corriente Nominal del motor mayor = 41.71
Suma de la corriente nominal de los motores menores = 129.75
Por lo tanto:
I = 1.25 ( 41.71 ) + ( 129.75 )
44
53
I = 181.88 Amps.
Cumpliendo con lo dispuesto por la NOM. , a la corriente calculada le
aplicaremos un factor de corrección por temperatura ambiente. Para una
temperatura ambiente de 31-40 C se determina un factor de temperatura del
82% de acuerdo a la tabla 310-16 de la NOM.
Ica 181.88
Icat = -------------- Icat = ---------------------
FT 0.82
Icat = 221.80 Amps.
Consultando la tabla 310-16 de la NOM para conductores del tipo THW.
Seleccionamos un conductor por capacidad calibre 4/0 AWG. Con una
ampacidad de 230 Amperes de sección S = 107.20 el cual ira alojado en un
tubo conduit de 51 mm.
Una vez seleccionado el calibre del conductor, se hace él calculo de
caída de tensión cumpliendo con lo establecido por la NOM. ; para verificar que
con el conductor seleccionado no se tendrán problemas de regulación de
tensión.
Para el calibre THW – 4 / 0 AWG. S = 107.20 mm2
2LI 2 X 45 X 221.80
% e = ----------------- % e = -------------------------------
En x S 220 x 107.20
% e = 0.94
e = 0.94 % ( no rebasa el valor máximo permitido el 3 % )
45
54
Con este valor obtenido se comprueba que con el conductor
seleccionado no se tendrán problemas de regulación de tensión cumpliendo por
lo establecido por la NOM.
PROTECCION DEL CIRCUITO ALIMENTADOR
De acuerdo al artículo 430-31el cual especifica los dispositivos de sobre
carga destinados a proteger a los motores, a los aparatos para el control de los
mismos y a los conductores de los circuitos derivados que los alimentan, contra
el calentamiento excesivo debido a sobrecargas y fallas en el arranque. Una
sobre carga de un aparato eléctrico, origina una sobre corriente que si persiste
por un tiempo prolongado, puede dañar o calentar peligrosamente el aparato.
Esto no incluye a los cortos circuitos ni a las fallas a tierra.
a) El dispositivo de sobre corriente de un circuito alimentador. Que abastezca
a varios circuitos derivados debe tener una capacidad o ajuste que no
exceda de la capacidad o ajuste del dispositivo de protección contra corto
circuito o fallas a tierra del circuito derivado, correspondiente al motor de
mayor de mayor frecuencia, mas las sumas de las corrientes a plena carga
de lo motores de los demás circuitos derivados.
Considerando un 150 % de la corriente a plena carga del motor mayor. Es
decir:
IA = Ipc x 1.5
IA = 41.71 x 1.5
46
55
IA = 62.56 Amps.
I = Arranque (motor mayor) + Ipc (otros motores)
I = 62.56 + 120.91
I = 183.47 Amps.
Se usara un Interruptor Termomagnético de 3P x 200 Amps.
CALCULO DEL CIRCUITO DERIVADO DEL SISTEMA DE
INSTALACIONES ESPECIALES
Artículo 210 – 19 a) Los conductores de los circuitos derivados deben
tener una capacidad de conducción de corrientes no – menor a la carga máxima
que alimentan.
Datos:
Carga : 20,000 Watts
EJEMPLO 1:
Calcular el conductor para el cuarto de rayos X:
Carga : 20,000 Watts Correspondiente al circuito x 1-2-3 con una
longitud de 50 m. Cuyo conductor pasara por un área aproximada de 32 C y
en total llevara 6 conductores en el tubo conduit. Considerando un factor de
potencia de 0.9.
Aplicamos la Ley de Watt:
W
In = -------------
47
56
V x f.p.
Sustituyendo :
20,000
In = -------------- In = 101 A.
220 x 0.9
Con la corriente nominal seleccionamos un interruptor de navajas de
3p x 200 A. con fusibles de 150 Amperes. , o un interruptor termomagnético 125
Amperes.
Para 6 conductores en un mismo tubo se determina un Factor de
Agrupamiento del 80 %
Ic 101
Ica =------ Ica = ----------
f.a. 0.8
Ica = 126.25 Amps.
Para una temperatura ambiente 31 a 40 grados centígrados en la tabla
310-16 de la NOM. Se determina un factor de temperatura del 82 %.
Ica 101
Icat = ------ Icat =----------
f.t. 0.82
I cat = 123.17 Amps.
Consultando la tabla 310-16 de la NOM para conductores del tipo THW
48
57
Para conducir esta corriente seleccionamos un conductor calibre 2 de
sección S = 33.620 tipo THW 75 C que tiene una ampacidad de 115 Amps.
el cuál ira alojado en un tubo de 101 mm.
Una vez seleccionado el calibre del conductor se hace el cálculo de caída
de tensión cumpliendo con la NOM. Para verificar que con el conductor, no se
tendrán problemas de regulación de tensión.
Para el calibre THW – 2 AWG.
S = 33.620 mm2
2LI 2 X 50 X 123.17
% e = ---------- % e = ----------------------------
En x S 220 X 33.620
123.17
% e = ---------------
7396.4
% e = 1.6 = e = 1.6 % ( no rebasa el valor máximo del 3 % )
Con este valor obtenido se comprueba que con el conductor
seleccionado no se tendrá problemas por caída de tensión, cumpliendo con lo
establecido por la NOM.
Conductor seleccionado calibre THW – 2 AWG
SELECCIÓN DE LA PROTECCIÓN
Selección de la Protección Artículo 210 – 20.
49
58
Los conductores de circuitos derivados y equipos deben estar protegidos
mediante dispositivos de protección contra sobre corriente.
La protección ( interruptor de navajas ), se calcula considerando la
corriente nominal: In = 101 A.
Se selecciona un interruptor de navajas 3p x 200 con fusibles de
110 Amps.
EJEMPLO 2:
Calcular el conductor para El área de esterilización con una carga de
10,000 Watts: Correspondiente al circuito x 4-5-6 con una longitud de 40 m.
Cuyo conductor pasara por un área aproximada de 32 C y en total llevara 4
conductores en el tubo conduit. Considerando un factor de potencia de 0.9.
Aplicamos la Ley de Watt:
W
In = -------------
V x f.p.
Sustituyendo :
10,000
In = -------------- In = 50.50 Amps.
220 x 0.9
Para 4 conductores en un mismo tubo se determina un Factor de
Agrupamiento del 80 %
50
59
Ic 50.50
Ica =------ Ica = ----------
f.a. 0.8
Ica = 63.12 Amps.
Para una temperatura ambiente 31 a 40 grados centígrados en la tabla
310-16 de la NOM se determina un Factor de Temperatura del 82 %.
Ica 63.12
Icat = ------ Icat =----------
f.t. 0.82
Icat =76.97 Amps. 77 AMPS.
Para conducir esta corriente seleccionamos un conductor Calibre 4
AWG. de sección S = 21.150 tipo THW 75 C que tiene una ampacidad de
85 Amps. el cuál ira alojado en un tubo de 32 mm.
Una vez seleccionado el calibre del conductor se hace el cálculo de caída
de tensión cumpliendo con lo establecido por la NOM, para verificar que con el
conductor, no se tendrán problemas de regulación de tensión.
Para el calibre THW – 4 AWG. S = 21.150 mm2
2LI 2 X 40 X 77
% e = ---------- % e = -------------------------
En x S 220 X 21.150
6160
% e = ---------------
4653
% e = 1.32 = e = 1.32 % ( no rebasa el valor máximo del 3 % )
51
60
Con este valor calculado se cumple con lo establecido por la NOM.
Conductor seleccionado calibre THW – 4 AWG. La selección de la
protección se realiza tomando en cuenta la corriente nominal. In = 77 Amps.
EL INTERRUPTOR SELECCIONADO SERA DE 3P X 100 A. CON
FUSIBLES DE 80 A, O UN INTERRUPTOR TERMOMAGNETICO DE 100 A.
bajo el mismo criterio se calcularan los calibres de los conductores de los
circuitos derivados del sistema de fuerza ( de las instalaciones especiales ).
CALCULO DEL CIRCUITO ALIMENTADOR DEL SISTEMA
( INSTALACIONES ESPECIALES )
Artículo 215 – Nota 1: Los conductores de alimentadores, con un
tamaño nominal que evite una caída de tensión eléctrica superior a 3% en loa
toma de corriente eléctrica más lejana para fuerza, calefacción, alumbrado o
cualquier combinación de ellas, y en los que la caída máxima de tensión
eléctrica sumada de los circuitos alimentadores y derivados hasta la salida más
lejana no supere 5 %, ofrecen una eficacia de funcionamiento razonable.
DATOS PRINCIPALES:
Voltaje = 220 Volts
Factor de potencia = 0.9
Carga :
RAYOS X: 20,000 WATTS
ESTERILIZACION : 10,000WATTS
QUIRÓFANO: 6,000 WATTS
COCINA: 7,238 WATTS
52
61
CARGA TOTAL: 43,238 WATTS
Para él calculo de la corriente del circuito alimentador se hará con la
siguiente formula:
W 43238
I = ---------------------- = --------------------------
1.73 X Vf x F.P. 1.73 x 220 x 0.9
I =126.22 Amp.
.
Cumpliendo con él articulo 310-15 ( 8ª ) de la NOM. ; por tratarse de 4
conductores dentro de un tubo conduit se determina un factor por agrupamiento
del 80 %.
Ic 126.22 Ica = -------- Ica = ------------ f.a. 0.8 Ica = 157.77 Amps.
APLICAMOS EL FACTOR DE TEMPERATURA
Para una temperatura Ambiente de 31- 40 grados centígrados en la tabla
310-16 de la NOM. Se determina un factor de temperatura del 82 %.
Ica 157.77
Icat = ------------ Icat = -------------
f.t. 0.82
Icat = 192.40 Amps.
Consultando la tabla 310-16 de la NOM para conductores del tipo THW
seleccionamos un conductor calibre 3 / 0 AWG. Una ampacidad de 200
Amperes de sección S = 85.01 ira alojado en un tubo conduit de 51 mm.
53
62
Cumpliendo con la NOM se realiza el calculo del conductor por caída de
tensión. Para el calibre 3 / 0 AWG.
S = 85.01 mm2
2LI 2 X 50 X 126.22 % e = ---------------- % e = ------------------------- En x S 220 x 85.01 % e = 0.69
e = 0.69 % ( No rebasa el valor máximo permitido el 3 % ) De esta forma comprobamos que con el calibre del conductor
seleccionado es el adecuado, ya que no se tendrán problemas por caída de
voltaje.
PROTECCION DEL CIRCUITO ALIMENTADOR
Considerando la corriente nominal In = 126.22 Amps; seleccionamos un
interruptor de navajas de 3p x 200 Amps. Con fusibles de 150 Amps. o un
interruptor termomagnético de 150 Amps.
54
63
2.2 PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL CALCULO Y
SELECCIÓN DE LOS CONDUCTORES DE CIRCUITO DERIVADO
Y ALIMENTADORES DEL SISTEMA DE ALUMBRADO Y
CONTACTOS
Circuitos derivados en alumbrado:
La norma dice que los circuitos derivados de alumbrado no deben
rebasar los 2,500 Watts y el voltaje será de 127 Volts.
El calibre del conductor será del No. 12 AWG y para las lámparas
localizadas en los extremos será del calibre No. 14 AWG.
La longitud máxima será de 20 metros, la caída de tensión máxima es de
2 % ó 4.4 Volts.
EJEMPLO 1.
55
64
A continuación se hará él cálculo del conductor, canalizaciones y
protecciones del circuito C – 1.
Solución:
Los Luminarios fluorescentes tienen una perdida en el balastro
( reactor ), que la compañía de luz considera de 25 %.
Por lo tanto:
16 luminarios de 2 x 40 w ( 100 w ) – 1,600
Aplicando la fórmula para 1f, 2h
W
I = ----------
En F.P.
Donde :
W = Potencia, Carga por alimentar
En = Tensión o voltaje entre fases y neutro expresado en Volts
F.P. = Factor de potencia
1600
I = ------------------ I = 14 Amp.
127 x 0.9
Por Ampacidad nos da un calibre no. 14 AWG
Por caída de tensión
I = 14
L = 15 mts.
e % = 2
En = 127 Volts
Aplicamos la fórmula para sección del conductor 1F
56
65
4 LI
S = ---------
E e %
Sustituyendo valores:
4 x 15 x 14
S = -------------------
127 x 2
S = 3.30 mm2
Por caída de tensión, un calibre No. 12 AWG cuya área de la sección
transversal = 3.310 mm2
Como comprobación:
4LI
e % = --------
En S
4 x 15 x 14
e % = --------------------
127 x 3.310
e % = 1.99 % < 3 % ( no rebasa el valor máximo permitido )
Por lo que el conductor seleccionado será por caída de voltaje, calibre
No. 12 AWG. con una ampacidad 20 Amps. se alojara en tubería conduit de
13mm de diámetro. Seleccionamos un interruptor termomagnético de 1P x
30 A, o un interruptor de navajas de 2p x 30 A, con fusibles de 15 Amps.
57
66
CALCULO DEL INTERRUPTOR PRINCIPAL Y CALIBRE
DEL TABLERO A.
A continuación se efectúa el cálculo de los calibres, los conductores del
alimentador principal a 4 hilos cumpliendo con lo establecido por la NOM.
Artículo 210 – 19 ó 215 Calibre de los Conductores.
“ Los conductores de los circuitos alimentadores deben tener una
capacidad de corriente no menor que la correspondiente a la carga por servir “.
Independientemente de lo anterior, el calibre de los conductores
alimentadores no debe ser menor que la correspondiente al No. 10 AWG.
Artículo 220 – 11 Calculo de la Demanda Máxima
La demanda máxima en un circuito alimentador puede determinarse
sumando las cargas de los circuitos derivados que estarán abastecidos por el,
afectados por los factores de demanda.
CALCULO DEL CALIBRE DE LOS CONDUCTORES.
Datos: Formula: W
W = 14,400 I = -----------------
Ef = 220 volts 1.73 Ef F.P.
L= 60 Mts.
F.P.= 0.9
e% = 2
Sustituyendo valores:
58
67
14,400
I = --------------------------
1.73 x 220 x 0.9
I = 42.03 Amps.
Es importante tomar en cuenta que cuando se tiene 3 conductores como
máximo, alojados en una canalización para un número mayor de conductores
debe aplicarse el factor de corrección por agrupamiento de acuerdo a la NOM.
de 4 a 6 Conductores 80%
I 31.52
Ica = --------- = ----------- = 39.4 Amp.
f.a. 0.80
Cuando la Temperatura del local donde se encuentran los conductores
sea mayor de 30 C. deberá usarse el factor de corrección por temperatura
ambiente ( Tabla 310-16 de la NOM ).
Temperatura ambiente Temperatura máxima
C Permisible del aislamiento
31- 40 0.82
Ica Icat = ---------- F.t. 39.4 Icat = ---------- = 48.04 Amp. 0.82
corriente corregida = Ic = 48.04 Amp.
59
68
Con esta corriente seleccionamos el conductor con aislamiento tipo THW
calibre No. 6 AWG. El cual posee una ampacidad de 65 Amperes e ira alojado
en un tubo conduit de 25 mm de diámetro.
POR CAIDA DE TENSION:
2 x L x In 2 x 60 x 31.52 S = ----------------------- = S = -----------------------------
En e% 220 x 2
S = 8.59 mm2
Por caída de tensión se selecciona el conductor calibre No. 6 AWG, tiene
una sección de 13.300 mm2
Conductor seleccionado TW – 6 AWG S=13.300 mm2
CAIDA DE TENSION EN EL ALIMENTADOR
Se recomienda que la caída de tensión se distribuya razonablemente en
el circuito derivado y en el circuito alimentador, de tal manera que en cualquiera
de ellos la caída de tensión no sea mayor del 3 %.
Calibre 6 AWG
S = 13.300 mm2
Ampacidad = 65 Amperes
L = 60 metros
I = 31.52 Amperes
Aplicando la fórmula 2f, 3h.
2 L I S = -------------
60
69
En e%
2 x 60 x 31.52
e% = -------------------- = 2.23 %
127 x 13.300
( no rebasa el valor máximo permisible que el 3 % )
Elegimos el conductor calibre No. 6 AWG.
Seleccionamos el interruptor principal del tablero A.
I3 = in x 1.25
I3 = 31.52 x 1.25
I3 = 39.4 capacidad nominal
Se selecciona un interruptor termomagnético de 50 Amps., o un
interruptor de navajas de 3p x 60 A. con fusibles de 40 Amps.
DESBALANCEO DEL TABLERO “ A ”
Según el reglamento de obras e instalaciones eléctricas el desbalanceo
entre fases no debe de ser mayor al 5%.
Desbalanceo = Fase Mayor – Fase Menor x 100
Fase Mayor
Desbalanceo = 4800 – 4800 x 100 = 0
4800
Desbalanceo = 0.0 % < 5 %
Bajo el mismo criterio se calcularan los interruptores principales y
calibre de los tableros de alumbrado y contactos.
61
70
CALCULO DEL INTERRUPTOR GENERAL Y CALIBRE
DEL ALIMENTADOR DEL TABLERO GENERAL
DE ALUMBRADO Y CONTACTOS
TABLERO A: 14,400 WATTS
TABLERO B: 21,800 WATTS
TABLERO C: 41,800 WATTS
TABLERO D: 16,200 WATTS
TABLERO E: 23,800 WATTS
TABLERO F: 16,100 WATTS
TABLERO G: 10,200 WATTS
TABLERO H: 4,100 WATTS
CARGA = 148,400 WATTS
Demanda : Los primeros 50,000 watts el 40% son = 20,000 WATTS.
La cantidad restante se toma el 20% según la NOM.
EJEMPLO:
Carga = 148,400 watts
tomamos 50,000 w. el 40% = 20,000 w
los 98,400 restantes el 20% = 19,680 w
cd = 39,680 w
Suponiendo:
L= 45 m.
Caída de tensión = 2%, máxima 5 %
F.P.= 0.9
Temperatura ambiente = 32 c
Se le aumenta el 25 % para futuras ampliaciones:
39,680 + 25 % = 49600
62
71
Calculamos La corriente Nominal (In) cuya fórmula es la siguiente:
Fórmula: 3F,4H
W 49600
In = --------------------- = ------------------- = 144.8 A.P.C. 1.73 X 220 X O.9 342.54
Con la corriente nominal seleccionamos el calibre del conductor
POR CAPACIDAD;
In = 145 A. Conductor calibre TW – 1 / 0 AWG. S = 53.48
CALCULO POR DE CAIDA DE VOLTAJE:
Fórmula : 2 x 1.73 x In x L
S = ---------------------
Ef x e
2 x 1.73 x 145 x 45
S = --------------------------- = 51.31 mm2
220 x 2
El calibre del conductor seleccionado por caída de voltaje será No. TW
1/0 AWG con una sección de 53.48 mm2.
63
72
El conductor seleccionado será el No. TW 1/0 AWG con una sección de
53.48 mm2 ( 4 cables en tubo conduit de 51 mm de diámetro ).
CALCULAMOS EL INTERRUPTOR GENERAL:
I3 = In x 1.25
I3 = 144.8 X 1.25
I3 = 181
Seleccionamos un interruptor termomagnético de 3p x 200 Amps.
o un interruptor de navajas de 3p x 200 Amps.
Con fusibles de 200 Amps.
2.3 SELECCIÓN DE TABLERO GENERAL Y
DE DISTRIBUCION DE BAJA TENSION.
TABLEROS DE DISTRIBUCION DE BAJA TENSION
Descripción general. Los tableros de distribución, generales y de
distribución de baja tensión, son auto soportados para montaje sobre piso.
Suministran la energía eléctrica a los sistemas de distribución de baja tensión.
Agrupan interruptores de caja moldeada del tipo termomagnético de 15 a
800 Amps. los cuales van montados en forma horizontal, integrando secciones
verticales que disponen de barras colectoras con capacidades de corriente de
600 a 3,200 Amps., estas secciones verticales pueden unirse mecánica y
64
73
eléctricamente para formar conjuntos que corresponden a arreglos completos
de sistemas de distribución.
De las barras se conectan los interruptores, hasta terminales con
conectores de presión fácilmente accesibles por la parte posterior, tanto por el
lado de línea como por el de carga. Estos tableros reúnen características de
seguridad especificados en la NOM.
CENTROS DE CARGA
Descripción. Los centros de carga son los equipos más pequeños para
distribución eléctrica, que reúnen características de seguridad. Reciben
únicamente interruptores de enchufar tipos NA y NC.
Los centros de carga pueden ser modificados, de una fase, dos y tres
hilos 120 / 220 V, 10,000 acc. y / o trifásicos 3 fases, 4 hilos, 120 /240 VCA,
10,000 acc.
Admite interruptor principal de 70 a 100 Amps. o zapatas principales.
El frente es con puerta embisagrada.
TABLEROS DE AISLAMIENTO ( Quirófanos ) TIPO HPP
Integra el equipo necesario para recibir alimentación desde un sistema
de distribución convencional y distribuir a la vez por medio de varios circuitos, la
energía que consumen los aparatos eléctricos de uso médico que se empleen
haciendo contacto con pacientes, dentro de áreas limitadas como son
electrocardiogramas, monitores de presión arterial e instrumentos quirúrgicos
motorizados con transformador de aislamiento de 7.5 KVA.
65
74
TABLERO DE AISLAMIENTO PARA RAYOS X TIPO HPP-XR
Estos tableros se usan para suministrar energía a equipos de radiología.
El voltaje es a 220 Volts igual que el anterior.
Cuenta con un transformador de aislamiento hasta 25 KVA.
INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS DE ALTA CAPACIDAD
INTERRUPTIVA
Interruptor general y secundarios. Protegen contra sobrecorriente a los
circuitos de distribución de baja tensión. Están diseñados para proteger contra
sobrecarga ( sobrecalentamiento ) a los conductores y contra cortocircuito a
todos los elementos del circuito como son los propios conductores, motores y
arrancadores.
En general la operación del interruptor general reúne los requisitos
necesarios para protección de circuitos de fuerza, alumbrado y distribución. Son
de alta capacidad interruptiva, su calibración en Amperes de 125 a 1,000 Amps.
INTERRUPTORES
Descripción y aplicación: Los interruptores para tableros de
distribución de alumbrado y contactos son del tipo termomagnético.
Están diseñados tanto para la protección automática de sobrecorriente
como para la conexión y desconexión de cargas eléctricas y se usan en
circuitos y alimentadores de circuitos derivados y son de enchufar indicando en
la manija de operación la posición cerrado – abierto y la calibración en
Amperes.
66
75
Se fabrican de 15, 20, 30, 40 y 50 Amps. en monofásicos, bifásicos y
trifásicos hasta 100 Amps. en tres polos, su capacidad interruptiva es de
10,000 Amps. NOM-J-266 y NOM-J-265.
2.4 RESUMEN DE CARGAS
Tablero General de Alumbrado y Contactos:
Servicio Normal
Tablero A 14,400 Watts.
Tablero B 21,800 Watts.
Tablero C 41,800 Watts.
Tablero D 16,200 Watts.
Tablero E 23,800 Watts.
Tablero F 16,100 Watts.
67
76
Tablero G 10,200 Watts.
Tablero H 4,100 Watts.
Total 148,400 Watts.
Carga:
Rayos X 20,000 Watts.
Esterilización 10,000 Watts.
Quirófanos 6,000 Watts.
Cocina 7,238 Watts.
Total 43,238 Watts.
Carga en HP:
Elevador 15 HP 12860 Watts.
Elevador 15 HP 12860 Watts.
Aire Acond. 7.5 HP 6577 Watts.
Aire Acond. 7.5 HP 6577 Watts.
Quirófano 5 HP 4490 Watts.
Sist. De Bombeo 5 HP 4490 Watts.
Sist. Hidroneumático 3 HP 2726 Watts.
Sist. Extracción 2.5 HP 2290 Watts.
TOTAL 52,870 Watts
R E S U M E N
Parcial:
Alumbrado y contactos: 148,400 Watts.
Carga KW 43,238 Watts.
Carga en HP 52,870 Watts.
Carga Total 244,508 Watts.
68
77
CALCULO DEL ALIMENTADOR GENERAL
TABLERO GENERAL DE ALUMBRADO Y CONTACTOS: 144.8 A.
TABLERO DE FUERZA DE MOTORES: 171.49 A.
TABLERO DE FUERZA ( INST. ESPECIALES ) 126.22 A.
TOTAL: 442.51 Amps
FACTOR DE CARGA :
Icond = It1 + 0.25ImM
78
Sustituyendo valores :
Icond = 442.51 + ( 0.25 x 41.71 )
Icond = 452.93 Amps.
FACTOR DE AGRUPAMIENTO:
Para 4 conductores 80%
Icon 452.93 Ica = -------- = Ica = ------------------ = f.a. 0.8
Ica = 566.16 Amps.
FACTOR DE TEMPERATURA:
Para 32 C es igual al 82 % 566.16 Ica t = ----------------- 0.82 Ica t = 690.43 Amps.
FACTOR DE DEMANDA:
Consideramos un Factor de demanda unitario para se compense con el
factor de reserva.
Icond = Ica t x F.D.
Icond = 690.43
Icond = 690.43 Amps.
Conductor por capacidad; seleccionamos 3 conductores calibre
THW – 4 / 0 AWG.
79
S = 107.20 mm2. y un conductor calibre 4 / 0 AWG, THW Antillama para
el neutro, Hasta llegar a la base del interruptor general.
CALCULO DEL INTERRUPTOR GENERAL
Utilizaremos como medio de protección contra sobre corriente, y a su vez
que sirva como medio de desconexión en el lado del secundario ( baja tensión )
del transformador, un interruptor general.
La determinación de la capacidad de este interruptor, se selecciona
tomando la corriente que puede suministrar el transformador a 13,200 23,000
34,500 / 220 – 127 Volts. al 0.095 % de su capacidad.
FORMULA:
KVA X 1000
I = ------------------
3 X Vf
2.5 PROYECTO DE LA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA
TIPO PEDESTAL
La Subestación eléctrica tipo pedestal de 13,200, 23,000, 34,500 / 220 – 127
Volts. 60 Hz. Para servicio intemperie de la capacidad adecuada. De esta
Subestación se conectara el interruptor general, localizado en la casa de
máquinas, de este tablero se le proporcionara energía eléctrica a todo el
sistema de servicio normal, es decir alimentara a los tableros de alumbrado
interior, alumbrado exterior, contactos y fuerza a un nivel de tensión utilizable.
80
CÁLCULO DE LA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA.
La Subestación la calculamos agrupando la carga total de la siguiente
forma:
Watts totales = Sumatoria de 148,400 +52,870 + 43,238 = 244,508 Watts
Por lo tanto:
DATOS
W = 244,508 Watts
F.P. = 0.9
f.d. = 0.95
f. de diversidad = 1.3
Empleando la fórmula siguiente tenemos:
KW 244.508
KVAT = ------------- KVAT = -------------
f. p. 0.9
KVAT = 271.67 KVA
KVAT = Carga instalada x Factor de demanda
Factor de diversidad
KVAT = 271.67 x 0.95
1.3
KVAT = 198.52 KVA.
Para alimentar esta carga eléctrica se propone un transformador tipo
distribución de 225 KVA, 3F,60 HZ, 13,200 / 220 – 127 Volts, en sistemas
3f - 4h.
En la sección del transformador se ha previsto posibles aumentos de
carga eléctrica ha instalar y que pueda ser absorbida por el transformador
81
propuesto por lo tanto para cumplir con este requisito se recomienda que un
transformador que al entrar en operación, la carga eléctrica por alimentar no
exceda el 95 % su capacidad nominal.
Por lo tanto:
FACTOR DE UTILIZACION
F.U. = KVA del sistema x 100
KVA
F.U. = 198.52 x 100
225
F.U. = 88.23 % < 95%
2.6 CARACTERISTICAS GENERALES DEL EQUIPO.
TRANSFORMADOR.
El equipo de transformación es un transformador del tipo pedestal.
Consiste básicamente, en un transformador del tipo estándar, con las
boquillas de alta y baja tensión acomodadas en las paredes del tanque y
encerradas en un gabinete del tipo intemperie provisto con tapas y puertas
removibles con seguros para candado, de tal forma que las partes vivas quedan
inaccesibles para el personal y el público.
74
82
El conjunto gabinete y tanque, se instalan sobre un pedestal de concreto,
el cuál tiene una perforación precisamente en la parte inferior del gabinete, para
permitir el acceso de los cables de energía subterránea y hacer las conexiones
a las bornes correspondientes.
Es del tipo radial y de frente muerto ya que no tienen partes vivas
expuestas dentro del gabinete, su capacidad es de 225 Kva. , 13.2, 23, 34.5 KV
/ 220 – 127 Volts.
Los principales componentes del transformador tipo pedestal son:
Núcleo, Bobinas y Aislamiento, así como Tanque y Gabinete.
FUSIBLES.
Fusible de expulsión: se denomina fusible de expulsión aquel que
durante su operación de interrupción expulsa gases para extinguir el arco
eléctrico.
Los fusibles más empleados en los transformadores de distribución
subterránea es el conocido como bayoneta, como se indica en la figura 3. En
este ejemplo se colocan dos fusibles en serie, uno de aislamiento y el de
expulsión esta montado de tal forma que fácilmente se ha removido desde el
exterior. El fusible de aislamiento únicamente se puede remover destapando el
transformador o por la tapa de registro de mano.
El fusible de expulsión esta fabricado por una aleación eutéctiva de baja
fusión ( 140 C ). La ventaja de esta característica es que el elemento
puede ser sensible tanto a las sobrecargas como a las fallas. El fusible de
aislamiento requiere más corriente o tiempo que el de expulsión; si llegase a
circular una corriente superior a la capacidad del fusible de expulsión, el fusible
de aislamiento se fundiría y con ello evitando que el transformador se dañe al
reemplazo del fusible de expulsión y esto a la vez da protección al operador,
75
83
pues es probable que él no estuviera enterado que el transformador ya se
hubiese quemado por altas corrientes o esfuerzos mecánicos.
Interruptor Termomagnético: la vida del transformador de pedestal
depende del interruptor Termomagnético sumergido en aceite, conectado en el
circuito secundario para la protección propia del transformador.
Interruptor Termomagnético sumergido en aceite: Su construcción
se circunscribe a un recipiente de acero en cuyo interior se encuentran los
contactos principales inmersos en aceite; el cual cumple con la función de
proporcionar el medio aislante donde se extingue el arco cuya formación origina
altas temperaturas que motivan la descomposición y gasificación formándose
principalmente hidrogeno.
La gasificación que se forma en el interior del tanque origina una
turbulencia que contribuye a la desionización en el proceso de formación de
gases, el hidrogeno ( 70% ), acetileno ( 20% ) así como metano y otros gases,
son los elementos mas comunes.
Ventajas del Interruptor Termomagnético:
1. Sencillez en su operación y mantenimiento.
2. Creación de reducidos arcos eléctricos debidos a la presencia del aceite
como medio de extinción; situación que redunda en menores dimensiones para
las cámaras de extinción.
3. Su configuración permite la instalación de los transformadores de
corriente sobre las terminales o bushings, lo que se traduce en un ahorro de
espacio.
Desventajas:
76
84
Este interruptor presenta la desventaja de que el aceite por ser
combustible conjuntamente con las elevadas presiones que se pueden
presentar en el interior del tanque pueden llegar a provocar una explosión. Por
lo tanto la formación del arco origina carbonizaciones del aceite que con el
tiempo disminuyen sus propiedades dieléctricas. Situación que exige la
adopción de medidas preventivas a través de supervisiones periódicas del
aceite, regeneración o sustitución del mismo.
CLASIFICACION DE LOS TRANSFORMADORES
Transformador: dispositivo eléctrico el cual por inducción
electromagnética transforma energía eléctrica a uno o más circuitos a la misma
frecuencia y cambiando los valores de voltaje y corriente.
Los transformadores se pueden clasificar por:
a) Por el numero de fases
1. - Monofásico
2. - Bifásico
77
85
3. - Trifásico
b) Por su operación
1. - De potencia.- los de mas de 500 KVA
2. - De distribución.- los de menos de 500 KVA
c) Por su instalación
1. - Tipo poste
2. - Tipo subestación
3. - Tipo pedestal
4. - Tipo bóveda
d) Por su tipo de enfriamiento
1. - Tipo O-A .- Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio
de aire forzado. Este transformador O-A es el tipo básico y sirve como norma
para capacidad y precio de otros.
2. - Tipo OA-FA .- Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por
medio de aire forzado. Este es básicamente un transformador O-A con adición
de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor.
3.- Tipo OA-FA-FOA .- Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por
medio de aire forzado y aceite forzado. Este transformador es básicamente un
OA con adición de ventiladores y bombas para circulación de aceite.
4. – Tipo FOA .- Sumergido en aceite, enfriado en aceite forzado. Este
tipo de transformador se usa básicamente donde se desea que operen al
mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores.
80
86
5. - Tipo OW .- Sumergido en aceite y enfriado en agua. En este tipo de
transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los
cuales están en contacto con el aceite aislante del transformador.
6. - Tipo AA .- Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni
otros líquidos para el enfriamiento.
7. - Tipo AFA .- Tipo seco, enfriado por aceite forzado. Estos
transformadores tiene una capacidad simple basada en la circulación de aire
forzado por ventiladores o sopladores. Al seleccionar el transformador se
deben tomar en cuenta las ventajas y desventajas de cada uno, el
transformador OA sin ventiladores ni bombas no consume energía en auxiliares
y el mantenimiento es mínimo, por lo cual será de este tipo el transformador que
se instalará en el centro hospitalario.
Transformador de distribución, marca IEM, en aceite y de enfriamiento
propio, servicio interior e intemperie, trifásico, 60 ciclos, 13,200, 23,000, 34,500
volts en alta tensión, conexión delta con 4 derivaciones a capacidad plena de
2.5 % c / u, 2 arriba y 2 debajo de la tensión nominal de alta y con secundario
para 220 / 127 volts, conexión estrella con neutro fuera del tanque, diseñado
para operar a 2000 m.s.n.m., con 65 grados centígrados, de elevación de
temperatura, sobre ambiente de 30 grados centígrados, de capacidad para 225
Kva., Relación de transformación de 13.2, 23, 34.5 KV / 220 –127 volts,
impedancia de 4.5 %.
PRODECIMIENTO PARA VERIFICAR LAS CONEXIONES DEL
TRANSFORMADOR:
Antes de conectar definitivamente el transformador a la línea y a la carga,
es conveniente cumplir los siguientes requisitos:
a) Es importante leer el instructivo de operación así como los datos
de la placa para las características, en esta placa se encuentran
anotados el diagrama de conexiones, voltajes nominales primario y
81
87
secundario, voltaje de derivaciones, frecuencia, porciento de
impedancia, temperatura máxima clase y no. de serie.
b) Verificar que las conexiones de los dispositivos, sobre todo los
de protección y control estén en forma correcta.
c) Conectar sólidamente a tierra el devanado secundario y el tanque
del transformador, con esto se lograra una protección mas completa
del equipo y del personal que deba operarlo.
d) Cumplido lo anterior, puede conectarse el devanado primario a la
línea, teniendo precaución de que el devanado secundario esta desconectado.
En esas condiciones, tómese lecturas de tensión en las tres fases del
secundario, y si las tensiones no son correctas y uniformes, desconectando el
primario, hágase las modificaciones necesarias con el cambiador de
derivaciones. A menos que otra cosa se indique en el transformador, aun los
cambiadores de operación externa son para operarse sin tensión y carga
e) Es recomendable que conectado el transformador únicamente en alta
tensión a voltaje nominal, se deje en vacío por un tiempo determinado para
detectar: vibración, zumbido magnético, calentamiento anormal y operación de
las protecciones de sobre corriente y diferencial.
f) Conectar gradualmente la carga efectuando lecturas en el secundario,
para determinar si la operación del transformador es correcta, al mismo tiempo
vigilar el ascenso de temperatura y la correcta operación de los sistemas de
enfriamiento, si la parte superior del radiador esta caliente y la inferior esta mas
fría, hay circulación de aceite y por lo tanto se encuentra operando bien.
g) Después de poner el transformador en servicio, es conveniente,
someterlo a una inspección frecuente por lo menos durante las primeras horas,
tomando y registrando los siguientes datos:
82
88
- Corriente de carga.
- Temperatura.
- Comprobar que no haya fugas de aceite en los empaques, válvulas
e instrumentos de medición.
- Observar que no haya ruidos o condiciones anormales de ninguna
en Especial.
h) Después de un cierto tiempo de ser energizado el transformador,
previa desconexión, es conveniente reapretar los conectores y verificar que no
haya ninguna fuga de aceite.
Una vez puesto en operación del transformador, bastara con checar su
estado y comportamiento en forma periódica.
i) Características del aceite: El aceite del transformador deberá tener
un poder dieléctrico de por lo menos 22 kv, si el aceite dieléctrico es menor de
22 kv, el aceite deberá ser filtrado o reemplazado y el transformador secado
bien en horno o por algún método aprobado, dependiendo del tamaño.
j) Registro de mano: El transformador cuenta con un registro de mano
sobre la tapa para permitir el acceso a los cambiadores de relación y
derivaciones o bien a alguna conexión especial. Cuando se tenga necesidad de
abrirlo para ejecutar algún cambio deberá tenerse cuidado al reponer la tapa de
ajustar el empaque y apretarla debidamente a fin de evitar que por un mal sello
se contamine él aceite.
k) Boquillas: Las conexiones y salidas del transformador están hechas
mediante boquillas de porcelana o materiales sintéticos, si el equipo se instala
83
89
en zonas contaminadas, es necesario mantener limpio esta parte del
transformador a fin de evitar la ocurrencia de una descarga a tierra a través del
deposito de estos materiales contaminantes y que en un momento dado pueden
dejar daño permanente en esta parte del equipo, que se traducirá en falla del
mismo.
l) Al hacer las conexiones a las boquillas, procurar que los calibres y
los materiales de los conductores sean las adecuadas (cobre), para asegurar un
buen contacto y evitar corrosión, apretando con la herramienta apropiada, lo
que se traduce en calentamiento que a la larga destruirán estas partes.
2.7 ACOMETIDA DE C.F.E.
La acometida de CFE., Será sobre la avenida principal y de acceso al
hospital, donde se intercalara poste de concreto octogonal PC-11-500 Kg., con
la línea aérea de alta tensión a 23 Kv., Para una estructura de transición aéreo
subterránea, de una preparación para servicio en alta tensión con Subestación
de tipo pedestal.
84
90
Recepción de la acometida en la Subestación:
Las fases irán conectadas al equipo de medición en alta tensión, de
donde se conectara a las terminales de alta tensión tipo pozo del transformador
tipo radial.
Estructura de Transición ( se anexa figura )
2.8 PLANTA DE EMERGENCIA
Artículo 517 – 30 Sistemas eléctricos para hospitales.
b) Disposiciones generales
1) El sistema eléctrico esencial para hospitales debe estar
compuesto por dos sistemas independientes capaces de suministrar una
cantidad limitada de energía eléctrica para el servicio de alumbrado y
fuerza, considerado esencial para la vida, segura y efectiva durante el
85
91
tiempo que el servicio eléctrico normal se interrumpe por cualquier razón.
Estos dos sistemas deben ser el sistema de emergencia ( circuitos para
seguridad de la vida, circuitos de carga crítica ), circuitos de reserva y el
sistema para equipos.
2) El sistema de emergencia debe estar limitado a circuitos para la
seguridad de la vida y para atención critica. Estos están designados
como circuitos derivados para la “ seguridad de la vida ” y circuitos
derivados para la “ carga critica ”.
PROCEDIMIENTO PARA DETERMINAR LA CAPACIDAD DE LA
PLANTA ELECTRICA DE EMERGENCIA.
Los sistemas de emergencia tienen la función de suministrar energía
cuando falla el sistema principal de alimentación de energía eléctrica y es
importante que por el tipo de actividad o función que se desempeñe, no se
interrumpe el servicio.
Resumen de Cargas:
Tablero General servicio de emergencia:
Tablero HE Alumbrado Exterior 2,050 Watts.
Tablero YE Alumbrado y conts. 19,400 Watts.
Rayos X 10,000 Watts.
Esterilización 5,000 Watts.
Quirófanos 5,000 Watts.
Elevador 15 HP 12,860 Watts.
87
92
Aire Acondicionado 7.5 HP 6,577 Watts.
Sistema de Bombeo 5 HP 4,490 Watts.
Sistema Hidroneumático 3 HP 2,726 Watts.
Carga Total 68,103 Watts.
De acuerdo con el censo antes realizado, se selecciono una planta de
emergencia con las características siguientes:
Planta Eléctrica servicio automática de 80 Kw. continuos, 220/127 Volts,
60 Hz, con un factor de potencia de 0.8, con una sobre carga hasta del 10%,
puede operar las 24 horas continuas al 100% de la carga durante el tiempo que
dure la falla del suministro de la energía comercial.
Generador KOHLER y motor MCA Perkin.
Silenciador tipo Hospital.
Alternador para carga rápida de la batería.
Mantenedor de carga de batería.
Tablero de control y fuerza.
Protección de sobrevelocidad.
Protección de alta temperatura de agua, 90 grados centígrados.
Protección de baja presión de aceite.
Memoria de fallas y alarma sonora.
Retardador de tiempo para transferencia.
Retardador de tiempo para paro de motor.
Generador sin escobillas: 80 Kw. , continuos, 100 Kw.
de sobre carga
Regulador de voltaje 2%.
Interruptor termomagnético a pie de generador para la
Protección del mismo.
Patín soporte de acero estructural.
Batería.
88
93
Tanque diesel cap. 200 litros.
Cables.
Motor diesel 1800 RPM.
Características Generales
* Rendimiento comprobado Fast - Response
* Respuesta instantánea a los cambios de carga
* Capacidad de sostener un corto circuito
* Mejor arranque de motores eléctricos
* Aislamiento antivibratorio integrado
* Paro debido a bajo nivel del refrigerante
* Eliminación de interferencia de radio a normas comerciales
* Radiador para temperatura ambiental hasta 40 c ( 105 F )
SISTEMA AUTOMATICO DE TRANSFERENCIA
Cuando existe alguna falla en el servicio de alimentación de la energía
eléctrica de la compañía suministradora, en este caso C.F.E.; la planta eléctrica
de emergencia puede entrar en operación en forma manual o automática, lo
ideal es que la operación sea en forma automática, para evitar interrupciones en
caso de emergencia, se usan los llamados interruptores de transferencia, que
son trifasicos y se encuentran dentro de un gabinete y tiene la función de
transferir la carga de la línea de alimentación de la compañía suministradora a
89
94
la de la planta eléctrica de emergencia, cuando falle el suministro de la
compañía, ( C.F.E. ).
PROCEDIMIENTO PARA LA SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR
DE TRANSFERENCIA
1.- Debe considerarse la carga total del sistema de emergencia.
2.- Se emplea la fórmula siguiente:
W
I = --------------------------
3 x f.p. x ef. X N
3.- Sustituimos los valores en la fórmula
4.- Se aplica el factor de corrección por agrupamiento
5.- Se aplica el factor de corrección por temperatura
NOTA: Una vez seleccionado el interruptor de transferencia Automático,
se selecciona el conductor alimentador.
PROTECCIÓN
En el proyecto de alta y baja tensión, las protecciones deberán ser las
adecuadas y seleccionadas en coordinación con la suministrador de energía
( CFE ), lo deseable es que una falla en la baja tensión sea despejada por su
protección correspondiente en tiempos adecuados, para evitar calentamientos
excesivos en los devanados que se traducirá en perdidas de vida útil del
transformador.
90
95
Del transformador trifásico tipo estación de 225 KVA, 12.3, 23, 3.5 Kv /
220 – 127 Volts, saldrán por las boquillas de baja tensión cuatro conductores
que serán alojados en ducto hasta la trinchera y de ahí al interruptor general,
los conductores son de calibre No. 3–4 / 0 AWG, THW Antillama para las tres
fases y un conductor calibre 1–4 / 0 AWG, THW Antillama para el neutro, hasta
llegar la base del interruptor general de distribución tipo I – Line de la marca
Square – D, en 3F, 4 hilos, 220 / 127 Volts con interruptor general de 3P x 600
Amps. y sus derivados que alimentaran a los tableros, con interruptor principal
de 3P x 200 Amps. Para alumbrado, contactos y alumbrado exterior.
El Tablero de fuerza con interruptor principal de 3P x 200 Amps.
Alimentara al sistema de fuerza.
El tablero de fuerza (instalaciones especiales) con interruptor principal de
3P x 150 Amps.
Un cuarto tablero de servicio de emergencia de 3 fases, 4 hilos, 220 / 127
Volts tipo I – Line MCA, Square-D, con interruptor general de 3P x 225 Amps. Y
sus derivados, que alimentara a todo el sistema de alumbrado, contactos y
fuerza.
TABLERO DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICO.
Este equipo es para la transferencia de energía eléctrica de emergencia,
consta de 2 interruptores de transferencia automáticos de 3P x 400 Amps. en
gabinete de 0.60 cms. de fondo y 200 cm de altura, para la transferencia rápida
y completa del total de cargas eléctricas del sistema, alta capacidad interruptiva,
doble tiro, contactos y luces de señal que indican la posición del interruptor.
91
96
El tablero de transferencia, deberá estar instalado en el mismo local y a
un lado del grupo motor-generador, para que en caso de falla del sistema
normal, este entre automáticamente para la transferencia rápida del servicio de
emergencia:
Equipos auxiliares: Amperímetro escala 0.800 Amps.
Voltímetro escala 0.309 Volts.
2.9 PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR CORTO CIRCUITO
1.- Seleccionar el método a emplear.
2.- Selección de la potencia de base.
3.- Impedancia de la fuente de suministro.
potencia Base
Pcc = ----------------------
Z P.U.
4.- Impedancia del transformador.
92
97
KVA Base 0.2
Z P.U. Base2 = ---------------------- x Z P.U. Base 2
KVA Base 0.1
5.- Impedancia del grupo de motores.
KVA Base 0.2
Z P.U. Base2 = ---------------------- x Z P.U. Base 1
KVA Base 0.1
6.- Elaboración del diagrama de impedancias.
7.- Calculo de la impedancia equivalente.
8.- Calculo de la corriente de corto circuito.
9.- Selección de los interruptores.
DESCRIPCIÓN DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO
93
98
Un aspecto muy importante a considerar, en la planeación y operación de
los sistemas eléctricos de protección, es su comportamiento en operaciones
transitorias, y en caso de interés especial, lo representa el comportamiento en
condiciones de corto – circuito. La condición normal de operación de un sistema
eléctrico es sin falla, no obstante, esto no es posible evitar la presencia de fallas
en las instalaciones por distintas causas, muchas de ellas, fuera de control
humano.
La determinación de las corrientes de corto – circuito en un sistema de
distribución de fuerza es fundamental para seleccionar los aparatos de
protección por sobrecorriente, tales como interruptores y fusibles, los cuales
deben poder aislar la parte del circuito en falla con un mínimo daño en los
circuitos y equipos del sistema y para afectar lo menos posible la continuidad
del servicio eléctrico.
Se entenderá por corto – circuito a una falla que se presenta en una
instalación y que demanda una corriente excesiva denominada corriente de
corto – circuito en el punto de ocurrencia. La falla puede ser de los tipos
siguientes:
Falla de línea a tierra (fase a tierra)
Falla de línea a línea (fase a fase)
Falla de dos líneas a tierra (fase a fase a tierra)
Trifásica (tres fases entre sí)
La magnitud de la corriente de corto – circuito está directamente
relacionada con el tamaño o capacidad de las fuentes de energía. Entre más
grandes son los aparatos que suministran potencia eléctrica, mayores serán las
corrientes de corto – circuito.
Las corrientes de corto – circuito producen esfuerzos mecánicos y
sobrecalentamientos en los aparatos y equipos sujetos a ellas, a la vez 94
99
provocan fallas del aislamiento en otros puntos del circuito. Por lo tanto, en el
punto de falla se produce un arco altamente destructivo que si no es
interrumpido inmediatamente, ocasiona daños considerables en el equipo.
Un sistema eléctrico esta constituido básicamente por fuentes
productoras de energía, elementos de transformación, líneas de transmisión y
redes de distribución, así como los elementos de consumo ( CARGAS ) los
cuales se dividen en los elementos activos ( FUENTES ) y elementos pasivos
( En general las impedancias de los distintos elementos ), es decir; se
consideran como elementos activos o fuentes suministradoras de las corrientes
de corto circuito a:
Generadores
Motores de Inducción
Motores Síncronos
Compañía Suministradora.
Los elementos pasivos o alimentadores de las corrientes de corto –
circuito son:
Impedancia de las máquinas rotatorias ( generadores,
convertidores Sincronos, motores Sincronos y de inducción ).
Variables.
Impedancia de las líneas de transmisión, redes de distribución,
transformadores y en general todo tipo de reactores y resistencias
limitadoras fijas.
Existen diferentes métodos para él cálculo de la corriente de
corto – circuito. Dentro de estos métodos se pueden mencionar los siguientes: 95
100
a) Método de los MVA
b) Método del bus infinito o porcentual
c) Método de las componentes simétricas
d) Método por medio de las determinantes
e) Método por computadoras analógicas
Cabe señalar que los dos primeros métodos son aproximados, los otros
tres son más exactos, sin embargo los dos primeros nos dan una idea de orden
de magnitud de las corrientes de corto – circuito lo suficientemente confiables.
En la mayor parte de los sistemas industriales se obtiene la máxima
corriente de corto – circuito cuando se produce una falla trifásica. En este tipo
de instalaciones las magnitudes de las corrientes de corto – circuito
generalmente son mayores que cuando la falla se produce entre fase y neutro o
entre dos fases. Por consiguiente, para la selección de los dispositivos de
protección en la mayoría de las plantas industriales basta calcular un corto –
circuito trifásico simplificándose en muchos cálculos, ya que la red se trata en
condiciones de simetría.
Para incluir luego en la corriente de corto – circuito asimétrica, solo es
preciso multiplicar el valor correspondiente de la corriente simétrica por un
factor de multiplicación cuyo valor para instalaciones industriales varía entre 1.1
y 1.5.
Para la realización de este proyecto utilizaremos el método del bus
infinito. Básicamente este método constituye de hecho un caso particular del
método general de estudios de corto – circuito por el método de las
componentes simétricas en el que se considera solo la falla trifásica, o sea, que
solo interviene en el estudio del diagrama de secuencia positiva.
En principio se supone que el coto – circuito en la instalación es
alimentado por una fuente infinita que incluye a la red y a las distintas plantas 96
101
generadoras del sistema, incluyendo esta a la parte activa, siendo la parte
pasiva las impedancias de los distintos elementos.
Podemos decir que el método del bus infinito consiste en lo siguiente:
a) Diagrama unifilar del sistema. A partir de un diagrama unifilar se
representan los elementos que interesan a este estudio, así mismo
indicando sus datos de potencia, tensión e impedancia.
b) Cálculo de las impedancias expresadas en %. Se convierten todas las
impedancias de los elementos del diagrama unifilar del sistema a valores
base.
c) Cálculo de la impedancia equivalente del circuito en por unidad. Se
forma un diagrama de impedancias, se hace la reducción de impedancias
por combinaciones serie- paralelo y transformaciones delta - estrella cuando
sea necesario, hasta obtener una impedancia equivalente entre la fuente y el
punto de falla seleccionada.
d) Cálculo de la corriente de corto circuito. La corriente de corto circuito en
el punto de falla se determina de la siguiente manera:
KVA base
Icc = ------------------------------------- 3 x KV base x Zeq (p.u.)
Donde :
97
102
Icc simétrica = corriente de corto circuito simétrica en
Amperes
KVA base = base de potencia seleccionada
KV base = base de tensión en el punto de falla seleccionada
Z eq (p.u.) = Impedancia equivalente expresada en por unidad
EJEMPLO DEL CALCULO DE CORTO CIRCUITO POR EL
METODO DE PORCENTAJE DE IMPEDANCIAS 98
103
Cálculo de las impedancias expresadas en %
Datos base para el cálculo de la corriente de cortocircuito.
a) Potencia Base: 225 KVA = 0 .225 MVA
b) Voltaje Base: 220 Volts
c) I (corriente) Base: 592.1 Amps.
Impedancia de la red.
225 KVA
23 – 0.22/0.127 KV Z = 4.5 %
99
104
A partir de la corriente de corto circuito trifásico en la red proporcionada
por C.F.E. que es de 592.1 Amps. en tres fases, podemos obtener la
Impedancia de la red expresada en %.
La impedancia de la red la calculamos de la siguiente forma:
KVA base x 100
Z red. = --------------------------------
Icc x 3 x KV
Donde :
Z red = Impedancia de la red expresada en %
Icc = corriente de corto circuito de la red
Sustituyendo valores:
225 x 100
Z red. = --------------------------------
592.1 x 1.73 x 23
22500
Zr % = ------------------------------
592.1 x 1.73 x 23
Zr % = 0.95
100
105
IMPEDANCIA DEL TRANSFORMADOR
Utilizando la siguiente fórmula nos da el valor de la impedancia
expresada en % MVA para el transformador de 225 KVA.
Z %
Zt = -------
PN
Donde:
Zt = Impedancia del transformador % MVA
Z% = Impedancia de la placa o de corto circuito en % = 4.5 %
PN = Potencia del transformador expresado en MVA = 0.225 MVA
Sustituyendo valores:
4.5
Zt = ----------
0.225
%
Zt = 20 --------- X 0.225 MVA
MVA
Zt = 4.5 %
IMPEDANCIA DE LOS MOTORES
La impedancia equivalente de los motores a 220 Volts
Y Zm = 26.2 %
101
106
C) CALCULO DE LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE DEL
CIRCUITO EN POR UNIDAD
CALCULO DE LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE, SUPONIENDO UNA FALLA
TRIFASICA EN EL LADO DE LA ALTA TENSION ( F1 )
Z equiv. = 0.92 %
Z equiv. ( P.u.) = Z equiv. / 100
Z equiv. ( P.u.) = 0.92 / 100
Z equiv. ( P.u.) = 0.0092 p.u.
0.95 % 0.95 0.92 %
F 1 F 1 F 1
4.5 %
26.2 %
30.7 %
102
107
CALCULO DE LA IMPEDANCIA EQUIVALENTE, SUPONIENDO
UNA FALLA TRIFASICA EN EL LADO DE BAJA TENSION ( F2 )
Z equiv. = 0.75 %
Z equiv. ( p.u. ) = Z equiv. / 100
Z equiv. ( p.u. ) = 0.75 / 100
Z equiv. ( p.u. ) = 0.0075 p.u.
0.95 % 0.78 % 0.75 %
F 2 F 2
F 2
4.5 %
26.2 %
26.2 %
103
108
D) CALCULO DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO
CALCULO DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO EN ALTA TENSION
La potencia de corto circuito en el punto de falla F1, la calculamos con la
formula siguiente:
KVA base
Pcc = -----------------
Z equi. (p.u.)
225
Pcc = -----------------
0.0092
Pcc = 24456.52 KVA.
Se obtiene la corriente de corto circuito simétrico en el punto de falla F1 a
partir de la siguiente fórmula:
Pcc
Icc simétrica =------------------------
3 x KVA base
Sustituyendo valores:
24456.52
Icc simétrica =---------------------- Icc simétrica = 614.63 Amps.
1.73 x 23
Considerando un factor de multiplicación de 1.25 para este proyecto
tenemos la corriente de corto circuito Asimétrica:
Icc Asimétrica = Icc simétrica x 1.25
Icc Asimétrica = 614.63 x 1.25
Icc Asimétrica = 768.28 Amps.
104
109
CALCULO DE LA CORIENTE DE CORTO CIRCUITO EN BAJA
TENSION
La potencia de corto circuito en el punto de falla F2, la calculamos con la
formula siguiente:
KVA base 225
Pcc = ---------------------- Pcc = --------------------
Zeq ( p. u. ) 0.0075
Pcc = 30000 KVA
Se obtiene la corriente de corto circuito simétrico en el punto de falla F2 a
partir de la siguiente fórmula:
Pcc Icc Simétrica = --------------------
3 x Kv base Sustituyendo valores:
30000
Icc Simétrica = ---------------------- Icc Simétrica = 78822.91 Amps.
1.73 x .220
Considerando un factor de multiplicación de 1.25 para este proyecto,
tenemos la corriente de corto circuito Asimétrica.
Icc Asimétrica = Icc simétrica x 1.25
Icc Asimétrica = 78822.91 x 1.25
Icc Asimétrica = 98528.63 Amps.
105
110
CALCULO Y SELECCIÓN DE LA PROTECCIÓN EN ALTA
Y BAJA TENSIÓN
PROTECCIÓN EN ALTA TENSIÓN
Como medio de desconexión y protección contra sobrecorriente se
utilizaran 3 corta circuitos fusibles de simple expulsión, servicio intemperie para
15 KV, 100 Amps. nominales y 8,000 Amps. de capacidad interruptiva.
La corriente que demanda el transformador es de 225 KVA al 100 % de
su capacidad nominal es:
KVA 225
I = --------------- I = --------------------------
3 x KV ( 1. 73 ) ( 23 )
I = 5.65 Amps.
PROTECCIÓN EN BAJA TENSIÓN
Para la selección de la protección en Baja Tensión se calculara de la
siguiente forma:
La corriente demandada por el transformador es:
KVA
I = -----------------
3 x KV
225
I = -----------------
3 x .220
I = 591.17 Amps.
106
111
2.10 CRITERIOS PARA SISTEMAS DE APARTARRAYOS
Artículo 280 – Apartarrayos.
A. Disposiciones generales
280 – 1. Alcance. Este artículo cubre los requisitos generales, de instalación y
de conexión de apartarrayos conectados a sistemas de alambrados de
usuarios.
280 – 2. Definición. Un apartarrayos es un dispositivo protector que limita las
sobretensiones transitorias descargando o desviando la corriente así producida,
y evitando que continúe el paso de la corriente eléctrica, capaz de repertir esta
función.
Descripción:
Existen dos sistemas: Sistema de apartarrayos radiactivo preventor y el
sistema de pararrayos tipo jaula de faraday.
Ambos sistemas son eficaces, pero para evitar una posible
contaminación radioactiva, y por medidas de seguridad, optamos por el tipo
Jaula de Faraday.
El rayo es producido por la acumulación de cargas eléctricas en las
nubes, las cuales almacenan grandes cantidades de energía debajo de cada
nube aparece en la tierra una carga igual y opuesta que viaja como una sombra
siguiendo la nube.
La carga de la nube y la de la tierra se atraen fuertemente pero el aire
que existe entre ellas evita la descarga.
Cuando la carga de la nube y la de la tierra se aproximan se produce una
terrible explosión en ese lugar o sea el rayo.
107
112
La descarga se inicia por medio de un rayo principal desde la nube hacia
la tierra, desde la tierra hacia la nube o de la nube a nube.
El sistema utilizado del tipo jaula de faraday hace desaparecer todo
peligro del rayo, por un flujo constante y efectivo de la potencia que producen
los protones. En lugar de un flujo peligroso a través de paredes, azoteas,
chimeneas, etc. De esta manera las cargas positivas son conducidas a través
de una maya formada por conductores de cobre los cuales se ligan a las puntas
de protección y son disipadas inofensivamente en la atmósfera o bien
neutralizadas por las nubes a una distancia segura, arriba de la construcción
que tiene la protección.
Cuando la carga de electrones es muy fuerte, y el rayo baja de las nubes,
el sistema de instalación da una protección completa, ya que conduce
inmediatamente a tierra por medio de los conductores y electrodos a tierra
expresamente diseñados y construidos de acuerdo con las normas mas
avanzadas de la materia, evitando así todo peligro.
El método de protección más usual en México, la facilidad de adquirir los
materiales en el mercado, es el sistema denominado jaula de faraday.
El sistema de pararrayos tipo faraday consiste en:
a) Elemento receptor, de la descarga que lo constituyen las puntas de
30 cms. De protección con su respectiva base, colocadas estratégicamente en
las partes de la construcción que pueden recibir una descarga.
b) Elemento conductor, formado por cable de cobre trenzado de
fabricación especial para sistema de pararrayos, que tienen como misión
transportar a tierra la corriente de la descarga.
108
113
c) Electrodos de tierra, elementos que proveen un contacto intimo del
sistema con el terreno, para lo cual se utilizan bayonetas o rehiletes
dependiendo del tipo de suelo, para conseguir la resistencia a tierra adecuada.
OBJETIVO
El uso del método de faraday nos da las características y formas más
usual en México para la protección contra descargas de origen atmosférico,
con lo que el objetivo se cumple, por lo que se procede a la elaboración del
proyecto.
Campo de aplicación:
El sistema de pararrayos se instala por lo general en los hospitales que
construye la Secretaria de Salud.
Criterio para la instalación del sistema de pararrayos de conformidad con
las normas vigentes de la SSA.
- Cuando la unidad a proteger alcance una altura igual o mayor a 15
m. y no se encuentren construcciones mas elevadas en un radio de
500 m.
- Cuando la unidad sea la mas alta en la población, aun cuando la
altura sea menor de 15 m. o cuando la unidad se localice en una
altura sobresaliente en el lugar o población en donde se localice.
- Cuando el objetivo de la unidad sea almacenar alcohol, acetona o
productos altamente inflamables.
109
114
Ubicación de las puntas
Las puntas deben ubicarse en los sitios propicios para formar
concentraciones de carga en una tormenta eléctrica Para techo plano de
acuerdo con este caso, se deben colocar las puntas receptoras de 30 cm. En el
perímetro y en las esquinas. La distancia entre puntas es de 7.20 m. +- 10 %.
Tipos de puntas.
Las puntas deben ser de cobre cromado, con una altura mínima de
30 cm., quedando 25 cm. Mas altas del contorno que protegen.
CIRCUITOS A TIERRA.
- Conductores a tierra: se deben conectar las puntas formando una
red cerrada.
- Circuito a Tierra: conductores que transportan a tierra la corriente de
la descarga haciendo su recorrido por las partes exteriores del
edificio.
- Electrodos de tierra: Varilla de cobre acero de 3.10 m. De longitud
por 19 mm. De diámetros enterradas directamente o a través de
registros de toma de tierra.
- Cada punta debe tener dos trayectorias a tierra.
- Los cambios de dirección no deben tener un radio menor a 20 cm.
- Se deben formar mayas de 15x45 m ( 675 metros cuadrados ) + 5%.
- El conductor se debe fijar firmemente a la construcción cada 2.5 m.
- La instalación debe ser aparente.
110
115
Conductores Verticales.
Deben conectar la red horizontal a tierra básicamente la trayectoria más
directa y pasar a una distancia mayor a 2 m. De los cuerpos metálicos para
evitar descargas laterales.
La ubicación de las bajadas se hará buscando lograr una distribución
uniforme del potencial a tierra a lo largo del perímetro si son dos diagonalmente
opuestos.
La instalación será aparente hasta una altura de 3.10 m. Sobre NPT,
debajo de la cual sé protegerá con tubo conduit de PVC de 25 mm. de diámetro.
Tipo de conductor.
Cable de cobre desnudo calibre 17 de 11.9 mm. de diámetro para altura
menor o igual a 23 m.
Conexiones a Tierra.
- Ubicación: donde se logro una fácil dispersión de la descarga en el
terreno, preferiblemente fuera de la cimentación y en una área de
jardines.
- Medio de conexión: varilla cobre-acero de 3.10 m. De longitud y 19
mm. De diámetro.
- Rehilete instalado de 1.5 a 2 m. De profundidad.
- Cable de cobre de 3.6 m. De longitud, enterrado entre 30 y 60 cm. de
profundidad.
- Varilla de cobre-acero, en registro con dimensiones de 80 x 80 x
80cm.
Conteniendo capas alternadas de 10 cm. De carbón de piedra en polvo,
cloruro de sodio en gramo, cloruro de calcio y sulfato de cobre o sulfato de
magnesio.
111
116
RESISTENCIA DE CIRCUITO A TIERRA.
La resistencia del circuito a tierra medida en cada una de las bajadas,
deben ser como máximo 25 ohms.
Trayectorias de conductores.
Trayectorias conductores en techos. Deben interconectarse las puntas
instaladas, formando un circuito cerrado con 2 trayectorias mínimas a tierra
desde cada punta.
Obstrucciones: los conductores horizontales deben llevarse alrededor
de chimeneas, ventiladores y obstrucciones similares en un plano horizontal.
Trayectoria de conductores de bajada.
Cualquier tipo de estructura, debe tener por lo menos dos conductores de
bajada, su localización estará separada como sea posible, preferentemente en
esquinas opuestas.
El número total de conductores de bajada en estructuras con azoteas
planas, se calcularan de tal manera que la distancia promedio entre ellas no
sea mayor de 30 m.
Protección de los conductores.
La protección de los conductores de bajada localizados en lugares en
donde pueden ser dañados, deben protegerse de manera tal que se provenga
su daño físico y su desplazamiento. Pueden utilizarse protecciones de madera o
plástico, colocadas sobre el conductor y sujetas firmemente.
Debe evitarse las protecciones metálicas, pero en caso de ser
necesarias, se conectaran en forma permanente al conductor en sus partes
inferior y superior.
112
117
Si la protección se hace mediante un tubo de cobre u otro material no
ferroso, solo es necesario la conexión en la parte superior.
Los tubos de guarda deben ofrecer completa protección al conductor de
bajada hasta una distancia no menor de 2 m. Sobre el NPT.
Cuerpos que deben ser conectadas a tierra: ductos, escaleras, deben
conectarse al sistema y en ambos extremos.
INSTALACIÓN.
Debe ser por el exterior del edificio.
113
118
2.11 CUADRO DE CARGAS Y DESBALANCEO MAXIMO
ENTRE FASES
DESBALANCEO MAXIMO DE CARGAS
El desbalanceo entre fases no debe tener un valor mayor del 5% y se
determina tomando como datos las cargas totales conectadas en cada fase:
El desbalanceo entre fases se determina así:
D% = Fase con mayor cantidad de Watts - Fase con menor cantidad de
Watts / Fase con mayor cantidad de watts x 100
Formula:
( Fase Mayor – Fase Menor )
D% =------------------------------------------ x 100 %
Fase Mayor
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131
SUB – TEMA 3. - PROYECTO DE ILUMINACION
3.1 GENERALIDADES
El proyecto del alumbrado consiste en lograr una iluminación de buena
calidad y adecuada.
Se requiere de un estudio cuidadoso de todos los factores implicados,
incluyendo no solo las fuentes de luz y luminarias, sino también las
características físicas del lugar a iluminar como son: las características
reflectoras, paredes y suelos, así como el tamaño del área a iluminar y con esto
obtenemos la comodidad y la buena visibilidad de las cosas, interviniendo los
niveles de iluminación necesarios para cada área especifica de trabajo.
La distribución de la luz se lograra a través de las unidades de
iluminación a emplear en el proyecto, tomando en cuenta su colocación con
respecto a la altura de montaje y la separación entre ellos y lograr así una
iluminación uniforme en toda el área.
126
132
3.2 UNIDADES Y NIVELES DE ILUMINACION
La elección de las fuentes de luz fluorescentes, de filamento
incandescentes, vapor de sodio, luz ultravioleta y especiales, dependen en gran
medida del aspecto del conjunto y de la economía.
La SSA, tiene normalizadas las unidades de iluminación utilizadas en
todos sus centros hospitalarios, como las que se describen a continuación:
En el proyecto se utilizaran siete tipos básicos de iluminación.
1) Luminaria de empotrar con lampara incandescente de 30 x 30 cm
de 100 Watts, con difusor de vidrio prismático plano de baja brillantez.
2) Luminaria de empotrar a prueba de vapor de 30 x 30 cm de 100
Watts, con difusor de vidrio prismático plano de baja brillantez.
3) Luminaria de empotrar de 30 x 122 cm, con dos lamparas
fluorescentes de 40 Watts color blanco frío, con difusor prismático
hexagonal transparente, cristalino, de alta eficiencia y baja brillantez,
construido con acrílico inyectado a alta presión o extruido, de 3 mm de
espesor, equipado con reactor AFP a 127 V, 60 Hz.
4) Luminaria similar al anterior pero de sobreponer.
5) Luminaria de empotrar de 61x122 cm, con cuatro lamparas
fluorescentes de 34 Watts color blanco frío, con difusor prismático
hexagonal transparente cristalino de alta eficiencia y baja brillantez,
construido con acrílico inyectado a alta presión o extruido, en 3 mm de
espesor, equipado con reactor AFP a 127 V, 60 Hz.
127
133
6) Luminaria tipo industrial de 30x122 cm, con dos lamparas
fluorescentes de 34 Watts color blanco frío, equipado con reactor de AFP a
127 V, 60 Hz.
7) Luminaria de empotrar, a prueba de vapor de 30 x 122 cm, con
dos lamparas fluorescentes de 34 Watts color blanco frío equipado con
reactor de AFP a 127 v, 60 Hz.
Alumbrado especial, se ha incluido proyecto para: iluminación de
murales, albercas, fuentes exteriores, salas de exposiciones, fachadas,
estanques, jardinería, pasillos.
Iluminación especial para quirófanos:
Se utilizan además de las luminarias de alumbrado general equipos
especiales de gran flujo luminoso, con una potencia en lúmenes de 15 a
20,000 y su equivalente en luxes para cirugía.
Los spot light, son de tipo empotrar con arillo en color oro equipado
con foco incandescentes de 60 watts, este se utiliza en forma combinada
para dar un confort de tranquilidad tanto en oficinas del director, estación,
sala de espera, auditorios, etc.
Luminaria tipo Hongo, estas son utilizadas en los jardines y son con
foco incandescente y a prueba de lluvia.
Arbotantes incandescentes tipo interior o de intemperie utilizadas en
entrada del edificio, escaleras, lavabos y baños.
128
134
Luminario germicida con flujo de luz ultravioleta, estas son
radiaciones ultravioleta y sirven para matar las bacterias, gérmenes y otras
bacterias, microorganismos en el aire o de las superficies expuestas a ellos,
matan los microorganismos en el agua, haciéndose potable.
Son los hospitales que la utilizan en sus salas de curaciones,
quirófanos y esta recomendado por la American Association, como
esterilizador y germicida, también se usa en los sistemas de aire
acondicionado.
V S A P: Vapor de Sodio Alta Presión, estas se utilizan en el
alumbrado exterior y van montadas en postes, están equipadas con reactor
de alto factor de potencia, a dos fases, 220 V, 60 Hz, la lampara es un bulbo
de 150 watts a 220 V.
129
135
3.3 CALCULO DE ILUMINACION
Para el proyecto del sistema de iluminación, utilizamos el método de
cálculo de los lúmenes, auxiliándose en las tablas y formatos del manual de
iluminación de la Westing House. Este nos proporciona los niveles de
iluminación recomendados por la ( SMII ) Sociedad Mexicana de Ingeniería e
Iluminación, además se tomará en cuenta el número de luminarias que se
utilizarán de conformidad con el criterio del proyectista quién considera los
factores económicos que entran en juego para así determinar la cantidad de luz
necesaria y los mejores medios para producirla, se anexan niveles de
iluminación:
- Tabla para índice de cuarto y valor de la relación.
- Niveles de iluminación en luxes.
- Tabla para determinar el no. de equipos fluorescentes en
zonas por iluminar.
- Tabla de factores de reflexión.
Características de alumbrado:
Estas se clasifican en:
- Alumbrado Directo.
- Alumbrado Indirecto.
- Alumbrado semi – indirecto.
- Alumbrado general difuso.
- Alumbrado semidirecto.
Para alumbrado directo, semidirecto y difuso general, la relación de
cuarto se calcula en la siguiente fórmula:
130
136
W x L Nomenclatura:
Ic = -------------------- Ic = Relación de cuarto
Hm ( W x L ) hm = Altura de montaje
L = Largo del cuarto
W = Ancho del cuarto
Para el caso del alumbrado semi – directo e indirecto, la relación de
cuarto, la calculamos por:
3x W + L
Ic = ------------------------
2 x hm ( W + L )
En este caso utilizaremos el alumbrado directo.
W = Ancho del cuarto, en lo general variará de 9.00 a 11.00 mts.
L = Largo del cuarto, en lo general variará de 9.00 a 60.00 mts.
hm = altura de montaje de los equipos será de 2.60 mts. máximo.
Indice de cuarto:
W x L
Ic = --------------------
hm ( W x L )
Ic, será de 2.75 y más 4.50, es decir entre los índices AB y C en este
caso corresponde a un índice de cuarto B, con este Indice de cuarto, entramos
a las tablas del manual, considerando: Iluminación directa a base de lámparas
fluorescentes de 2 x 40 w, con difusor de cristal estriado plano y encontramos
F. M ( medio ) = 0.60 y reflexión del techo 70 %, paredes 40 %, lo cual
nos da un C. U. = 50 %.
131
137
Iluminación directa:
Los coeficientes de reflexión de los locales son:
Muros verde claro 40 % (reflexión del muro).
Techos marfil 70 % (reflexión del techo).
El coeficiente de utilización medio para los valores obtenidos,
es del 50 %.
C.U. = 50%, C.U. X F.M. = 0.50 X 0.60 = 0.3
TOMAMOS 0.3
Luminarias.
Tendrán un factor de mantenimiento medio del 60%, el siguiente cálculo
se hizo tomando datos:
Manual de alumbrado de westing-house
Nomenclatura:
-F.U. = Factor de utilización
-F.M. = Factor de mantenimiento
Sustituyendo valores para el cálculo del nivel de iluminación y aplicando
la fórmula, tenemos que:
Lx / m2 = Equipos x Lúmenes / Equipos x 0.50 x 0.60/ área
Lx / m2 = No. Equipos x Lúmenes / equipos x 0.3 / área
132
138
De conformidad con la fórmula para el cálculo del alumbrado y utilizando
la tabla para el no. de equipos en zonas por iluminar y de acuerdo a los niveles
de iluminación recomendados, así como la selección de los tipos de luminarias
a utilizar en cada zona o área del hospital, procedemos a hacer un ejemplo de
cálculo de alumbrado en el detalle del plano .
Él cálculo se refiere a un cuarto de encamados:
El nivel de iluminación recomendado es de 100 a 150 Lx / M2; área del
cuarto 36 M2.
Luminaria a utilizar: luminaria fluorescente Slim Line de 2 x 30 Watts,
difusor de cristal estriado plano, encontramos que:
Lúmenes de Luminaria = 6200 lúmenes.
Método de los lúmenes.
El método para calcular el nivel de iluminación, se basa en el flujo
luminoso emitido por las fuentes y en la distribución del mismo dentro de la
zona considerada.
Lumen: Es el flujo de luz que incide sobre una superficie de un metro
cuadrado y sirve para expresar cantidades de flujo luminoso.
Lux: Cantidad de flujo luminoso sobre una superficie, o unidad de
niveles en lux.
Luz: Es una forma de energía radiante en movimiento.
133
139
No. de equipo x lúmenes x F.U. x F.M.
Lx / m2 = -------------------------------------------------------------
Área
Lx / m2 x Area
El No. de equipo será: no. de equipo = --------------------------
Lum x F.M. x F.U.
De donde:
150 x 36 5400
No. Equipo = --------------------------- = -------------- = 2.09 = 3 equipos
6200 x .60 x .50 1860
Para este tipo de iluminación se escogió el Cat. No. 6160 de Holophane
con 2 x 40 Watts, bulbo T-12-48 con una eficiencia de 6200 lum ( por los dos
tubos ) 0.30 x 1.225m ( largo x ancho ). Debido a la distribución del cuarto y al
arreglo de la lámpara se procedió a poner tres lámparas
No. de equipo x lums x C.U. x F.M.
Lx = -------------------------------------------------
Área
De donde:
3 ( 6200 ) x 0.50 x 0.60 5580
Lx = ---------------------------------- = ----------- = 155 luxes
36 36
134
140
por lo tanto:
Lx / m2 = 3 ( 6200 ) x 0.3 / 36 = 155 luxes
Con lo que se demuestra que con tres equipos luminarios, estamos
dentro de los luxes recomendados por los niveles de iluminación.
La SSA, tiene normalizados que además del alumbrado de los equipos
de iluminación se coloquen arbotantes en las cabeceras con foco
incandescente de 60 Watts para cada cama.
135
141
ESPACIAMIENTO DE LUMINARIOS
Para los luminarios de 30 x 30 cm, la distancia de centro a centro de los
mismos en ningún caso deberá ser mayor de 1.2 veces la altura de montaje.
Para las luminarias de 61 x 22 cm, incluyendo los de 30 x 122 cm,
fluorescentes de sobreponer y tipo industrial y a prueba de vapor, la distancia
de centro a centro de los mismos, tanto en sentido transversal como
longitudinal, en ningún caso deberán exceder 1.3 veces la altura del montaje,
excepto en las circulaciones.
Posición de luminarias.
La posición de las luminarias en el techo deberá estar distribuido
uniformemente y lo más cerca posible de las zonas de trabajo, respetando el
nivel de iluminación y el espaciamiento máximo indicado.
Control del encendido.
El control del encendido y apagado de las luminarias en todas las zonas
esta desviado en tal forma que puede tener un mínimo de 2 a 3 niveles de
iluminación, que se utilizarán dé acuerdo con las necesidades específicas,
mediante apagadores o circuitos alternados.
Niveles generales de iluminación.
- Especial 600 luxes.
- Alto 300 a 400 luxes.
- Bueno 150 a 250 luxes.
- Regular 75 a 150 luxes.
- Bajo menor a 75 luxes.
El factor de mantenimiento será igual a 0.60
136
142
Los coeficientes de utilización a emplear se pueden observar en la hoja
anexa así como los niveles de iluminación.
Cuando se indica 100 % de iluminación en emergencia, se entiende
100% respecto a la zona de trabajo no al resto.
Ejemplo:
Central de enfermeras, la iluminación estará en emergencia sobre la
zona de trabajo y el resto en servicio normal, se anexa plano.
Alumbrado Exterior.
El propósito del alumbrado exterior, es el lograr un aspecto atractivo en la
noche, una visión rápida y cómoda del área a iluminar y facilitar la seguridad del
hospital en general.
Las zonas por iluminar.
El estacionamiento, jardines, perímetros de edificio, del terreno,
iluminación general.
El proyecto se realizó en un plano de conjunto, independiente de las
demás instalaciones, indicando las luminarias, el tipo de poste, el tipo de unidad
de iluminación, la altura y forma de montaje, los circuitos a que pertenece cada
luminaria, la trayectoria del ducto y el calibre del conductor, el tablero de
distribución para alumbrado exterior será de tres fases, tres hilos y conductor,
para tierra física con tensión para 220 volts y se alimentará directamente del
tablero general localizado en la casa de maquinas. El control es automático con
fotocelda.
Los luminarios a utilizar son.
Luminario de vapor de sodio a alta presión de 150 watts en poste de
7.5 m de altura con una separación entre postes de 12 a 15 m.
137
143
El Luminario seleccionado es el tipo punta de poste, prismático cuadrado
Cat. No. 160 de la Holophane.
El poste es cónico circular de 7.5 m de altura con la punta de 3 plg. De
diámetro para colocar luminario, diámetro de la base 18 cm. y diámetro corona
7.5 cm, con placa base de 35 x 35 cm por lado 27 cm entre centros de
agujeros, terminados en anticorrosivo color rojo, juegos de 4 anclas de 1
pulgada de diámetro x 60 cm de longitud con tuerca.
El balastro es remoto autorregulado, el reflector es de plástico acrílico
prismático.
Coeficiente de utilización = 70%
Luxes necesarios recomendados por la sociedad mexicana de Ingeniería
e iluminación, A. C.
Para alumbrado exterior es de 50 luxes.
- Largo = 15 m. Piso de cemento 27 %
- Ancho = 6 m
- Altura = 7.5 m
Lúmenes de la luminaria de VSAP para 150 watts 16000 lúmenes.
Cálculo del alumbrado exterior ( solario ).
W x I 6 x 15 90 90
IC = -------------- = ----------------- = ---------- = ------------= 0.58
Hm(W+I) 7.5(6 + 15 ) 7.5x21 157.5
139
144
Eficiencia = 16,000 lúmenes
C.U. = 0.26%
F.M. = 0.75%
Area x luxes
No. de equipos = --------------------------
Lúmenes x C.U. x F.M.
90 x 50 4500
No. de equipos = ------------------------- = ---------------- = 1.44 = 2 luminarias
16000 x 0.26 x 0.75 3,120
En la zona de solario nos resulto dos lámparas distribuidas en dos
luminarias tipo poste.
Ahora procederemos a calcular el total de numero de luminarias a
emplear en toda el área exterior del edificio.
Área aproximada = 1000 metros cuadrados.
CU. x F.M. = 0.26 x 0.75 = 0.195
Área x luxes
No. de equipos = ------------------------------ Lúmenes x F.U. x F.M.
90 x 50 4500
No. de equipos = -------------------------- = --------------- = 1.44 = 2 luminarias
16000 x 0.26 x 0.75 3,120
En la zona de solario nos resultó dos luminarias tipo poste.
140
145
Ahora procederemos a calcular el total de número de luminarias a
emplear en toda el área exterior del edificio.
Area aproximada = 1,000 metros cuadrados.
C.U. x F.M. = 0.26 x 0.75 = 0.195
Area x Luxes
No. de equipos = --------------------------------
Lúmenes x F.U. x F.M.
1000 x 50 50,000
No. de Equipos = ---------------------------- = ----------------- = 16
16,000 x 0.26 x 0.75 3,120
Para la distribución de nuestra área pondremos 8 postes
con dos equipos luminarios.
El nivel de iluminación promedio es de:
No. de eq. x lums x F.M. x F.U. 16 x 16,000 x 0.75 x 0.26 L x = -------------------------------------------- Lx = ----------------------------------- = área 1,000
nos resulta = 287 luxes
Con lo que se demuestra que con 16 equipos luminarios, estamos dentro
de los luxes recomendados por los niveles de iluminación.
Se recomienda esta luminaria por su alta eficiencia, bajo mantenimiento y
conservación.
141
146
NIVELES DE ILUMINACIÓN
Niveles de iluminación dados en Luxes
Quirófanos ( General ) 400 a 500
Quirófanos (Mesa de oper. – zona de interv.) 15000 a 20000
Cirugía Menor 3000 a 5000
Salas de Expulsión (General) 400 a 500
Salas de Expulsión (Mesa de oper. – zona de interv.) 1000 a 15000
Consultorios de Medicina General 300 a 400
Consultorios de Medicina Especializada 300 a 400
Laboratorios de Análisis o Investigación 300 a 400
Salas de Autopsias 400 a 500
Salas de Guardias 150 a 250
Salas de Descanso 100 a 150
Control de Abastecimientos 250 a 300
Farmacia 300 a 350
Corredores y pasillos 100 a 150
Escaleras 50 a 100
Pasos a cubierto 10
Terrazas 100 a 150
Cuartos de Aseo 75 a 100
Garages 100 a 150
Halls y Salas de Espera 150 a 200
Depósitos y Bodegas 100 a 200
Bibliotecas 300 a 400
Archivos y Oficinas 300 a 400
Cocinas 250 a 350
Comedor 150 a 250
Casas de Máquinas 200 a 300
Lavandería 250 a 350
Baños y Vestidores 150 a 200
142
147
Encamados 100 a 150
Rayos X 250 a 300
Pediatría:
Prematuros 75 a 100
Niños 200
Cuneros 150
143
148
SUB – TEMA 4.- ESTUDIO TÉCNICO DEL EQUIPO Y LOS
MATERIALES QUE SE UTLIZARAN
EN EL PROYECTO.
4.1 INTRODUCCIÓN
El estudio técnico del equipo y los materiales que se requerirán para el
proyecto ha representado un reto por la situación especial que ahora impone la
crisis, ya que sin afectar la calidad en los servicios fue preciso racionalizar el
diseño de las instalaciones, con miras a efectuar un buen proyecto y su
construcción.
Este Proyecto se hará a través de los programas y proyectos que
contempla el Plan Nacional de Desarrollo a través del Sector Salud, con la
intervención del Gobierno Federal y Estatal.
NOTA: Solo se proporcionará la lista de materiales requeridos para
la realización y construcción de este tipo de proyectos.
144
149
4.2 JUSTIFICACIÓN
Se decidió efectuar una lista de materiales tomando en cuenta las
necesidades mínimas prioritarias que afectan en materia de salud a la región,
considerando que en esta clínica hospital, tendrá influencia y atenderá los
servicios médicos de asentamientos humanos distantes a 40 Km a la redonda,
que será su zona de influencia.
145
150
4.3 LISTA DE MATERIALES UTILIZADOS EN ESTE PROYECTO.
A continuación se enuncian los materiales y el equipo eléctrico que se
requiere para llevar a cabo este tipo de proyectos.
MATERIAL Y EQUIPO ELÉCTRICO
CONCEPTO
TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN:
1.- Tablero General de Distribución, 3F - 4 hilos, tipo l-line marca
Square - D Cat. TKM 600 A, Unidad de disparo de 3 polos x 600 Amps.
Con derivados:
2 – 3P x 225 Amps.
1 – 3P x 150 Amps.
1 – 3P x 175 Amps.
2.- Tablero de distribución tipo l – Line K 225 M - 12 - lA
para alumbrado y Contactos, marca Square - D, 3 fases, 4 hilos,
220/127 Volts para 12 circuitos.
con los siguientes interruptores derivados:
1 – 3P x 150 Amps.
2 – 3 x P x 100 Amps.
1 – 3P x 70 Amps.
1 – 3P x 50 Amps.
1 – 3P x 40 Amps.
1 – 3P x 40 Amps.
1 – 3P x 15 Amps.
3.- Tablero de distribución para fuerza, 3 fases - 4 hilos, 220/127 Volts,
para 12 circuitos marca Square - D, tipo NOV - 42 - 4 AB
Con los siguientes derivados:
1 – 3P x 100 Amps.
1 – 3P x 70 Amps. y 3 – 3P x 30 Amps.
146
151
4.- Tablero de distribución para fuerza, (motores) 3 fases - 4 hilos,
220/127 volts, para 12 circuitos, marca Square - D tipo
NQOD - 42 4 AB con los siguientes derivados:
2 – 3P x 70 Amps.
1 – 3P x 70 Amps.
2 – 3P x 70 Amps.
2 – 3P x 50 Amps.
1 – 3P x 20 Amps.
5. - Tablero de distribución (servicio de emergencia) marca Square-D tipo
NQOD-42-4AB para fuerza, contactos y Alumbrado 3 fases,4 hilos,
220-127 Volts, Para 12 circuitos con los sigs. Interruptores.
Derivados:
2 – 3P x 100 Amps.
4 – 3P x 50 Amps.
1 – 3P x 30 Amps.
2 – 3P x 20 Amps.
6. - Tablero para alumbrado y contactos tipo QO412, marca Square-D,
en gabinete NEMA 1 de dimensiones normalizadas, con tapa,
3 fases-4 hilos, 2207127 volts con 12 Interruptores
Termomagnéticos de 15,20,30 Amps.
7.- Tablero de distribución para Alumbrado y contactos, marca Square-D,
tipo NQOD-14-4AB,4 hilos,220/127 volts, con 24 interruptores
Termomagnéticos de 15,20,30 Amps.
8.- Tablero de aislamiento para rayos X tipo HPP-XR, con transformador de
25 KVA con control remoto, con un monitor microlim, con modulo de
Receptáculo marca Federal Pacific.
147
152
9.- Tablero de aislamiento para sala de operaciones, tipo HPP con un
transformador de aislamiento de 7.5 KVA, con 127 volts, monitor de
línea microlim, interruptor de 2 polos NB, con 6 receptáculos marca
Federal Pacific.
ARRANCADORES MAGNETICOS A TENSION COMPLETA:
10.- Arrancador magnético marca Square-D, tipo BG-1 con
Elementos térmicos B2.4, con Estación de botones.
11.- IDEM al interior pero tipo BG.2 con elementos térmicos B2.65
12.- IDEM al anterior pero tipo LBG-2 con elementos térmicos B 11.5
13.- IDEM al anterior pero tipo LCG-3 con elementos térmicos B25,5 HP.
14.- IDEM al anterior pero tipo LCG-3 Con elementos térmicos B36,7.5 HP.
15.- IDEM tipo LDG-1 con elemento térmico B70, en 15 HP
.
16.- Moto bomba de 5 HP, 3 fases, 220 volts, 60 Hz, marca IEM.
17.- Motor de inducción C.A. ( para elevador de 15 HP, 4 polos,
60 Hz., a 1160 RPM, 220 V, 3 fases, marca IEM.
18.- Interruptor de seguridad con fusible tipo navajas de 3p x 100 Amps.
marca Square-D
19.- IDEM pero de 3P x 70 Amps.
20.- IDEM pero de 3P x 50 Amps.
21.- IDEM pero de 3P x 30 Amps.
148
153
22. - Tubo conduit galvanizado de 13 mm. de longitud, pared
Gruesa, marca PEASA.
23. - IDEM pero de 19 mm.
24. - IDEM pero de 25 mm.
25.- IDEM pero de 50 mm.
26.- IDEM pero de 101 mm.
DUCTOS CUDRADOS:
27.- Ducto cuadrado de 6 x 6 cm. (Tramo 240 cms.), marca Square – D.
28.- IDEM pero de 10 x 10 cms. (Tramo 240 cms.).
CONDUCTOR DE COBRE THW, 600 V:
29.- Conductor de cobre THW, calibre no. 14 AWG, marca Condumex.
30.- IDEM pero del no. 12 AWG.
31.- IDEM pero del no. 10 AWG.
32.- IDEM pero del no. 8 AWG.
33.- IDEM pero del no. 6 AWG.
34.- IDEM pero del no. 4 AWG
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154
35.- IDEM pero del no. 2 AWG.
36.- IDEM pero del no. 1/0 AWG.
37.- IDEM pero del no. 2/0 AWG.
38.- IDEM pero del no. 3/0 AWG.
39.- IDEM pero del no. 250 MCM,AWG.
CONECTORES RECTOS Y CURVOS, CODOS:
40.- Conectores rectos de 13, 19, 25 y 32 mm.
41.- Conectores curvos de 13, 19, 25 y 32 mm.
42.- Codo conduit galvanizado
43.- IDEM pero de 38 mm.
44.- IDEM pero de 50 mm.
45.- Cajas chalupa
46.- Cajas Cuadradas de 13mm.
47.- IDEM pero de 19 mm.
48.- IDEM pero de 25 mm.
49.- IDEM pero de 31 mm.
50.- IDEM pero de 38 mm.
150
155
51.- Registro de 30 x 20 x 13 cms.
52.- Registro de 56 x 56 x 13 cms.
CONTRAS Y MONITORES:
53.- Monitores de 13, 19, 25, 32,
38, 51 mm.
CONDULETS:
54.- Condulets FS2M de 19 mm,
marca Domex
55.- IDEM pero FSC2M 19 mm.
56.- IDEM pero FSCT2M 19 mm.
57.- Tapas DS1020GM
TUBERIA FLEXIBLE:
58.- Tubo flexible de 13,19,20,25 y
31 mm.
CONTACTOS, CLAVIJAS Y APAGADORES:
59.- Contacto de 1F,127 V, intercambiable marca Quinziño
60.- Contacto doble, 1F, 127 V, intercambiable marca Quinziño, polarizado.
151
156
61.- Apagador sencillo un tiro, 1 polo, marca Quinziño.
62.- Apagador escalera, 1 tiro, 1 polo, marca Quinziño.
SOPORTES:
63.- Abrazadera de uña de 13, 19,
31, 38 y 51 mm.
AISLANTES:
64.- Rollo de cinta Scotch No. 33, marca 3M.
EQUIPO DE ALUMBRADO:
65.- Lampara fluorescente de empotrar de 4 tubos y balastros
de 4x20 w, 127 V, juego de bases, acrílico marca Holophane
66.- IDEM pero de 2x40 watts.
67.- IDEM pero de 2x74 watts.
68.- Lampara incandescente cuadrada de 30x30 cms.
Marca Holophane, con Foco de 100 w,127 v.
69.- Lampara incandescente arbotante, 100 Watts,127 Volts.
70.- Lampara incandescente arbotante, 60 Watts, 127 Volts.
71.- Lampara incandescente Spot de 100 w, con arco
Color oro, bote integral.
72.- Lampara VSAP para 150 Watts con reactor integral de 220 Volts,
con fotocelda, marca Holophane.
152
157
73.- Poste cónico circular de lámina de 7.5 metros de longitud, con
brazo, registro en la base, juego de anclas y tornillos y tuercas,
en color verde.
ESTRUCTURA DE TRANSICION:
74.- Poste de concreto octogonal PC, 11,500 kg CFE.
75.- Cable tipo DS.EP-XLP de cobre calibre 1/0 marca Condumex.
76.- Terminal termocontractil para25 KV, marca Raychem.
77.- Aislador tipo alfiler marca IUSA 25 KV.
78.- Cruceta C4T, CFE, 2C900-19.
79.- Apartarrayo autovalvular, tipo distribución, marca IUSA 23 KV.
80.- Cortacircuitos fusible marca AB Chance.
81.- Cruceta soporte de madera
82.- Conductor de Cu desnudo, P ( neutropantalla ), calibre 1/0
83.- Conductor de cobre desnudo calibre Núm. 4 ( tierra )
84.- Varilla de tierra Copperweld de 5 / 8 x 3.00 mts.
85.- Ducto de PVC de 4 de diámetro de 3.00 mts.
86.- Tapa 84-CFE
87.- Conector línea viva
153
158
88.- Estribo
89.- Codo de PVC 90 grados
90.- Gabinete alta tensión, marca EMSA, compacta intemperie,
con celdas para equipo de Medición, cuchillas de prueba,
seccionador en aire con corta circuito fusible y apartarrayos
Autovalvulares para 23 KV y acoplamiento para el transformador
(sustituido por tipo pedestal, ver alternativa técnico - económica No. 2).
91.- Transformador tipo estación de 225 KVA , 23 KV/ 220 – 127 Volts,
marca IEM, conexión delta - estrella aterrizada, con aisladores en las
boquillas del primario clase OA en aceite.(sustituido por tipo
pedestal, ver alternativa técnico – económica No. 2)
92.- Planta de emergencia de 80 KW 220-127 V, marca Kholer, 3 fases
60 Hz, conexión estrella aterrizada, C.A., motor diesel automático,
Equipado con silenciador, baterías, tanque de día, etc.
93.- Tablero de transferencia automático de 3 polos x 400 amps, marca IEM
154
159
SISTEMA DE TIERRAS:
PART CONCEPTO
01 Conductor desnudo trenzado, 32 hilos calibre 17 AWG, 65.5 MCM,
diámetro 11.9 m.m.
02 Punta maciza de cobre cromado de 25 cms.
03 Base plana para punta
04 Conector recto
05 Conector T
06 Conector cruz
07 Bayoneta para tierra de 3.00 m. Por 5/8 pulg.
08 Rehilete para tierra
09 Abrazaderas para cable
10 Compuesto Químico Gem para tierra
11 Mano de obra
155
160
RESUMEN DE MATERIALES Y EQUIPO ELÉCTRICO.
PARTIDA CONCEPTO
I. Material y equipo eléctrico de baja tensión.
II. Mano de obra de instalación eléctrica
de baja tensión.
III. Estructura de transición eléctrica A.T.
(incluye materiales y mano de obra)
IV. Material y equipo eléctrico de A.T.
( subestación eléctrica tipo pedestal y
accesorios de A.T., incluye mano de
obra especializada ).
V Obra civil eléctrica para A.T., incluye registros,
banco de ductos y base para pedestal.
VI Material y dispositivos para sistema de pararrayos,
incluye mano de obra especializada.
VII Proyecto de instalación eléctrica para A.T. Y B.T.,
compuesto por: proyecto de alumbrado y contactos,
proyecto de fuerza, alimentadores generales,
Subestación eléctrica y especiales.
156
161
COMPARACIÓN TÉCNICA – ECONÓMICA
ALTERNATIVA No. 1 01 Gabinete para Subestación compacta con celdas de equipo de medición, cuchillas de prueba,seccionador en aire con corta circuito fusible y aparta- rrayos autovalvulares de 23 KV y celda de acoplamiento. $ 46,200 02 Transformador tipo estación de 225 KVA 23000 V / 220 – 127 Volts, marca IEM, autoenfriado en aceite, delta-estrella trifásico y neutro fuera del tanque. $ 51,156.20 03 Mano de obra eléctrica. $ 14,602.5 04 Obra civil eléctrica. $ 3,300 Subtotal $ 115,258.7 IVA ( 15 % ) $ 17,288.80 ----------------- TOTAL $ 132,547.50
ALTERNATIVA No. 2 Transformador tipo pedestal marca IEM para 225 KVA, 60 Hz, auto enfriado en aceite, 65 grados C de elevación de temperatura a 2300 m.s.n.m. 23000 / 220.127V, NOM - J116. $ 103,950 Accesorios de conexión de a.t., marca ELASTIMOLD. $ 11,010.45 Mano de obra eléctrica. $ 11,495.55 Obra civil eléctrica. $ 3,300 Subtotal $ 129,756.00 IVA ( 15 % ) $ 19,463.4 ----------------- TOTAL $ 149,219.4
157
1
De conformidad con el costo global de la obra eléctrica y después de
analizar la conveniencia que nos proporciona la alternativa num. 2, aun siendo
superior el costo en $ 16,671.9 con respecto a la alternativa num. 1, se
procedió a la selección de la subestación tipo pedestal por ser más confiable en
su funcionamiento, garantizando una larga vida de servicio y su estética lineal,
acabado, ofreciendo una agradable presentación que armoniza por su color
verde olivo con el medio ambiente.
No requiere de servicio de mantenimiento o vigilancia periódica, es
seguro, silencioso y durable, por lo que es recomendable para hospitales.
El gabinete es del tipo intemperie, con puerta y seguro para candado, las
partes vivas quedan inaccesibles para él público, instalados sobre un pedestal
de concreto, el equipo es de tecnología de punta, el espacio a ocupar es de
1.96 M2, en tanto que la subestación compacta tradicional es de 13.20 M2, más
la malla protectora.
Además como se podrá observar en las recomendaciones técnicas –
económicas de la subestación tipo compacta, en comparación con el costo
global de la inversión de la obra eléctrica, representa el 1.43 %, por lo que el
estudio técnico – económico de referencia con la tarifa de consumo en alta
tensión, la inversión para la adquisición de la subestación tipo pedestal se
recupera en seis meses.
158
2
ANALISIS DE CALCULO TÉCNICO – ECONÓMICO PARA TARIFA DE CONSUMO ELÉCTRICO.
Considerando que la demanda máxima para los hospitales es
aproximadamente del 40 % de la carga instalada que en este caso es de
244,508 Watts.
Por lo tanto el 40 % de la carga conectada es 97.80 KW de demanda
máxima.
En base a que la carga en D.M. También se debe contemplar un posible
crecimiento futuro de un 25 %, se recomienda la instalación de una subestación
eléctrica tipo pedestal, por lo que enseguida se expone un análisis comparativo
de los costos entre tarifa 02 para BT y tarifa 03 para AT, justificando la
inversión, la cual se amortizará en un término de seis meses.
CALCULO PARA TARIFA 02 BAJA TENSIÓN
Tarifa 02
Si se consume por KW / hora 98.00
Ahora por KW / hr – dia 2352
Por KW / hr - mes 70560
Por año KW / hr – año 846720 este se multiplicará por el cargo por
consumo KWh 1.3 por lo que 846720 x 1.3 = $ 1,100,736
158
3
Tarifa 03
Si se consume por KW / hr 98
Ahora por KW / hr – dia 2352
Por mes KW / hr – mes 70560
Por año KW / hr – año 846720 este se multiplicará por el cargo por
consumo KWh 0.9 por lo que 846720 x 0.9 = $ 762048
CONCLUSIÓN
Con la tarifa 03 AT en comparación con la de BT se tiene una
recuperación mensual de aproximadamente $ 28,224, por lo que con esto se
justifica la inversión para la adquisición de la subestación eléctrica de tipo
pedestal, ya que en un término de 6 meses se logrará la amortización.
159
4
ANALISIS CRITICOS DE LOS DIFERENTES ENFOQUES
Una vez que se enunció y se analizó el problema, a través de la
justificación se explicaron los criterios que se tomaron en cuenta para
seleccionarlo como objeto de estudio, considerando la importancia de esta y los
beneficios que proporcionaría.
Al determinar y especificar el objeto de estudio, se recurrió a
conocimientos previos, los cuales ayudaron a encuadrarlo y colocarlo para
estructurar el apartado de las referencias teóricas y contextuales.
Para conformar esta información, se analizaron diferentes teorías o
enfoques teóricos. Con este análisis se seleccionaron las que proporcionaban
mas elementos significativos y que permitieran explicar el tema de estudio, así
como tratar de resolver adecuadamente el problema planteado.
Después de haber definido el marco teórico y el marco contextual del
presente tema, se compararon los distintos enfoques de los diferentes autores
que se consultaron en libros y otras fuentes de información.
Una de las mayores dificultades para la explicación de este tema es el
empleo de las palabras de algunos autores que escriben frases incidentales,
explicativas, dentro de una idea y esta se alarga, se vuelve densa y confusa;
además estos investigadores muchas veces son muy teóricos y pocos prácticos.
160
5
En cambio hay autores que exponen el tema con ideas o conceptos que
se ordenan lógicamente, al mismo tiempo realizan un estudio muy claro,
eficiente y profundo, con aportaciones muy prácticas; por ello, en sus libros
muestran mucha habilidad para comunicarse con el lector.
Debido a estas circunstancias, el objetivo que se persigue también en
este trabajo es que el lector comprenda la explicación del tema de este trabajo y
aprenda el verdadero conocimiento; así mismo, que pueda detectar, analizar y
darle solución a los problemas que se plantean en este proyecto.
161
6
CONCLUSIONES
Este tipo de proyectos deben realizarse conforme a lo establecido en las
normas ( NOM, SSA. ), y con suficiente información basada en los diferentes
puntos de vista de varios autores para realizar los cálculos pertinentes; con el
único fin de satisfacer las necesidades de la humanidad aplicando las Normas,
Reglamentos, y los Datos necesarios para el Proyecto del Sistema Eléctrico de
Alumbrado y Fuerza de este Centro Hospitalario.
En cualquier Sistema Eléctrico de un Hospital. Es importantisimo contar
con un Sistema Eléctrico independiente capaz de suministrar una cantidad de
Energía Eléctrica para el Sistema de Alumbrado y Fuerza, considerando
esencial para la vida, segura y efectiva durante el tiempo que el servicio
eléctrico normal se interrumpe por cualquier razón.
Es por esto que la planta de emergencia deberá ser calculada de
acuerdo a la carga que debe suministrar. Es decir; suministrar energía al equipo
eléctrico principal para la atención de pacientes y para la operación básica del
hospital.
Es importante señalar que los circuitos derivados del sistema de
emergencia deben estar completamente independientes de cualquier otro
alambrado o equipo y no deben ocupar las mismas canalizaciones, cajas,
receptáculos o gabinetes.
162
7
8
CONCLUSIONES
Este trabajo se desarrollo aplicando las normas, reglamentos y los datos
necesarios para el proyecto del sistema eléctrico de alumbrado y fuerza de un
centro hospitalario, con información suficiente para calcular correctamente la
capacidad de la subestación eléctrica, alimentadores generales, interruptor
general, tableros de distribución, motores, equipos de protección y control, así
como los equipos y luminarias del área de alumbrado interior y alumbrado
exterior, con la aplicación de los niveles recomendados de iluminación.
Otro tema de importancia para el proyecto del centro hospitalario es la
selección de la capacidad de la planta generadora de energía eléctrica en
servicio de emergencia.
Para dar cumplimiento al término y finiquito del proyecto es preciso
coordinar las acciones con las demás áreas que intervienen en el proyecto
integral de la clínica hospital para el cumplimiento de los acuerdos de carácter
técnico.
La organización y el control así como apegarse al programa de avance
del proyecto es de importancia para la culminación de la obra.
En el control y en la organización para el desarrollo del proyecto están
asociadas otras actividades y factores que intervienen para obtener el costo
total del mismo y la ejecución de la obra eléctrica, como son:
- Ingeniería del proyecto eléctrico.
- Control de la obra.
- Apoyo administrativo.
163
9
En conclusión, el estudio del proyecto cumple con el objetivo de
suministrar el servicio de energía eléctrica sin afectar la calidad del sistema.
De acuerdo con las recomendaciones del área de proyectos, fue preciso
racionalizar el diseño de las instalaciones y el control del proyecto, tomando en
cuenta hasta donde fue posible los equipos de fabricación nacional, así como la
aplicación de la tecnología de punta en lo que se refiere a los equipos
electromecánicos.
164
10
ANEXOS
11
CAPACITORES
La presencia de las cargas de tipo inductivo genera problemas en la red
de distribución eléctrica por bajo factor de potencia por lo que la CFE y la
compañía de luz y fuerza del centro penalizan al usuario en caso de que el
factor de potencia sea menor a 0.9 y haciendo una bonificación a quienes
tengan un valor 0.9 y 1.0, con este factor de potencia las compañías
generadoras ya no proporcionan potencia aparente en exceso generando
solamente lo necesario.
Las ventajas de mantener el 0.9 y 1.0, se reflejara en el ahorro de dinero,
ya que el consumidor dejara de pagar una energía que prácticamente no se
esta aprovechando.
Por lo que de conformidad con la NOM en su artículo correspondiente
respecto al factor de potencia, ordena que debe ser y mantenerse en un valor
de 0.9 y 1.0; Dado el caso, se recomienda que se instale un banco de
capacitores para corrección del factor de potencia en baja tensión, suficiente
para la línea que alimenta al sistema.
Descripción:
Capacitor trifásico tipo seco, autorregenerable, de bajas perdidas,
conectado en delta, formado a base de celdas individuales de polipropileno
metalizado, con terminales robustas, resistencia de descarga, autorregenerable,
dieléctrico seco, material no tóxico. Preparación para tubo, terminal de tierra,
gabinete resistente, celdas moduladoras, disipador de calor y fácil de instalar.
Aplicación:
Corrección del factor de potencia en redes eléctricas para 220 Volts a
60 Hz. Por la NOM-001-SEDE-1999 potencia en KVAR.
166
12
JUSTIFICACION DE LA PLANTA GENERADORA DE ELECTRICIDAD
Se decidió la adquisición de una planta generadora de corriente eléctrica
tomando como base que en un hospital se da servicio de emergencia y se
adquiere la planta para cubrir las fallas del suministro de energía por parte
de la CFE.
13
SIGNIFICADO DE LAS LETRAS UTILIZADAS EN LAS FÓRMULAS DEL PROYECTO DE LA INSTALACION ELECTRICA
DE ALUMBRADO Y FUERZA
F.D. .................................. Factor de demanda
D.M. .................................. Demanda máxima
C.C. .................................. Corriente continua
MVA o KVA ...................... Unidades de potencia aparente
KW ................................... Unidad de potencia real
F.P. ................................... Factor de potencia
A.T. ................................... Alta tensión
B.T. ................................... Baja tensión
IPC ................................... Corriente a plena carga
KV .................................... Unidad de tensión eléctrica
KA .................................... Unidad de corriente eléctrica
A.C. .................................. Corriente alterna
PCC ................................. Potencia de corto circuito
Pb .................................... Potencia de base
Z, X y R ........................... Impedancia, Reactancia y Resistencia
H.P. ................................. Unidad de potencia mecánica
Rcc y Rca ........................ Resistencia de corriente continua y alterna
F. M. ................................ Factor de multiplicación
Icc .................................... Corriente de corto circuito
E ...................................... Tensión eléctrica
M ..................................... Eficiencia
F.C.T. .............................. Factor de corrección por temperatura
F.C.N.C. .......................... Factor de corrección por No. de
conductores eléctricos
V ...................................... Caída de tensión en un conductor
de corriente eléctrica
167
14
A y a ................................ Áreas
W ..................................... Watts o ancho del cuarto
L ...................................... Largo del cuarto
Hm ................................... Altura de voltaje de la luminaria
Ic ..................................... Relación de cuarto
F.U. .................................. Factor de utilización
F.M. ................................. Factor de mantenimiento
M.D. ................................. Motor Diesel
168
15
GLOSARIO DE FORMULAS
CORRIENTE I.
W
2H,1F. - I = -------------------------- = Amps. A.P.C.
127 x 0.9
W
3H,2F. - I = -------------------------- = Amps. A.P.C.
220 x 0.9
W
3H,3F. - I = -------------------------- = Amps. A.P.C.
1.73 x Vt
Cuando las cargas parciales son 100% resistivas.
W
3H,3F. - I = ---------------------------- = Amps. A.P.C.
1.73 x 220 x 0.9 x n
Cuando las cargas parciales son inductivas.
W
4H,3F,1N. - I = -------------------------- = Amps. A.P.C.
3 x 220 x 0.9
I3 (interruptor) = Amps. A.P.C. x 1.25 = Capacidad Nominal
169
16
SECCION DEL CONDUCTOR “ S ”
4 I L
1F. - S = -------------------- = mm2; e = en porciento; E = 127 V
E x e
2 I L
2F.- S = -------------------- = mm2 ; e = en porciento ; E = 127 V
E x e
2 x 1.73 I x L
3F.- S = -------------------- = mm2 ; e = en porciento ; E = 127 V
E x e
En donde: I = Corriente en Amperes
W = Potencia en Watts
F.P. = Factor de Potencia = 0.9
3 = 1.73 constante
S = Sección en mm2
L = Longitud en mts.
e = Caída de tensión en porciento o en Volts.
E = Volts, 127 o 220 V.
170
17
TABLA No. 3 DIMENSIONES DE TUBO CONDUIT
Tam. (mm) Tam. (plgs) Diám. Int. (plgs) Secc. Int. (plgs)2 13 ½ 0.622 0.30
19 ¾ 0.824 0.53
25 1 1.049 0.86
31 1 ¼ 1.380 1.50
38 1 ½ 1.610 2.04
51 2 2.067 3.36
64 2 ½ 2.469 4.79
76 3 3.068 7.38
89 3 ½ 3.548 9.90
101 4 4.026 12.72
171
18
TABLA No. 4 DIMENSIONES DE CONDUCTORES THW, CON SU
RESISTENCIA OHMICA A 60 GRADOS CENTIGRADOS CON
CORRIENTE CONTINUA
CALIBRE DIAMETRO SECCION RESISTENCIA A.W.G. pulgs. (pulgs.)2 OHMS / 1000 M.C.M.
18 0.056 0.0088 7.4700
16 0.118 0.0109 4.7000
14 0.131 0.0135 3.0000
12 0.148 0.0162 1.8700
10 0.168 0.0224 1.1800
8 0.228 0.0408 0.7400
6 0.323 0.0819 0.4650
4 0.372 0.1087 0.2920
3 0.401 0.1264 0.2280
2 0.433 0.1473 0.1850
1 0.508 0.2027 0.1460
0 0.549 0.2367 0.1160
00 0.595 0.2781 0.0920
000 0.647 0.3288 0.0730
0000 0.705 0.3904 0.0580
250 0.788 0.4877 0.0490
300 0.843 0.5581 0.0408
350 0.895 0.6291 0.0350
400 0.942 0.6969 0.0306
600 1.143 1.01261 0.0204
700 1.214 1.1575 0.0176
750 1.249 1.2252 0.0163
800 1.282 1.2908 0.0152
900 1.345 1.4208 0.0136
1000 1.404 1.5482 0.0136
500 1.029 0.8316 0.0245
Nota: los conductores del No. 18 al No. 8 son alambres sólidos y
del No. 6 en adelante son cables de varios hilos.
172
19
TABLA No. 5 FACTORES MULTIPLICADORES PARA
CONVERTIR RESISTENCIAS CON CORRIENTE CONTINUA A
RESISTENCIAS CON CORRIENTE ALTERNA, A 50 Y 60 CICLOS
POR SEGUNDO
CALIBRE CABLES CON CUBIERTA NO CABLES CON CUBIERTA
A.W.G. MAGNETICA EN DUCTOS NO MAGNETICA O EN DUCTOS M.C.M. MAGNETICOS, O EN EL AIRE MAGNETICOS.
2 1.000 1.01
1 1.000 1.01
0 1.001 1.02
00 1.002 1.03
000 1.003 1.04
0000 1.004 1.05
250 1.005 1.06
300 1.006 1.07
350 1.009 1.08
400 1.011 1.10
500 1.018 1.13
600 1.025 1.16
700 1.034 1.19
750 1.039 1.21
800 1.049 1.22
900 1.055 1.26
1000 1.067 1.30
1250 1.102 1.41
1500 1.142 1.53
1750 1.185 1.67
2000 1.233 1.82
Para calcular la resistencia de un conductor a una temperatura
mayor de 60 grados centígrados que es la especificada en la tabla.
20
TABLA No. 6 CARACTERISTICAS DE CONDUCTORES DE
COBRE CON AISLAMIENTO PARA 600 VOLTS.
TAMAÑO CONDUCTOR TIPOS TIPOS AWG Y MCM SIN FORRO RF-32,R,RH,RW,V TF,T,THW,RU,RUF,RUW
C/FORRO C/FORRO C/FORRO C/FORRO
mm2 mm mm2 mm mm2 18-1.624 0.8 3.7 10.8 2.7 5.7
16-2.583 1.3 4 12.6 3 7.1
14-4.106 2.1 4.3 14.5 3.3 8.6
12-6.53 3.3 4.8 18.1 3.8 11.3
10-10.38 5.3 6.1 29.2 4.3 14.5
8-16.51 8.4 7.9 49 5.8 26.4
6-26.24 13.3 10.1 80.1 8.2 52.8
4-41.74 21.2 11.5 103.9 9.4 69.4
3-52.62 26.7 12.2 116.9 10.2 81.7
2-66.36 33.6 13 132.7 11 95
1-83.69 42.4 14.9 174.4 12.9 130.7
1/0-105.6 53.5 16 201.1 13.9 151.7
2/0-133.1 67.5 17.1 229.7 15.1 179.1
3/0-167.8 85.1 18.5 268.8 16.4 211.2
4/0-211.6 107.3 19.9 311 17.9 251.6
250 126.8 22 380.1 20 314.2
300 152.1 23.7 441.2 21.4 359.7
350 177.5 25 490.2 22.7 404.7
400 202.8 26.2 539.1 23.9 448.6
500 253.5 28.4 633.5 26.1 535
600 304 31.3 769.4 29 660.5
700 355 33.1 860.5 30.8 745.1
750 380 34 907.9 31.7 789.2
800 406 34.9 956.6 32.6 834.7
900 456 36.4 1041 34.2 918.6
1000 507 37.9 1128 35.7 1001
1250 634 42.6 1425 40.1 1263
1500 761 45.7 1640 43.2 1466
1750 887 48.7 1863 46.2 1676
2000 1014 51.3 2067 48.8 1870
21
TABLA No. 7 INDICES DE CUARTO
INDICE DE CUARTO VALOR DE LA RELACION DE CUARTO
J menos de 0.7
Y 0.7 a 0.9
H 0.9 a 1.2
G 1.2 a 1.38
F 1.38 a 1.75
E 1.75 a 2.25
D 2.25 a 2.75
C 2.75 a 3.50
B 3.50 a 4.50
A más de 4.50
TABLA No. 8 NUMEROS DE EQUIPOS FLUORESCENTES EN
ZONAS POR ILUMINAR
DIVIDA EL AREA EM M2. ENTRE:
Luxes/m
2 3 x 40 W 2 x 40 W 2 x 74 W
300 6.75 4.5 9.1
250 8.1 5.4 10.9
200 10.12 6.75 13.6
150 13.5 9.0 18.1
100 20.2 13.5 27.3
75 30.0 18.0 36.5
50 40.5 27.0 54.5
TABLA No. 9 FACTORES DE REFLEXION
SUPERFICIE PINTADA FACTOR
Blanco 80%
Marfil 70%
Bayo 65%
Verde Claro 40%
Azul Celeste 35%
Encarnado 20%
Verde Olivo 20%
Negro 5%
22
EQUIVALENCIA DE MOTORES ELECTRICOS
POTENCIA
INDICADA
COM. FED. ELEC.
MOTORES
CIA. DE LUZ Y F. DEL C.S.A.
MOTORES
EN HP
MONOFASICOS
WATTS
TRIFASICOS
WATTS
MONOFASICOS
WATTS
TRIFASICOS
WATTS
1/20 1/16 1/8 1/6 ¼
1/3 0.50 0.75 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 5.00 7.00 7.50
10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 40.00 50.00
60 80
150 202 293 395 527 780 993 1480 1935 2390 2766
264 355 507 740 953 1418 1844 2290 2726 4490 6293 6577 8674
12860 16953 21188 24725 32609 40726
60 80
150 200 290 390 520 770 980 1460 1910 2360 2730
260 350 500 730 940 1400 1820 2260 2690 4430 6210 6490 8560
12690 16730 20910 24400 32180 40220
RENDIMIENTOS PROMEDIOS CONSIDERADOS
COMPAÑÍA DE LUZ Mínimo 85.78 % Máximo 89.50 %
COMISION FEDERAL DE ELECTR. Mínimo 85.85 % Máximo 89.96 %
Para motores de más de 50 H.P. Multiplíquense los H.P. por 800
WATTS para obtener la carga a considerar.
23
24
BIBLIOGRAFIA
CURSO DE ELECTRICIDAD E INSTALACIONES ELÉCTRICAS
( Eusebio Fernández Rodas ) 3 era. Edición
“MANUAL DE INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES”
Gilberto Harper Gilberto
Editorial Limusa, S.A. de C.V.; Segunda Preedición 1991
MANUAL DE ALUMBRADO DE WESTINGHOUSE
EDITORIAL DOSSAT 4ª Edición
EL ABC DE LAS INSTALACIONES ELECTRICAS INDUSTRIALES
GILBERTO ENRIQUEZ HARPER
Editorial Limusa, S.A. de C.V., Cuarta reimpresión.
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM – 001 – SEDE – 1999.
INSTALACIONES ELECTRICAS PRACTICAS
DIEGO ONESIMO BECERRIL L.
Onceava edición 1991
* PUBLICACION “INSTALACION ELECTRICA”
Normas de Diseño de Ingeniería del IMSS.
* CATALOGOS DE LOS FABRICANTES ELECTRICOS:
Motores eléctricos IEM
Catalogo Square-D
Catalogo HOLOPHANE Alumbrado
Catalogo Conductores Monterrey
* NORMAS TECNICAS DE DISTRIBUCION C.F.E.
