DISEO DE LAS INSTALACIONES ELCTRICAS DE UNA NAVE INDUSTRIAL
ESCUELA POLITCNICA NACIONAL INGENIERAS EN ELCTRICA Y ELECTRNICA INSTALACIONES ELCTRICAS DE BAJO VOLTAJE GR 2
Realizado por:Vernica CusquerDiego CarrinVctor BravoPatricio PichuchoParalelo:GR2DISEO DE LAS INSTALACIONES ELCTRICAS DE UNA NAVE INDUSTRIAL
Profesor:Ing. Pedro Freile Perodo: Julio - Diciembre 2013QUITO-ECUADOR
Tabla de ContenidosSECCIN I: TRMINOS DE REFERENCIA 21.1 ANTECEDENTES21.2OBJETIVOS31.3 ALCANCE3SECCIN II: MAQUINARIA 3Frmulas generales3Maquinaria4Carga instalada8SECCIN II: ILUMINACIN 9SECCIN III: TOMACORRIENTES 155Clculo de la acometida para la instalacin de los tomacorrientes.155Carga instalada16SECCIN IV: DIMENSIONAMIENTO DE TABLEROS 177SUBTABLEROS177SECCIN V: CALCULO DEL TRANSFORMADOR 19TRANSFORMADOR19ALIMENTADORES19CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO20SECCIN VI: DIAGRAMAS UNIFILARES 21TABLERO DE MOTORES TM121TABLERO DE MOTORES TM221TABLERO DE MOTORES TM321TABLERO PRINCIPAL22TOMACORRIENTES22SECCIN VII: CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA 23SECCIN VIII: PUESTA A TIERRA 24SECCIN IX: PARARRAYOS 26ANEXOS 2727
DISEO DE LAS INSTALACIONES ELCTRICAS DE UNA NAVE INDUSTRIALSECCIN I: TRMINOS DE REFERENCIA
1.1 ANTECEDENTES
En la actualidad, las instalaciones elctricas son de vital importancia para el abastecimiento de energa elctrica, por lo que conocer cmo es que se lleva a cabo una instalacin y conocer cada uno de sus elementos es indispensable para dar un buen funcionamiento a los aparatos domsticos e industriales manejados. De igual forma es interesante tener muy en cuenta cuales son los tipos de instalaciones que existen en la actualidad, as como las ventajas e inconvenientes que tiene cada una.Adems, debemos tomar en cuenta la aplicacin de los reglamentos o normas para garantizar un buen y duradero funcionamiento, inclusive en caso de circunstancias anmalas sepamos actuar adecuadamente para cuidar nuestra integridad fsica.En el presente trabajo se realizar el diseo de elementos que nos permitirn transportar y distribuir la energa elctrica de una manera segura y eficiente, desde el punto de suministro hasta los equipos dependientes de esta. Se realizar los diagramas y representacin de las instalaciones elctricas diseadas en el software Autocad.
DIMENSIONES:
REAS:
Bodega de terminadosBodega de materia primaVestidoresOficinas administrativasMantenimientoOficina de jefe de plantaDespachoSala de transformador rea de mquinas
1.2 OBJETIVO
Realizar el diseo de todas las instalaciones elctricas de una nave industrial de manera que se obtenga un diseo acoplado a normas y estndares que rigen actualmente este tipo de trabajos.
1.3 ALCANCE
El presente proyecto est enfocado en el diseo de la estructura elctrica de la nave industrial, el cual se limitar a las instalaciones elctricas en los siguientes aspectos: Tableros, para manejo de motores, hornos, iluminacin, para lograr una instalacin segura confiable y ordenada. Protecciones, para aumentar la seguridad del abastecimiento de energaIluminacin, en donde tenemos lmparas, luminarias Tomacorrientes, para la conexin de distintos aparatos.Dimensionamiento de cables, manteniendo los costes de instalacin en unos valores aceptables. Canalizaciones, para conseguir un orden, que sea agradable a la vista, y protecciones contra factores externos del medio.Transformador, para suministrar la energa para nuestras instalaciones.Bancos de capacitores para correccin del factor de potencia.Disyuntores, para protecciones.Puestas a tierra, utilizadas como referencia y como sumidero de corrientes indeseables. SECCIN II: MAQUINARIAFrmulas generales:
q = 2 (Sistema trifsico)
V220 V
k
DISYUNTOR:GUARDAMOTOR:TUBERAS:
Maquinaria:DOS HORNOS DE 15 KW
CONDUCTOR:THHN (fases) +1x#8 (tierra)TUBERA: DISYUNTOR:
Horno N 1l= 6.21 m
CADA DE TENSIN:
Horno N 2l= 10.55 m
CADA DE TENSIN:
HORNOS DE 15 KW
EquipoP (W)I (A)Cable (AWG)S (mm2)Longitud (m)Error (%)PROTECCIN TRMICA (A)Valor comercialTUBERAPVC
HORNO 11500039.36105.266.210.473Px60
HORNO 21500039.36105.2610.550.793Px 60
TRES MQUINAS DE 15 HP
CONDUCTOR:(fases) +1x#10 (tierra) THHN
DISYUNTOR:GUARDAMOTOR:TUBERA:
Motor N 1l= 15.16 m
CADA DE TENSIN:Motor N 2l= 18.78 m
CADA DE TENSIN:Motor N 3l= 22.25 m
CADA DE TENSIN:
MQUINAS DE 15HPcos 0.8
EquipoP (W)I (A)Cable (AWG)S (mm2)Longitud (m)Error (%)PROTECCIN TRMICA (A)Valor comercialTUBERAPVC
MQUINA 11119036.71105.2615.160.613Px 50
MQUINA 21119036.71105.2618.780.753Px 50
MQUINA 31119036.71105.2622.250.893Px 50
DOCE MQUINAS DE 5 HP
CONDUCTOR:(fases) +1x#12 (tierra) THHNTUBERA:
DISYUNTOR:GUARDAMOTOR:Motor N 1l= 5.7 m
CADA DE TENSIN:
Motor N 2l= 5.86 m
CADA DE TENSIN:
Motor N 3l= 11.53 m
CADA DE TENSIN:Motor N 4l= 14.57 m
CADA DE TENSIN:
Motor N 5l= 17.75 m
CADA DE TENSIN:Se procede de igual manera para los siete equipos restantes, y todas las cadas de tensin son menores al 3% de acuerdo con la norma.MQUINAS DE 5HPcos 0.8
EquipoP (W)I (A)Cable (AWG)S (mm2)Longitud (m)Error (%)PROTECCIN TRMICA (A)Valor comercialTUBERAPVC
MQUINA 1373012.24123.315.70.193Px 16
MQUINA 2373012.24123.315.860.203Px 16
MQUINA 3373012.24123.3111.530.393Px 16
MQUINA 4373012.24123.3114.570.493Px 16
MQUINA 5373012.24123.3117.750.603Px 16
MQUINA 6373012.24123.3120.780.703Px 16
MQUINA 7373012.24123.315.280.183Px 16
MQUINA 8373012.24123.318.440.283Px 16
MQUINA 9373012.24123.3111.110.373Px 16
MQUINA 10373012.24123.3114.150.483Px 16
MQUINA 11373012.24123.3117.330.583Px 16
MQUINA 12373012.24123.3120.360.683Px 16
DOS MQUINAS DE 30 HP
CONDUCTOR: (fases) +1x#6 (tierra) THHNTUBERA:
DISYUNTOR:GUARDAMOTOR:Motor N 1l= 14.2 m
CADA DE TENSIN:Motor N 2l= 18.79m
CADA DE TENSIN:MQUINAS DE 30 HPcos 0.8
EquipoP (W)I (A)Cable (AWG)S (mm2)Longitud (m)Error (%)DISYUNTOR 1.25xIGUARDAMOTOR (A)TUBERA
MQUINA 12238073.42613.314.20.713Px100102
MQUINA 22238073.42613.318.790.943Px100102
Carga instalada:Mquinas en la nave industrial
P[w]
HORNO 115000
HORNO 215000
MQUINA 111190
MQUINA 211190
MQUINA 311190
MQUINA 43730
MQUINA 53730
MQUINA 63730
MQUINA 73730
MQUINA 83730
MQUINA 93730
MQUINA 103730
MQUINA 113730
MQUINA 123730
MQUINA 133730
MQUINA 143730
MQUINA 153730
MQUINA 1622380
MQUINA 1722380
Potencia153090
154 [kW]
SECCIN II: ILUMINACINClculo de nmero de lmparas por zona:
Frmulas generales:
Se hizo un anlisis bajo tablas que indicaban el nivel de iluminacin de la zona, adems de coeficientes de utilizacin y de factores de manteniemiento. Bodega de trminosDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
22.812.52854004.70.65
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
2.910.70.30.6
Se utiliz una lmpara Lmpara fluorescentes T12Clculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria. Bodega de materia primaDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
12.59.61205004.70.65
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
1.820.70.30.6
Se utiliza el mismo tipo de lmpara que en la bodega de terminadosClculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria. MantenimientoDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
4.157.430.76004.70.65
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
2.60.70.30.6
Se utiliza el mismo tipo de lmpara que en la bodega de terminadosClculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria.
Oficina de jefe de planta de PlantaDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
42.28.84004.70.8
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
8.90.70.50.72
Lmpara fluorescente T8:Clculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria. PasilloDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
2.2510.2232004.70.65
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
1.820.70.30.6
Se utiliza el mismo tipo de lmpara que en la oficina de Jefe de PlantaClculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria.
Cuarto de TransformadorDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
2.98.123.52004.70.65
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
1.820.70.30.6
Se utiliza el mismo tipo de lmpara que en la bodega de terminadosClculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria.
Camerinos de hombres y camerinos de mujeresDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
6.63.724.54004.70.8
Clculo:
RlReflexin techoReflexin paredesCu
9.10.70.50.72
Clculo de nmero de lmparas:
Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria.
DespachoDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
2.74.1115004.70.8
Clculo:RlReflexin techoReflexin paredesCu
9.50.70.50.8
Clculo de nmero de lmparas:Se colocan grupos de 2 lmparas por luminaria. Nave industrialDatos:Largo(m)Ancho(m)rea (m2)E(lux)h(m)Fm
25.6205128004.70.65
Clculo: RlReflexin techoReflexin paredesCu
2.90.70.30.67
Lmpara de vapor de mercurio:
Clculo de nmero de lmparas:DepartamentosLmparaNmero de Lmparas
Bodega de TerminadosFluorescente T12 75W48
Bodega Materia PrimariaFluorescente T12 75W20
MantenimientoFluorescente T12 75W6
Nave IndustrialHID Mercurio 400 W50
Jefe de PlantaFluorescente T8 32 W4
TransformadorFluorescente T8 32 W4
DespachoFluorescente T8 32 W2
Camerino MujeresFluorescente T8 32 W6
Camerino HombresFluorescente T8 32 W6
PasilloFluorescente T8 32 W5
Capacidad Instalada48753600
20751500
675450
5040020000
432128
432128
23264
632192
632192
532160
Calibre de Conductores: Nave IndustrialPotenciaLmparasPoTotal
4005020000
fpbalastoSScStI C/U
0.921.25543.478261550275002.5
Ciruito1SxCIConductorSCe
17935042.5123.812.16475781
Bodega de terminados
PotenciaLmparasPoTotal
75483600
fpbalastoSScStI C/U
0.921.25101.90217410550400.47727273
Ciruito1SxCIConductorSCE
1212605.72727273123.810.41327195
Para el resto de conductores se utiliz el nmero 14.
SECCIN III: TOMACORRIENTESClculo de la acometida para la instalacin de los tomacorrientes.Acometida 1:#UnidadesP[w]I[A]S[mm2]Longitud[m]Error (%)I proteccin[A]
Acometida 1_1816004,6653,3121,132,1935
Descripcin de carga 1_2
TomacorrienteValores de Carga[W]
9200
10300
11200
12200
Suma900
P[w]I[A]S[mm2]Longitud[m]Error (%)I proteccin [A]
Acometida 1_29002,623,3121,132,623
Acometida 2:
#UnidadesP[w]I[A]S[mm2]Longitud[m]Error (%)I proteccin[A]
Acometida 248002,333,31211,7593
Acometida 3:
#UnidadesP[w]I[A]S[mm2]Longitud[m]Error (%)I proteccin [A]
Acometida 348002,09943,31250,49943
Acometida 4:#UnidadesP[w]I[A]S[mm2]Longitud[m]Error (%)I nominal [A]
Acometida 4_1510002,9153,31250,9323
#UnidadesP[w]|I[A]S[mm2]Longitud[m]Error (%)I nominal [A]
Acometida 4_224001,0493,31100,482
Clculo de la tubera a usar en las acometidas:
Clculos para la tubera
S[mm2] de #12AWG# unidadesS total cables[mm2]S tubera[mm2]Dimetro [mm]Tubera
3,311652,96132,413
Carga instalada:
Capacidad instalada en servicios generales
Potencia individual
[w]
Aporte de la acometida 12500
Aporte de la acometida 2800
Aporte de la acometida 3800
Aporte de la acometida 41400
Potencia55005,5[kW]
SECCIN IV: DIMENSIONAMIENTO DE TABLEROSSUBTABLEROS:
TABLERO DE MOTORES TM1
CONDUCTOR:3x#3/0 (fases)+1x#3/0 (tierra)PROTECCIN:
TUBERA:
CADA DE TENSIN:
TABLERO DE MOTORES TM2
CONDUCTOR:3x#1 (fases)+1x#1 (tierra)
PROTECCIN:
TUBERA:
CADA DE TENSIN:
TABLERO DE MOTORES TM3
CONDUCTOR:3x#1/0 (fases)+1x#1/0 (tierra)PROTECCIN:
TUBERA:
CADA DE TENSIN:
TABLEROS Y TABLERO PRINCIPAL
EquipoI (A)Cable (AWG)S (mm2)Longitud (m)Error (%)PROTECCIN TRMICA (A)Valor comercialTUBERA PVC
TM12003/085.0136.670.822
TM2150142.3623.910.773P/1501
TM31651/053.4928.280.793P/1801
SECCIN 5: CLCULO DEL TRANSFORMADOR
TRANSFORMADOR:SE TIENE 3 BLOQUES:Alumbrado26.1 [Kw]Motores154 [Kw]Tomacorrientes5.5 [Kw]Carga Instalada: 185.6 [Kw]APLICAMOS DEMANDAS:Alumbrado al 90%23.49 [Kw]Motores al 80% 123.2 [Kw]Tomacorrientes al 20%1.1 [Kw] Demanda: 147.34 [Kw]
Dimensionamos con el factor de potencia mnimo pedido por la Empresa Elctrica:
Elegimos un transformador de 160 KVAALIMENTADORES:
Segn las tablas de las capacidades de los cables, se puede utilizar un cable de 500 mcm de 253 mm2 de seccin, con un dimetro de 24.09 mm. El neutro se dimensiona el 70% de la corriente de la fase:In=0.7*I=293.9 ASe selecciona un conductor de 300 mcm de 152 mm2 de seccin, con un dimetro de 19.47 mm
Se escoge una tubera conduit de 3 pulgadas.
Alimentador: 1*[3*#500 mcm + 1*#300 mcm]Proteccin: escogemos una proteccin de 450 ACORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
; Zt=0.04
Utilizando cables no blindados: 0.416 /1000
Zc= 0.01156
SECCIN 6: DIAGRAMAS UNIFILARESTABLERO DE MOTORES TM1
TABLERO DE MOTORES TM2
TABLERO DE MOTORES TM3
TABLERO PRINCIPAL
TOMACORRIENTESPara la acometida 1:
Para la acometida 2:
Para la acometida 3:
Para la acometida 4:
SECCIN 7: CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA
Para realizar la correccin del factor de potencia, asumimos un fp de 0.8. Tenemos una instalacin de 160KVA, y se asume una carga medida de 140 KW:
Como se puede ver, el transformador est sobrecargado:Con los 160 KVA;
Con los 175 KVA;
Existir un exceso de 39.4 A.Segn las normas, el factor de potencia mnimo es de 0.92 por lo que debemos corregir:Se Corregir a fp=0.95:
58.8 KVAR (Esto hay q compensar)
Otra opcin para la correccin del factor de potencia es el utilizar frasquitos comerciales de 13KVAR de los cuales se necesitaran 5 frasquitos, para corregir 65KVAR.
SECCIN 8: PUESTA A TIERRA
Asumimos que tenemos un suelo de Marga y Arcillas compactas: =100 a 200*m
UTILIZAMOS UNA MALLA O GRILLA:
Profundidad del cable: 70 cmLongitud del cable enterrado: 10 cables por 2m c/u=20mSeccin del conductor: 53.5mmcMTODO POPULAR:
MTODO DE DWIGHT :UNA VARILLA:62.24
PANA N VARILLAS: N=10
METODO DE CASAS OSPINA:
Se diseara de esta manera. Despus de instalado se procede a medir la resistencia de puesta a tierra, si es necesario minorar los valores de resistencia de puesta a tierra, se opta por disminuir la resistividad del suelo utilizando los mtodos existentes en el mercado, con lo cual se tendra un valor menor al preestablecido en las normas de menos de 5SECCIN 9: PARARRAYOSMtodo de la esfera rodanteAplicando el mtodo de la esfera rodante para el apantallamiento de la nave industrial; para este mtodo depende bsicamente de la altura de la estructura a proteger.
El respectivo diseo se visualiza en el plano adjunto.
SECCIN 10: ANEXOSCRITERIOS PARA SELECCIN DEL TIPO DE CABLE
CONDUCTORES DE COBRE TIPO THWN Y THHN 600 V.90 C DESCRIPCINLos conductores tipo THHN o THWN -2 pueden ser slidos o cableados y estn construidos con cobre de temple suave, estn adems aislados con una capa uniforme de material termoplstico Cloruro de Polivinilo (PVC) resistente a la humedad y al calor, sobre el cual se aplica una cubierta protectora de Nylon o poliamida.
DIMETRO DE CABLES
TUBERAS PVC
CATLOGO DE DISYUNTORES Lmpara de vapor de mercurio
Lmpara fluorescente T8:
Lmpara fluorescente T12:
Niveles de iluminacin sugeridos:
Tabla para el clculo de Coeficiente de utilizacin:
Factor de mantenimiento:AmbienteFactor de mantenimiento (fm)
Limpio0.8
Sucio0.6
28Horno 2
M215 HP
M115 HP
M315 HP
60 A
Horno 1
60 A
46 A
46 A
M65 HP
M55 HP
M25 HP
M35 HP
M45 HP
M75 HP
M15 HP
M95 HP
M105 HP
M115 HP
M125 HP
M85 HP
150 A
#1 THHN
#1 THHN
16A
17A
16A
16A
16A
16A
16A
16A
16A
16A
16A
16A
17A
17A
17A
17A
17A
17A
17A
17A
17A
17A
M230 HP
M130 HP
100A
102 A
102 A
100A
180 A
1/0
1/0
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