1. MEMORIA

1.0 Objeto del proyecto.Vamos a describir la instalación eléctrica de una nave industrial dedicada a la carpintería.

1.1 Distribución de la superficie.

El edificio se divide básicamente en cuatro zonas(ver Plano):

- Oficinas: Constan de dos plantas. En la baja se encuentra la entrada. También se encuentra un despacho y los servicios para los trabajadores de las oficinas. Desde aquí se puede acceder al taller industrial y, mediante unas escaleras a la planta de arriba. Aquí se encuentra otro despacho , unos archivos y una sala para reuniones.

- Vestuarios: Al lado del espacio para cambiarse de indumentaria se encontrarán los servicios de los empleados del área industrial.

- Almacenes: Hay dos compartimentos. La zona de almacenes lógicamente se encuentra al lado de la entrada del transporte exterior. Existen unas rampillas para el más cómodo traslado de materiales.

- Zona Industrial: Es el espacio donde se encuentra toda la maquinaria y por tanto donde se realizará toda la labor productiva. Ocupa la mayor parte de la planta de la nave.

1.2 Accesos a las estancias.

Los accesos para carga y descarga de materiales se realizarán por medio de una puerta (situada en la fachada principal) accionada por un motor eléctrico de 2 C.V. El acceso a la nave por las oficinas es a través de una puerta (ver Plano).

1.3 Clasificación del local.

De acuerdo con la Instrucción Complementaria 026 del R.B.T. se considera que la actividad a desarrollar posee un cierto riesgo de incendio al manipularse material combustible caso de producirse un arco eléctrico, chispas, etc... por defectos de la instalación.

El material eléctrico utilizado deberá por tanto, ofrecer una estanqueidad adecuada para limitar estos riesgos.De acuerdo con esta norma y según el punto 3.3.1. de dicha Instrucción, clasificamos las instalaciones de carpintería como emplazamiento de clase 3: son aquellos en los que el riesgo se debe a la presencia de fibras o materias volátiles fácilmente inflamables, pero en los que no es probable que estas fibras o materias volátiles estén en suspensión en el aire en cantidad suficiente como para producir atmósferas explosivas.A continuación exponemos un fragmento de la citada instrucción:<< ANEXO 1

1. CAMPO DE APLICACION :

A efectos de aplicación de las presentes prescripciones se considerarán emplazamientos con riesgo de incendio o explosión todos aquellos en los que se fabriquen, procesen, manipulen, traten, utilicen o almacenen sustancias sólidas, liquidas o gaseosas susceptibles de inflamarse o de hacer explosión.

Las presentes prescripciones son también aplicables a las instalaciones eléctricas de tensión superior a 1.000 V en corriente alterna o a 1.500 V en corriente continua.

En esta instrucción sólo se considera el riesgo de incendio o explosión originado al coincidir una atmósfera explosiva y una fuerte ignición de origen eléctrico (chispas, arcos y temperaturas superficiales del material eléctrico), incluyendo también la electricidad estática......

......3. CLASIFICACION DE EMPLAZAMIENTOS: Para establecer los requisitos que han de satisfacer los distintos elementos constitutivos de la instalación eléctrica en emplazamientos peligrosos, estos se clasifican:

De acuerdo con las sustancias presentes, en clase I (gases, vapores y nieblas); clase II (polvos), y clase III (fibras).

Según la probabilidad de presencia de la atmósfera explosiva, en zona 0, zona 1 y zona 2 (para gases y vapores), zona Z (con posibilidad de formación de nubes de polvo) y zona Y (con posibilidad de formación de capas de polvo).

Para determinar las zonas de clase I , se seguirá la norma UNE 20.322-86.....

3.3 Emplazamientos de clase III Son aquellos en los que el riego se debe a la presencia de fibras o materiales volátiles fácilmente inflamables, pero en los que no

es probable que estas fibras o materias volátiles estén en suspensión en el aire en cantidad suficiente como para producir atmósferas explosivas.

3.3.1 Entre estos emplazamientos, a menos que el proyectista justifique lo contrario, se encuentran los siguientes:

• - Algunas zonas de las plantas textiles de rayón, algodón, etc.

• - Las plantas de fabricación y procesado de fibras combustibles.

• - Las plantas desmontadoras de algodón.

• - Las plantas de procesado de lino.

• - Los talleres de confección.

• - Las carpinterias, establecimientos e industrias que presenten riesgos análogos.

• - Aquellos lugares en los que se almacenen o manipulen fibras fácilmente inflamables.

Entre las fibras y materiales volátiles fácilmente inflamables están el rayón y otras fibras sintéticas, algodón (incluidos borra y desperdicios), sisal, yute, estopa, estopa alquitranada, miraguano y otros materiales de naturaleza similar. >>

1.4Cuadro General de Distribución.

En el CGD se encontrarán los cuatro automáticos-diferenciales generales:

-Las dos líneas de potencia. -La línea de alumbrado de la superficie industrial. -La línea de alumbrado y tomas de corriente de oficinas,

vestuarios y almacenes.

1.5 Circuito de potencia.

1.5.1.Instalación y trazado.

Las líneas de fuerza irán aisladas en tubos de PVC rígido normal curvables en caliente grapados a la pared mediante abrazaderas, a una altura sobre el suelo de 3 m.

El diámetro de los tubos según el número de conductores que pasen por ellos vendrán recogidos en la Instrucción Complementaria 019 del R.B.T. expuesta a continuación:

<<.....1.1 Clases de tubos protectores

Los tubos protectores comprenden las clases siguientes:

- Tubos metálicos rígidos blindados, normalmente de acero, de aleación de aluminio y magnesio, de cinc o de sus aleaciones. Estos tubos son estancos y no propagadores de la llama. - Tubos metálicos rígidos blindados con aislamiento interior. Están constituidos por los tubos anteriormente indicados disponiendo en su interior un forro aislante de papel impregnado. - Tubos metálicos rígidos normales con aislamiento interior constituidos por un forro aislante de papel impregnado y una cubierta generalmente de hierro emplomado (tubo Bergman) formado por una chapa dispuesta alrededor del mismo con los bordes unidos por solapa a lo largo de una generatriz. - Tubos aislantes rígidos normales curvables en caliente, fabricados con un material aislante, generalmente policloruro de vinilo o polietileno. Estos tubos son estancos y no propagadores de la llama. - Tubos metálicos flexibles, constituidos por una cubierta metálica con un fileteado especial para poder curvar el tubo con las manos. Pueden ser normales o blindadas, y a su vez disponer o no de aislamiento interior, constituido por un forro aislante de papel impregnado...

1.2 Diámetro de los tubos y número de conductores por cada uno de ellos.

En las tablas que siguen figuran los diámetros interiores nominales mínimos en milímetros para los tubos protectores en función del número, clase y sección de los conductores que han de alojar, según sistema de instalación y clase de los tubos.

Para más de 5 conductores por tubo o para conductores de secciones deferentes a instalar por el mismo tubo, la sección interior de éste será, como mínimo, igual a tres veces la sección total ocupada por los conductores....

......Tabla II

TUBOS MONTAJE

Aislantes rígidos normales curvables en caliente Empotrados

Diámetro interior nominal mínimo, en mm, recomendado para los tubos en función del número y sección de los conductores que

han de alojarSección nominal de los cables

1conductor

2conductores

3conductores

4conductores

5conductores

(mm2) PVCG

omaPVC

Goma

PVCG

omaPVC

Goma

PVC Goma

1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 111,5 11 11 11 11 11 11 11 11 11 112,5 11 11 11 11 11 11 11 11 11 134 11 11 11 11 11 11 11 13 11 166 11 11 11 13 11 16 13 21 16 2110 13 16 13 21 16 21 21 29 21 29. . . . . . . . . . .

16 16 21 21 21 21 29 29 29 29 2925 21 29 29 29 29 29 29 36 36 3635 29 29 29 36 29 36 36 36 48 4850 29 36 36 36 36 36 36 48 48 -70 36 36 36 48 48 48 48 48 - -95 36 48 48 48 48 48 - - - -. . . . . . . . . . .

120 48 48 48 48 - - - - - -150 48 48 - - - - - - - -

........>>

Los respectivos trazados comenzarán su recorrido en el Cuadro General de Distribución situado a una altura de 1 m.La L1 se eleva hasta los 3 m., va por la pared de las oficinas y por un lado de la escalera y transcurre por el lateral derecho del polígono. Llega y rodea a los vestuarios y acaba a la altura de las cabinas de extracción.La L2 se eleva hasta los 6 m. para salvar la puerta de entrada, sigue por la pared de la fachada, baja hasta los 3 m. y sigue por la pared de los almacenes. Una vez rodeados sigue por el lateral izquierdo del polígono y por el fondo hasta llegar a la altura del taladro de columna.Cada cierto tramo, mediante cajas de derivación saldrán los tubos que terminarán su recorrido empotrados en el suelo de

hormigón (protegido por tubos de acero), salvando así la distancia hasta las maquinas.Los tubos instalados son de PVC aislado, rígidos, curvables en caliente.

1.5.2 Tomas de corriente.

Los enchufes de potencia que se colocarán en las líneas de alimentación en la superficie del taller serán de dos tipos:

1.- Trifásicos con toma de tierra.Cinco enchufes 2.- Bifásicas (fase más neutro).Tres enchufes de 16 A.

Las tres tomas de corriente bifásicas estarán conectadas a las líneas de potencia de forma que se reparta la carga entre las tres fases (cada una a una de las tres). Los cálculos de intensidad máxima admisible y caída de tensión estarán incluidos en los cálculos de los circuitos de potencia.(Colocación en plano)

1.6 Circuito de alumbrado.

1.61 Instalación y trazado.

Englobaremos como circuito de alumbrado, la iluminación de los talleres, almacenes, vestuarios y oficinas, así como las bases bifásicas que vayan colocadas en estas dependencias, con exclusión de las colocadas en los talleres, las cuales se considerarán dentro del circuito de fuerza.Los conductos que alimentarán respectivamente a la 1ª y 2ª planta de las oficinas, al alumbrado de la superficie industrial, a los vestuarios y a los almacenes comenzarán su recorrido en el Cuadro General de Distribución.Dichas líneas irán aisladas en tubos de PVC rígido normal curvables en caliente grapados a la pared mediante abrazaderas. El diámetro de los tubos dependerá del número de conductores que pasen por ellos y vendrá recogido en la Instrucción Complementaria 019 del R.B.T. ya antes citada.

Los tubos de las oficinas, vestuarios y almacenes discurrirán , siempre que sea posible, a una altura sobre el suelo de 2.25 m. en el interior de dichas estancias. En los tramos que se encuentren en el espacio de la zona industrial discurrirán paralelos a los de potencia y aproximadamente a la misma altura .

1.62 Tomas de corriente.

Los enchufes que se colocarán en las oficinas, vestuarios y almacenes serán normales (con toma de tierra) de intensidades nominales de 10 y 16 A.Los cálculos de intensidad máxima admisible y caída de tensión en tomas de corriente estarán incluidos en los cálculos de los circuitos de alumbrado.Los puntos de colocación de las bases trifásicas y bifásicas de la instalación pueden observarse en el plano.

1.6.3 Iluminación

La iluminación de la fábrica se realiza a partir de lámparas de vapor de mercurio y de tubos fluorescentes. En el taller colocaremos las lámparas de vapor de mercurio que irán montadas sobre techo. En los demás departamentos (oficinas, vestuarios, almacenes), dadas sus características, colocaremos fluorescentes en la mayoría de los puntos de luz y alguna lámpara incandescente.Para el caso de fallo del alumbrado normal, bien por avería o por corte de suministro, se prevé la instalación de un sistema de alumbrado de emergencia, alimentado por fuentes propias de energía constituidas por acumuladores recargables por el suministro normal de corriente.Dichos aparatos se instalarán sobre determinadas puertas para indicar los puntos de salida de la nave.

2. CÁLCULOS GENERALES.

Nuestra nave es de una superficie total de 30 x 15 = 450 m2. y según Reglamento le corresponde una electrificación de 125 W/m2. por ser una superficie industrial.

450 • 125 = 56250 W.y la intensidad que absorberá la nave en su momento álgido será:

AU

I 82.1068.0·380.0·3

56250

·cos·3

56250 ===ϕ

siendo el cos j medio de toda la nave igual a 0.8. El mayor consumo de la nave será el de las máquinas para la producción, que tendrán que ser alimentadas por sendas líneas de fuerza que discurrirán por ambas paredes laterales.

2.0. Normativa:

El Reglamento de Baja Tensión establece en distintas instrucciones los puntos a tener en cuenta. Así:

MIE BT 017.- La sección de los conductores a utilizar se determinará de forma que la caída de tensión entre el origen de la instalación y cualquier punto de utilización, sea menor del 3% de la tensión nominal en el origen de la instalación, para alumbrado, y del 5% para los demás usos. Esta caída de tensión se calculará considerando alimentados los aparatos de utilización susceptibles de funcionar simultáneamente.

MIE BT 017.- En la tabla 1 nos da la intensidad admisible para cables aislados.

MIE BT 032.- Nos indica que los circuitos de alimentación para tubos de descarga tendrán una carga mínima prevista de 1.8 veces la potencia en vatios de los receptores.Para lámparas fluorescentes, será obligatorio la compensación del factor de potencia hasta un valor mínimo de 0.85.

MIE BT 026.- Dentro de la clasificación de locales con riesgo de explosión o incendio, se califica a las fábricas de muebles como emplazamientos de clase 3, debiendo tener especial cuidado en la protección contra sobreintensidades, que pueden producir calentamientos excesivos.

2.1. Acometida: Aparatos de medida y protecciones generales.

Siendo 56250 W. la potencia que en un momento dado habrá que tener disponible en la nave por necesidades de consumo y 106.8 A. la previsible magnitud de la intensidad que circulará por la acometida, la Intensidad Nominal del I.C.P.M. será de 125 A. correspondiéndole una potencia solicitada en Base de Contratación de 82 KW. según Aunque en principio la potencia contratada sea superior a la estrictamente necesaria, dicho margen estará justificado por un previsible aumento de las potencias instaladas en nuestra nave dentro de los límites de la instalación.En cada derivación de la red subterránea de B.T. del polígono a cada nave, la terna de cables unipolares subirá al Conjunto de Seccionamiento y Protección que constará por cada fase de: un fusible de entrada, otro de salida y otro que hará las funciones de Caja General de Protección (ya en la Acometida que entra a la nave). Los fusibles serán de 250 A. Las características del CSP colocado son:

- Designación: CSP-10E-250/400.- Cortacircuitos Fusibles:

Bases: Tipo: Unipolares NH.Marca SIEMENS.Referencia: 3NH7 420.Numero: 3/3-3.Tamaño: 2/2-1.Imáx.(A): 630 A.(se colocan unas bases

portafusibles sobredimensionadas eléctricamente para así aumentar la capacidad de los bornes. Así serán compatibles con la sección de la línea repartidora dispuesta en la Red de Distribución de nuestro Polígono.)

Fusibles: Imáx.(A): 250 A.Tipo: Unipolares NH.Marca SIEMENS.Referencia: 3NA3 244.

- Capacidad Bornes según Sección de los Conductores (mm2.)

Acometida: Fases: 50-300 mm2.Neutro: 50-300 mm2.

Línea Repartidora/s:Fases: 50-300 mm2.Neutro: 50-300 mm2.

A continuación se disponen el equipo de medida que según la Compañía Suministradora E.R.Z. (Norma 580004), para un suministro de potencia de 82 KW. constará de:

- Contador de Activa: Indirecto 2.5(7.5).- Contador de Reactiva: Indirecto 2.5(7.5).- Trafos de intensidad 100/5 TIC 20.- Reloj (al ser en contador de activa de doble tarifa).- Regleta de comprobación.

Todo esto se dispondrá en un armario al lado del C.S.P. para las sucesivas mediciones que tenga que realizar la compañía suministradora. Estos elementos se encontrarán fuera de la nave industrial, al lado de la puerta de salida.Ya en el interior de la nave, a lado de la entrada, se colocará el I.C.P.M. o Interruptor General con un Toroidal + Relé adosado (para protección diferencial de alta sensibilidad) según las Condiciones de Normalización de E.R.Z. antes expresadas. Su poder de corte será de 20 KA. como mínimo.Dicha función la desempeñará un Interruptor Automático "UNELEC" Diferencial (o similar):

Tipo D-125 M.Curva UNESA.Código 53 6281.4 polos y sensibilidad hasta 3 A. Térmico regulable. Poder de corte a 380/415 v. de 22 KA. Intensidad nominal = 125 A. Regulación 100-125 A.Sensibilidad 0.03 A. disparo instantáneo.Sensibilidad 0.3 - 1 - 3 A. disparo temporizado 0 - 1 sg. (regulado a 0.3 A. y 0.6 sg.).

La intensidad máxima de acometida será:

I = f(56250;r(3) • 380 • 0.8) = 106.82 A.El cable a colocar será de cobre aislado con policloruro de vinilo, de 0.6/1 KV., unifilar, de 70 mm2. cuya intensidad permisible, para tres conductores unipolares al aire o directamente (a una Tª ambiente de 40° C), es de 140 A. según Reglamento en su Instrucción Complementaria 017. Al encontrarnos a un lado de la puerta, y tener ésta rejillas de cara a la ventilación de la nave se considera que el valor máximo de la temperatura ambiente será de 30° C. con lo que según la Instrucción Complementaria 017 del Reglamento de Baja Tensión se aplicará un coeficiente de 1.22 (por estar aislado con PVC) sobre los 140 A.

Factores de corrección de la intensidad máxima admisible en función de la temperatura ambiente . Temperatura ºCTipo de aislamiento

10 15 20 25 30 35 40 45 50

V-G 1.57 1.49 1.40 1.30 1.22 1.13 1.00 0.87 0.71 B-D-R 1.30 1.26 1.21 1.16 1.11 1.06 1.00 0.94 0.89

1.22 • 140 = 170.8 A.

valor elevado que es detectado de sobras por el automático. El conductor queda protegido.Este tramo no tendrá cable de tierra ya que las naves tienen una toma de tierra diferente que la Red de distribución. Por ello, al lado del Cuadro de Distribución, se colocará el punto de toma de tierra general de la nave.El cable llegará al I.C.P.M. del que partirán las diferentes derivaciones individuales con los interruptores automáticos y los diferenciales pertenecientes a las líneas de potencia, alumbrado, oficinas, almacenes y vestuarios. Concretamente:- En la L1 de potencia la intensidad es de 135.5 A.- En la L2 de 134 A. A dichos valores les aplicamos el coeficiente de 0.5 de simultaneidad utilizado para saber el consumo general de la maquinaria del taller.Los valores definitivos son:

L1 : 135.5 • 0.5 = 67.75 A.L2 : 134 • 0.5 = 67 A.

La solución adoptada es la colocación de un Interruptor Automático "UNELEC" Diferencial (o similar).

En L1 colocaremos:Tipo D-100 M.Curva L.Código 53 2453.

4 polos y sensibilidad hasta 3 A. Térmico regulable. Poder de corte a 380/415 v. de 20 KA. Intensidad nominal = 80 A. Regulación 50-80 A.Sensibilidad 0.03 A. disparo instantáneo.Sensibilidad 0.3 - 1 - 3 A. disparo temporizado 0 - 1 sg.(regulado a 0.3 A. y 0.5 sg.).

el cual hace las funciones del magnetotérmico y del diferencial a la vez ( lleva un toroidal integrado en su estructura).

En L2 colocaremos:Tipo D-100 M.Curva L.Código 53 2453.

4 polos y sensibilidad hasta 3 A.

Térmico regulable. Poder de corte a 380/415 v. de 20 KA. Intensidad nominal = 80 A. Regulación 50-80 A.Sensibilidad 0.03 A. disparo instantáneo.Sensibilidad 0.3 - 1 - 3 A. disparo temporizado 0 - 1 sg.(regulado a 0.3 A. y 0.5 sg.).

el cual también hace las funciones del magnetotérmico y del diferencial a la vez .Los conductores en L1 y L2 serán 3 unipolares de 50 mm2. más el neutro de 25 mm2. Aguantan una intensidad de 95 A. con lo que están protegidos por el automático de 80 A.Los tubos rígidos de PVC serán de 36 mm. de diámetro.

- En la línea de alumbrado de la superficie de producción industrial la intensidad nominal del automático la calcularemos como sigue:Tras la distribución de las diferentes líneas monofásicas de cara a un equilibrado general de las tres fases, las líneas del alumbrado del taller han quedado como sigue:

- Una línea a la fase R.- Una línea a la fase S.- Tres líneas a la fase T.

Esta última es la más cargada de consumo y será la que nos sirva para calcular el automático:

22.8 • 3 = 68.4 A. circulan por T.Ahora no aplicaremos el coeficiente de 0.8 de simultaneidad (utilizado para saber el consumo general del alumbrado y usos varios) ya que se encuentra distribuído entre varias líneas .Se coloca un Interruptor Automático "UNELEC" Diferencial (o similar):

Tipo D-100 M.Curva H.Código 53 2253.

4 polos y sensibilidad hasta 3 A. Térmico regulable. Poder de corte a 380/415 v. de 20 KA. Intensidad nominal = 80 A. Regulación 50-80 A.Sensibilidad 0.03 A. disparo instantáneo.Sensibilidad 0.3 - 1 - 3 A. disparo temporizado 0 - 1 sg.(regulado a 0.3 A. y 0.5 sg.).

el cual también hace las funciones del magnetotérmico y del diferencial a la vez .Es interesante la utilización de automáticos tetrapolares con 4 polos protegidos, para proteger adecuadamente el conductor

neutro, en aquellos circuitos trifásicos destinados a la distribución monofásica (fase + neutro), en los que se presenten desequilibrios en las cargas de cada fase. El conductor general de alimentación constará de 3 cables unipolares de 50 mm2. más el neutro de 25 mm2. Aguantan una intensidad de 95 A. con lo que están protegidos por el automático de 80 A.El tubo rígido de PVC será de 36 mm. de diámetro.

- En la línea de la alimentación a las oficinas, vestuarios y almacenes la intensidad nominal del automático la calcularemos como sigue:Tras la distribución de las diferentes líneas monofásicas de cara a un equilibrado general de las tres fases, las líneas del alumbrado oficinas, vestuarios, almacenes, y usos varios de dichas estancias han quedado como sigue:

- Tres líneas a la fase R. Linea de Vestuarios (21.31 A.). Linea de Oficinas 1 (24.57 A.). Linea de Oficinas 2 (16 A.).

Total = 61.88 A.- Tres líneas a la fase S.

Linea de Oficinas 3 (20 A.). Linea de Almacenes (23.44 A.). Linea de Oficinas 6 (20 A.).

Total = 63.44 A.- Dos líneas a la fase T.

Linea de Oficinas 4 (20.25 A.). Linea de Oficinas 5 (16 A.).

Total = 36.25 A.La fase S es la más cargada de consumo y será la que nos sirva para calcular el automático.Se coloca un Interruptor Automático "UNELEC" Diferencial (o similar):

Tipo D-100 M.Curva H.Código 53 2253.

4 polos y sensibilidad hasta 3 A. Térmico regulable. Poder de corte a 380/415 v. de 20 KA. Intensidad nominal = 80 A. Regulación 50-80 A.Sensibilidad 0.03 A. disparo instantáneo.Sensibilidad 0.3 - 1 - 3 A. disparo temporizado 0 - 1 sg.(regulado a 0.03 A.).

el cual también hace las funciones del magnetotérmico y del diferencial a la vez.El conductor general de alimentación constará de 3 cables unipolares de 50 mm2. más el neutro de 25 mm2. Aguantan una intensidad de 95 A. con lo que están protegidos por el automático de 80 A.El tubo rígido de PVC será de 36 mm. de diámetro. En superficies industriales el disparo por derivación se regula a 300 mA. mientras que en las superficies de viviendas y oficinas se regula a 30 mA.El disparo de los automáticos por causa de derivación estará dispuesta en cascada, es decir, que el diferencial general está regulado a un tiempo de disparo superior a los correspondientes a cada una de las líneas independientes, sea de potencia, de alumbrado o de usos varios.El disparo de los automáticos por sobreintensidades o cortocircuitos efectuado por el magnetotérmico estará también dispuesta en cascada, es decir, que las curvas de los diferentes automáticos junto con su intensidad nominal se conjugarán de tal manera que dispararán antes los más próximos a la falta. Así el I.C.P.M. será el más lento por su curva UNESA y sus 125 A. nominales. Posteriormente colocaremos automáticos con curva L para las líneas de potencia en su calidad de circuitos mixtos línea-receptores y automáticos con curva H para las líneas de alumbrado y usos varios. En las mismas máquinas del taller se colocarán automáticos de característica G (apropiada para motores con elevada intensidad de arranque en relación a la nominal) o de característica ICP-M (similar a la UNESA) pero con una intensidad nominal ajustada al consumo del receptor.

2.2 TEORÍA SOBRE LÁMPARAS. LÁMPARAS Y SUS COMPONENTES

A lo largo de estos años se han descubierto nuevos tipos de lámparas a las que se han ido adaptando una serie de componentes y aparatos auxiliares, tales como casquillos, portalámparas, reactancias, etc. Seguidamente exponemos algunos de ellos.

Las lámparas pueden ser de muchas clases, cada una de ellas con sus particularidades y características específicas, que pasamos a estudiar con detalle.

2.2.1. LÁMPARAS DE INCANDESCENCIA

La incandescencia es un sistema en el que la luz se genera como consecuencia del paso de una corriente eléctrica a través de un filamento conductor.

Muchos han sido los materiales utilizados para la construcción de filamentos, pero en la actualidad el material de uso exclusivo es el tungsteno o wolframio, cuya temperatura de fusión es del orden de 3.400 ºC. Con este tipo de filamentos se puede llegar a temperaturas normales de trabajo del orden de 2.500 a 2.900 ºC, lo cual permite fabricar lámparas de incandescencia de una vida relativamente grande, con rendimientos también relativamente grandes, sobre todo si los comparamos con los obtenidos tan sólo hace unas cuantas décadas.

Un factor importante que condiciona la vida de un filamento, es el llamado "fenómeno de evaporación". Dicho fenómeno consiste en que debido a las elevadas temperaturas del filamento, este emite partículas que lo van adelgazando lentamente, produciendo finalmente su rotura.

Su forma no está supeditada fundamentalmente a ningún concepto técnico, siguiendo generalmente criterios estéticos o decorativos, por lo que se fabrican según una extensa variedad de formas. El modelo estándar es el más corrientemente utilizado.

El casquillo tiene como misión la de recoger los dos hilos que salen del filamento, a través del vidrio, hacia el exterior; al mismo tiempo sirve como elemento de unión con la red de alimentación. Existe una gran diversidad de formas y tamaños de casquillos, aunque los más corrientemente utilizados son los de rosca Edison E-27, para potencias inferiores a los 300W, y la rosca E-40 o Goliat, en lámparas de igual o superior potencia.

Para un buen conocimiento del comportamiento de estas lámparas, es necesario tener en cuenta su curva de distribución espectral de las diferentes radiaciones que la componen. En la figura mostramos la distribución espectral de una lámpara de incandescencia, tipo estándar, de 500W, en función de la energía radiada.

De esta curva se deduce que la energía radiada por estas lámparas tiene un carácter continuo y que gran parte de la energía se encuentra en la zona de los colores rojos, mientras que solamente una pequeña parte lo hace en la zona del color violeta. De esto se deduce que la luz radiada por este tipo de lámparas se asemeja a la luz solar.

Se considera como vida media de una lámpara al promedio de las vidas o duraciones de un grupo de ellas funcionando en condiciones normales. Este es un dato muy importante a tener en cuenta en cualquier tipo de lámpara, ya que de él dependerá, fundamentalmente, el mayor o menor rendimiento económico de la instalación.

La vida media de una lámpara de incandescencia se estima en unas 1.000 horas, es decir, que parte de ellas durarán menos, mientras que otras sobrepasarán esta cifra. La vida media de las lámparas de incandescencia es la menor de todas las lámparas, no obstante, por sus características es la que más se utiliza en el alumbrado de viviendas.

La tensión de alimentación de una lámpara de incandescencia es un factor que afecta a todas sus variables, resistencia eléctrica del filamento, corriente, potencia, flujo luminoso, eficacia luminosa y vida media. Hemos representado todas estas variables en la figura, de la que podemos obtener interesantes conclusiones.

Es interesante observar cómo varía la vida media de una lámpara, en función de la tensión. Un aumento de la tensión de un 30% deja a la lámpara prácticamente sin vida, mientras que una disminución del 10% aumenta la vida en un 400%.

Hemos observado la vida extremadamente corta de las lámparas incandescentes, su pequeña eficacia luminosa, y la enorme influencia que tiene la tensión sobre sus características fundamentales. Pese a ello y con una antigüedad de más de 100 años, las lámparas incandescentes siguen alumbrando la casi totalidad de los hogares, ya que no existe nada mejor que las sustituya.

2.2.2 LÁMPARAS DE INCANDESCENCIA CON HALOGENUROS

Las lámparas de incandescencia con halogenuros o simplemente lámparas halógenas no son más que lámparas de incandescencia perfeccionadas.

En las lámparas de incandescencia tiene lugar el ya conocido fenómeno de evaporación del filamento, que consiste en el desprendimiento de partículas de tungsteno que siguiendo las corrientes de convección del gas en el interior de la lámpara, acaban por depositarse sobre la pared interior de la ampolla, ennegreciéndola.

Si al gas de relleno de una lámpara de incandescencia se le añade una pequeña cantidad de yodo en forma de yoduro, en las zonas externas de la lámpara en las que la temperatura es del orden de los 600 ºC, tiene lugar una reacción química en virtud de la cual los átomos de tungsteno se recombinan con los átomos de yodo, dando como resultado un compuesto llamado yoduro de tungsteno:

Por otra parte, cuando las moléculas de este nuevo compuesto se aproximan al filamento, zona en la que la temperatura es superior a los 2.000 ºC, se produce la reacción opuesta, es decir, el yoduro de tungsteno se disocia en yodo y tungsteno, depositándose este último sobre el filamento, siguiendo el yodo el camino determinado por las corrientes de convección, para repetir el proceso.

Como ya hemos dicho, una parte de la reacción química se produce a una temperatura de 600ºC, en la pared de la ampolla de la lámpara. Para poder alcanzar tan elevada temperatura no queda más remedio que reducir considerablemente el tamaño de la ampolla y como el vidrio no soporta estas temperaturas tan elevadas, se recurre al cuarzo, que tiene una temperatura de reblandecimiento superior a los 1.300 ºC. El resultado de lo expuesto es una gran disminución del tamaño de estas lámparas, aproximadamente el 5% del volumen de una lámpara convencional de la misma potencia.

En una atmósfera halógena no pueden emplearse materiales corrientes, en base a la gran afinidad química, por lo que los soportes del filamento se hacen también de tungsteno.

Las salidas de los conductores de alimentación de estas lámparas, se hacen a través de unas finísimas hojas de molibdeno. Debido al pequeño coeficiente de dilatación de este material y a las dimensiones extremadamente pequeñas de la hoja que atraviesa el cuarzo, este se ve sometido a esfuerzos relativamente pequeños.

El extremadamente pequeño volumen de estas lámparas, permite realizar ampollas de cuarzo de gran resistencia, admitiendo un relleno de gas a mayor presión.

Todo lo dicho sobre las lámparas halógenas nos permite citar las siguientes ventajas sobre las lámparas de incandescencia convencionales:

- El flujo luminoso es mayor, debido a que el filamento puede trabajar a mayores temperaturas. Esto es posible gracias a la regeneración del tungsteno.

- La vida media resulta mayor, 2.000 h., debido también a la regeneración del tungsteno.

- La ampolla de cuarzo apenas se ennegrece, puesto que no se deposita tungsteno sobre ella, lo que se traduce en una menor depreciación del flujo luminoso, que permanece casi inalterable a lo largo de su vida.

- Debido a sus reducidas dimensiones es posible conseguir un control más preciso del haz luminoso.

Para la manipulación de estas lámparas hay que tener presentes dos cuestiones muy importantes:

- Evitar la presencia de grasa sobre la ampolla de cuarzo, es decir, no deben tocarse con las manos, ya que a altas temperaturas se puede originar la desvitrificación del cuarzo con las anomalías consiguientes.

- Su posición de trabajo debe de ser siempre horizontal con una tolerancia máxima de unos 4º. Una mayor inclinación altera el equilibrio térmico de la regeneración, afectando seriamente a la vida de la lámpara.

La temperatura de color de estas lámparas resulta ser de 3.100 ºC y la eficacia luminosa es del orden de 22 Lm/W, algo mayor que la correspondiente a lámparas de incandescencia convencionales.

Las lámparas halógenas de casquillos cerámicos están formadas por una ampolla cilíndrica de cuarzo de diámetro muy reducido, en cuyo interior se encuentra el filamento de tungsteno, arrollado en espiral, sumergido en una atmósfera de nitrógeno-argón y un halógeno que acostumbra a ser de yodo.

Los extremos de la ampolla terminan en dos casquillos cerámicos que protegen los contactos de conexión. La posición de trabajo de este tipo de lámparas debe ser siempre horizontal, con una desviación máxima de 4º, y debe evitarse el contacto de la ampolla con las manos, tal y como ya hemos indicado.

La posibilidad de un encendido y reencendido instantáneo, la gran facilidad de controlar el haz luminoso y una muy buena reproducción cromática, hace de estas lámparas un medio excelente para el alumbrado de pistas deportivas, carteles publicitarios, edificios y monumentos. No obstante, debido a la corta vida media de estas lámparas, se trata de un alumbrado bueno pero muy caro.

Además de los dos tipos de lámparas halógenas que acabamos de describir y cuya aplicación se centra principalmente en el alumbrado industrial, existen otras lámparas halógenas para aplicaciones diversas, tales como pequeñas lámparas de sobremesa, lámparas para faros de automóviles, lámparas para proyectores de transparencias y diapositivas, etc..

2.2.3. LÁMPARAS FLUORESCENTES

Las lámparas fluorescentes son fuentes luminosas originadas como consecuencia de una descarga eléctrica en atmósfera de vapor de mercurio a baja presión, en las que la luz se genera por el fenómeno de fluorescencia. Este fenómeno consiste en que determinadas sustancias luminiscentes, al ser excitadas por la radiación ultravioleta del vapor de mercurio a baja presión, transforman esta radiación invisible en otra de onda más larga y que se encuentra dentro del espectro visible.

La lámpara fluorescente normal consta de un tubo de vidrio de un cierto diámetro y longitud variable según la potencia, recubierto internamente de una capa de sustancia fluorescente. En los extremos de este tubo se encuentran los cátodos de wolframio impregnados en una pasta formada por óxidos

alcalinotérreos que facilitan la emisión de electrones. El tubo está relleno de gas argón a baja presión y una pequeña cantidad de mercurio.

Conectada la lámpara en su correspondiente circuito, la corriente eléctrica que atraviesa los electrodos, los calienta y les hace emitir electrones, iniciándose la descarga si la tensión aplicada entre los extremos es suficiente. El calor producido, evapora rápidamente el mercurio por lo que la descarga se mantiene en una atmósfera de mayor conductividad, mezcla de gas argón y del vapor de mercurio.

Los electrones así obtenidos, en su recorrido de un extremo a otro del tubo, chocan con los átomos de mercurio y la energía desprendida en el choque se transforma en radiaciones ultravioleta y por lo tanto invisibles, pero capaces de excitar la capa fluorescente que recubre el interior del tubo, con lo que se transforman en luz visible.

Esta es la explicación que inicialmente ofrecemos para justificar el funcionamiento de los tubos fluorescentes, aunque no obstante vamos a completarla con ciertos pormenores prácticos que facilitarán una mayor comprensión del funcionamiento.

Las lámparas fluorescentes, como todas las de descarga, presentan una resistencia al paso de la corriente que disminuye a medida que esta se incrementa. Este efecto las llevaría a la autodestrucción si no les colocáramos algún elemento que controle la intensidad que circula por ellas; este elemento es una reactancia cuyo nombre específico para este caso es "balasto".

La reactancia o balasto está formada por una bobina de hilo de cobre esmaltado con su correspondiente núcleo magnético. Este conjunto va introducido dentro de un contenedor metálico, y todo ello impregnado al vacío con resinas capaces de penetrar hasta el interior de los más pequeños huecos existentes entre espiras; con ello conseguimos un considerable aumento de la

rigidez dieléctrica de la bobina, una mejor disipación del calor formado, y una total eliminación de las posibles vibraciones del núcleo magnético.

Las funciones que debe cumplir una reactancia, en el orden en que se realizan al poner en funcionamiento un tubo fluorescente, son:

- Proporcionar la corriente de arranque o precalentamiento de los filamentos para conseguir de éstos la emisión inicial de electrones.

- Suministrar la tensión de salida en vacío suficiente para hacer saltar el arco en el interior de la lámpara.

- Limitar la corriente en la lámpara a los valores adecuados para un correcto funcionamiento.

En la figura mostramos el circuito fundamental de funcionamiento de una lámpara fluorescente con su balasto y su interruptor de puesta en marcha (cebador) .

Si aplicamos tensión al circuito, no circulará corriente por el mismo, ya que no puede establecerse la descarga, por falta de electrones. Si ahora cerramos momentáneamente el interruptor, el circuito se cierra a través del balasto y de los filamentos del tubo, los cuales iniciarán la emisión de electrones.

Si ahora abrimos el interruptor, se crea una sobretensión como consecuencia de la autoinducción de la bobina del balasto, y encontrándose el tubo fuertemente ionizado como consecuencia de la emisión de electrones, se iniciará la descarga en el seno del gas de relleno y posteriormente en el vapor de mercurio. Así cebado el tubo, quien ahora limita la corriente es el balasto y en bornas de la lámpara quedará la tensión de arco necesaria para mantenerlo. Esta tensión de mantenimiento del arco depende principalmente de la longitud del tubo y suele estar comprendida entre 40 y 100 V.

Todo lo dicho sobre el funcionamiento de la lámpara es perfectamente válido, a excepción del interruptor manual de

puesta en funcionamiento, que deberá ser sustituido por un interruptor automático "Cebador".

El cebador consiste en una pequeña ampolla de vidrio llena de gas argón a baja presión, y en cuyo interior se encuentran dos electrodos; uno de ellos, o los dos, son laminillas de diferente coeficiente de dilatación que, por la acción del calor, pueden doblarse ligeramente, y que se encuentran muy próximas. En paralelo con estos dos electrodos encontramos un condensador cuya misión es la de evitar en lo posible las interferencias en las bandas de radiodifusión y TV, que este interruptor automático pueda ocasionar. Estos dos elementos van alojados en un pequeño recipiente cilíndrico de aluminio o de material aislante.

Así constituido el cebador, su funcionamiento puede resumirse de la siguiente manera:

Al conectar el circuito a la red, toda la tensión queda aplicada entre los dos electrodos del cebador. Como consecuencia de la proximidad a que se encuentran, se establece entre ellos y a través del gas de relleno un pequeño arco, el cual produce un aumento de la temperatura en la lámina, y en consecuencia su deformación, hasta ponerse en contacto con la fija, cerrando con ello el circuito de caldeo de los filamentos. Al cesar el arco, la laminilla bimetálica se enfría y por tanto vuelve a su posición inicial, abriendo bruscamente el circuito y provocando la reactancia, la sobretensión ya prevista, que inicia la descarga en el tubo.

Puesta en funcionamiento la lámpara, como la tensión entre sus extremos disminuye a un valor igual al de formación del arco, ya no es capaz de iniciar, entre los electrodos del cebador, ese pequeño arco, y en consecuencia no vuelven a unirse.

Hemos supuesto que a la primera interrupción del cebador, la lámpara inicia la descarga, pero si ello no ocurre, el cebador volverá a cerrar y abrir su contacto hasta que la tensión entre sus extremos disminuya al valor de formación del arco.

Finalmente destacamos que los polvos fluorescentes que recubren el interior del tubo constituyen posiblemente el elemento más importante de esta fuente de luz, ya que el 90% de la luz emitida por los tubos se debe a su acción.

Las investigaciones llevadas a cabo en el campo de la química han permitido descubrir nuevos materiales fluorescentes que mejoran sensiblemente la transformación de las radiaciones ultravioleta en luz visible, al mismo tiempo que permiten la obtención de tonalidades diversas de luz.

La adecuada dosificación en la mezcla de estas nuevas materias ha permitido la fabricación de una amplia gama de lámparas fluorescentes, con unas características de emisión a diferentes temperaturas de color y con rendimientos cromáticos distintos.

La vida media de los tubos fluorescentes es del orden de 7.500 horas y la depreciación del flujo emitido para la vida media es aproximadamente del 25%.

Hasta no hace mucho los modelos que normalmente se fabricaban correspondían a las potencias de 20 W, 40 W, y 65 W, con una longitud variable con la potencia y un diámetro de 36 mm. En la actualidad estos modelos están siendo sustituidos por otros tres tipos de mayor rendimiento luminoso, de potencias 18 W, 36 W y 56 W, de igual longitud y con un diámetro de tan sólo 26 mm.

2.2.4. PEQUEÑAS LÁMPARAS FLUORESCENTES

Este tipo de lámparas denominadas Dulux, PL, etc..., están basadas en el principio de descarga en vapor de mercurio a baja presión, similar al de las lámparas fluorescentes convencionales. Su principal atributo es su reducido tamaño, comparable al de las lámparas de incandescencia.

La eficacia luminosa es del orden de 40 Lm/W., su vida media de unas 6.000 horas y la temperatura de color de 2.700 ºK. La depreciación del flujo luminoso para su vida media es del 20%.

Se fabrican en cuatro potencias 5W, 7W, 9W y 11W., y tienen la particularidad de que el cebador va incorporado en la base de la lámpara. El balasto es común para las cuatro lámparas y su conexión es, naturalmente, en serie.

También se pueden conectar dos lámparas en serie con un sólo balasto, a excepción de la de 11W., que no es posible debido a su elevada tensión de lámpara.

Las características expuestas dotan a estas lámparas de buenas razones para sustituir a las de incandescencia en aquellos lugares de elevada utilización, como hoteles, restaurantes, locales de venta, etc..

El principal inconveniente es que el nivel de iluminación nominal no se alcanza hasta después de transcurridos unos tres minutos.

2.2.5. LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO

El funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión, conocidas simplemente como de vapor de mercurio, se basa en el mismo principio que el de las lámparas fluorescentes.

Como las cualidades cromáticas de estas radiaciones no resultan muy buenas, debido en gran parte a la ausencia de radiaciones rojas, las radiaciones ultravioleta se transforman, mediante sustancias fluorescentes, en radiaciones comprendidas dentro del espectro rojo, dando como resultado una lámpara con un mejor rendimiento cromático.

Las lámparas de vapor de mercurio están constituidas por una pequeña ampolla de cuarzo, provista de dos electrodos principales y uno o dos auxiliares, en cuyo interior se encuentra una cierta cantidad de argón y unas gotas de mercurio. Los electrodos auxiliares llevan una resistencia en serie que limita la intensidad que por ellos puede circular.

La pequeña ampolla de cuarzo está contenida dentro de otra de mucho mayor tamaño, de vidrio, cuya misión es la de proteger a la pequeña ampolla, establecer un cierto equilibrio térmico, así como también la de ser depositaria en su interior de sustancias fluorescentes encargadas de darle una cierta tonalidad roja.

Como todas las lámparas de descarga, la lámpara de vapor de mercurio debe llevar un elemento limitador de corriente, balasto. Cuando la conectemos a la red de alimentación, se producirá inicialmente una descarga entre el electrodo principal y el auxiliar, que se encuentran muy próximos, lo que ioniza el argón, haciéndolo conductor y estableciendo un tenue arco entre los dos electrodos principales; el calor generado por esta descarga va progresivamente evaporando el mercurio del interior de la ampolla, y poco a poco se va convirtiendo en el conductor principal.

A medida que aumenta la temperatura en el tubo de descarga, aumenta la presión del vapor de mercurio y con ella la potencia activa consumida y el flujo luminoso emitido, hasta alcanzar, al cabo de 3 o 4 minutos, los valores normales de régimen. La intensidad absorbida por el circuito se inicia con un valor del orden del 40 al 50% mayor que el nominal, y va reduciéndose progresivamente tal y como hemos indicado.

Esta variación de la intensidad durante el arranque de la lámpara tiene una muy importante influencia en el circuito, ya que en un alumbrado de este tipo, el limitador deberá estar dimensionado para poder aguantar dicha intensidad.

Si por algún motivo se apaga la lámpara, y seguidamente queremos volver a encenderla, ello no resulta posible debido a que el vapor de mercurio no se habrá enfriado y estará con una presión elevada. Transcurridos tres o cuatro minutos, la lámpara se habrá enfriado y reanudará el periodo de encendido; esto supone un serio inconveniente para este tipo de lámparas.

La vida media de la lámpara es extraordinariamente elevada, del orden de 24.000 horas, aunque para estas horas de funcionamiento la depreciación del flujo luminoso sea del orden del 50%. Los fabricantes aconsejan cambiar la lámpara antes de

las 15.000 horas de funcionamiento, cuando la depreciación del flujo no es superior al 25%.

Las lámparas de vapor de mercurio resultan muy aconsejables en alumbrados públicos y en grandes almacenes.

2.2.6 LÁMPARAS DE LUZ MEZCLA

Las lámparas de luz mezcla son una variante de las de vapor de mercurio. El control de la intensidad que normalmente se consigue con una reactancia, en las lámparas de vapor de mercurio, en el caso de las lámparas de luz mezcla se hace mediante una resistencia en forma de filamento de tungsteno colocado en su interior, contribuyendo además a la emisión luminosa.

Es importante resaltar en estas lámparas que, durante el periodo de arranque, el exceso de tensión no absorbido por el tubo de descarga sobrecarga considerablemente el filamento, motivo por el que la vida media se ve en gran medida afectada por el número de encendidos.

Debido a la posibilidad de sustitución directa de estas lámparas por las de incandescencia, resultan adecuadas en aquellos casos en los que se pretende mejorar la iluminación sin grandes complicaciones.

2.2.7 LÁMPARAS DE MERCURIO CON HALOGENUROS

La constitución de las lámparas de halogenuros metálicos es similar a la de las de vapor de mercurio, de las que se diferencia en que, además de mercurio, contienen halogenuros de tierras raras, tales como disprosio, talio, indio, holmio o tulio, con lo que se obtienen mayores rendimientos luminosos y sobre todo una mejor reproducción cromática.

El tubo de descarga es de cuarzo con un electrodo de wolframio en cada extremo, recubierto de un material emisor de electrones. El bulbo exterior es de vidrio duro y sirve para el equilibrio térmico del tubo de descarga y para su aislamiento.

Aunque las condiciones de funcionamiento son similares a las de las lámparas de vapor de mercurio, la adición de halogenuros hace necesaria una tensión de encendido muy superior a la de una red de alimentación, 200/380 V., por lo que necesita un arrancador que proporcione tensiones de pico del orden de 1,5 a 5 kV.

Las lámparas de halogenuros metálicos, como todas las de descarga se deben conectar a la red a través de una reactancia que controle la intensidad, debiendo tener especial cuidado de que la combinación reactancia-arrancador sea la adecuada. Dos son los circuitos que se suelen utilizar para el funcionamiento de estas lámparas.

El período de arranque es de 3 a 5 minutos, hasta que la lámpara da el flujo luminoso previsto y el reencendido de 10 a 20 minutos, dependiendo del tipo de luminaria y de la potencia de la lámpara. La tensión entre sus extremos, necesaria para mantener la descarga, es del orden de 100 a 200 V., depende de la potencia.

Dado que estas lámparas no emiten radiaciones ultravioleta, eliminan la necesidad de la capa fluorescente, por lo que se suelen construir en ampollas cilíndricas y transparentes.

Los tipos de lámparas existentes en el mercado son muy diversos y dependen principalmente del tipo de halogenuro introducido. Tanto la temperatura de color proporcionada, como la eficacia luminosa obtenida dependen de este concepto.

Así, cuando se utilizan aditivos de sodio, talio e indio, se obtiene una eficacia luminosa del orden de 95 Lm/W. y una temperatura de color de unos 4.200 ºC. Cuando se utilizan aditivos a base de estaño, el rendimiento luminoso es de unos 45 Lm/W. y la temperatura de color del orden de 5.000 ºC.

2.2.8. LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO A BAJA PRESIÓN

Constructivamente las lámparas de vapor de sodio a baja presión están formadas por dos ampollas de vidrio tubulares. La

ampolla interna o tubo de descarga tiene forma de U y en su interior se encuentra una pequeña cantidad de gas neón a baja presión y sodio puro en forma de gotas, cuando está frío; así mismo, en los extremos del tubo de descarga se encuentran dos electrodos de filamento de wolframio, sobre los que se ha depositado un material emisor de electrones.

La ampolla exterior envolvente, tiene como misión la protección térmica y mecánica del tubo de descarga, y entre las dos se ha hecho el vacío.

Al aplicar tensión entre los electrodos, se produce la descarga a través del gas neón, la cual determina la emisión de una luz roja característica de este gas. El calor generado por la descarga produce la vaporización progresiva del sodio y, como consecuencia, la descarga pasa a efectuarse en una atmósfera en la que la concentración de sodio es cada vez mayor, produciendo una luz cada vez más amarilla.

El proceso de encendido de una lámpara de vapor de sodio a baja presión dura unos 10 minutos y al final se obtiene una luz amarilla monocromática. El rendimiento de estas lámparas es óptimo cuando la temperatura interna alcanza los 270 ºC, por lo que la pared interna del tubo exterior lleva una fina capa de óxido de indio, el cual permite el paso de las radiaciones visibles, pero detiene el 90% de las radicaciones infrarrojas, que se invierten en calentar el tubo.

2.2.9 LÁMPARAS DE VAPOR DE SODIO A ALTA PRESIÓN

Las lámparas de sodio a baja presión tienen una inmejorable eficacia luminosa, pero su reproducción cromática es muy deficiente. Para mejorar este tipo de lámparas hay que hacerles una serie de modificaciones, tales como aumentar la presión del vapor de sodio, a costa de trabajar a temperaturas más elevadas, y agregar además del gas inerte, xenón, una pequeña cantidad de mercurio que ayude a mejorar el espectro.

Para que estas dos modificaciones se puedan hacer realidad hay que vencer una seria dificultad, dado que el sodio a alta presión y temperatura, ataca seriamente al vidrio y al cuarzo, materiales utilizados hasta ahora para estos cometidos.

Para cumplir este cometido se han creado tubos de descarga a base de óxido de aluminio sinterizado, capaces de soportar la acción del sodio a temperaturas superiores a los 1.000 ºC y al mismo tiempo transmitir el 90% de la luz visible producida por la descarga eléctrica en su interior. Este tubo está cerrado mediante tapones de corindón sintético, en los que se soportan los electrodos.

El tubo de descarga se aloja en el interior de una ampolla de vidrio duro, resistente a la intemperie que le sirve de protección y aislamiento eléctrico y térmico. La despreciable cantidad de radiaciones ultravioleta que generan estas lámparas, hace innecesario el empleo de material fluorescente, por lo que esta ampolla es totalmente transparente.

Debido a la presión elevada del sodio en el tubo de descarga, para el encendido de estas lámparas es preciso aplicar tensiones de pico comprendidas entre 2.800 y 5.500 V., por lo que además de la imprescindible reactancia hay que colocar arrancadores especiales capaces de generar los impulsos de encendido. El modelo de lámpara de 70 W. lleva incorporado dicho arrancador.

Al conectar el circuito a la red de alimentación, el arrancador proporcionará los impulsos de tensión necesarios para iniciar la descarga en el gas xenón. La elevación de temperatura producida por la descarga, va evaporando el mercurio y el sodio, que pasan a ser conductores principales, con lo que la iluminación irá aumentando hasta que al cabo de unos 5 minutos se alcance el valor nominal.

La intensidad de arranque de estas lámparas es del orden del 40 al 50% superior al valor nominal que se alcanza una vez transcurrido el tiempo de encendido. La potencia activa consumida por la lámpara va aumentando hasta alcanzar su valor nominal máximo, que junto con la potencia aparente nos determinará el factor de potencia típico de estos circuitos y que como en los demás casos resultará ser del orden de 0,5.

Al igual que las otras lámparas de descarga, si por alguna circunstancia se desconectan, no pueden volver a encenderse hasta transcurrido el tiempo necesario para que la presión del

sodio descienda a valores inferiores. Así, el tiempo de reencendido suele ser del orden de 2 a 3 minutos.

2.3 CIRCUITO DE ALUMBRADO.

Después de hacer los correspondientes estudios luminotécnicos concluimos, con la iluminación siguiente:

a) Iluminación del tallerLa lámpara escogida es una de Vapor de Mercurio de las siguientes características:

- Potencia lámpara: 400 W- Intensidad de servicio: 3.15 A.- Potencia balasto: 25 W- Potencia total: 425 W- Flujo luminoso: 21000 Lm.- Tiempo de encendido: 4 mn.- Tensión alimentación: 220 V- Eficacia luminosa: 36-52 Lm/W- Temperatura de color: 4000 K.- Dimensiones: L: 290 mm.

D: 120 mm. - Casquillo: E-40.Colocaremos un total de 20 lámparas de este tipo, dos de las cuales se colocarán en la entrada de la nave.(Ver plano)

Su consumo será: )*(*

*

IVnWap

PtnWact

==

cos j = Wact/Wap

Wact = 20 • (400 +25) = 8500 W.Wap = 20 • (220 • 3.15) = 13860 VAreactcos j = Wact/Wap = 0.6

b) Iluminación de las oficinasEn la oficina, la luces serán plafones con difusor, conteniendo cada uno de ellos 2 ó 4 tubos fluorescentes de 36 W. La lámpara escogida es un tubo fluorescente de las siguientes características:

- Potencia 36 W- Tono de luz Blanco cálido.- Intensidad de servicio 0.43 A.- Potencia balasto 10 W- Potencia total 46 W- Flujo luminoso 3000 Lm- Tensión alimentación 220 V- Dimensiones L:1200 mm D:26 mm. - Casquillo Biclavillo.- Eficacia luminosa 55-82 Lm/W- Temperatura color 2700-7500 K.

Se colocaran un total de 18 lámparas de este tipo. Para ver la distribución de las luminarias mirar el plano.

En el servicio de la planta baja se considera conveniente colocar una bombilla de 60 W. en lugar de fluorescentes. La lámpara es una bombilla de las siguientes características:

- Potencia 60 W- Flujo luminoso 730 Lm(a 220 V)- Relleno Gas.- Dimensiones L = 105 mm.

Ø = 60 mm.- Casquillo E-27.-Con una bombilla.

En el pasillo de la segunda planta en forma de L colocaremos dos bombillas de 60 W. con contactos conmutados en sus extremos. Ver Plano 03.05.

La lámpara es una bombilla de las siguientes características:

- Potencia 60 W.- Flujo luminoso 730 lm.(a 220 v.).- Relleno Gas.- Dimensiones L = 105 mm.

Ø = 60 mm.

- Casquillo E-27.-Con 2 bombillas.

En el archivo situado en la segunda planta también se considera conveniente colocar una bombilla de 60 W.

La lámpara es una bombilla de las siguientes características:

- Potencia 60 W.- Flujo luminoso 730 lm.(a 220 V).- Relleno Gas.- Dimensiones L = 105 mm.

Ø = 60 mm.- Casquillo E-27.-Con 1 bombilla.

El consumo de las oficinas en alumbrado será (sabiendo que una bombilla sólo consume Wact:

∑= PtnWact *

∑∑ += PnIVnWap bombillastefluorescen ·)··(

Wact = (10 + 8) • (36 + 10) + 4 • 60 = 1068 W.Wap = (10 + 8) • 220 • 0.43 + 4 • 60 = 1943 W.cos j = Wact/Wap = 1068/1943= 0.55.

c) Iluminación de los vestuarios

Las luminarias serán plafones con 2 tubos fluorescentes de 36 W La lámpara escogida es un tubo fluorescente de las siguientes características:

- Potencia 36 W.- Flujo luminoso 3000 Lm.- Potencia balasto 10 W.- Intensidad de servicio 0.43 A.

-Poniendo un total de 3 lámparas.

En los servicios se colocaremos una bombilla de 100 W. La lámpara es una bombilla de las siguientes características:

- Potencia 100 W.- Flujo luminoso 1380 lm.(a 220 v.).- Relleno Gas.- Dimensiones : L = 105 mm.

Ø = 60 mm.- Casquillo E-27.-Con 1 lámpara.

El consumo de los vestuarios en alumbrado será (sabiendo que una bombilla sólo consume Wact):

Wact = 2 • (36 + 10) + 1 • 100 = 192 W.Wap = 2 • 220 • 0.43 + 1 • 100 = 289 W.cos j = Wact/Wap=192/289= 0.66.

d) Iluminación de los almacenes:Las luminarias serán plafones colgados en el techo, conteniendo cada uno de ellos 2 tubos fluorescentes de 36 W. La lámpara escogida es un tubo fluorescente de las siguientes características:

- Potencia 36 W.- Flujo luminoso 3000 lm.- Potencia balasto 10 W.- Intensidad de servicio 0.43 A.-Colocando 8 lámparas.

El consumo del almacén en alumbrado será:Wact = 8 • (36 + 10) = 368 W.Wap = 8 • 220 • 0.43 = 756.8 W.cos j = Wact/Wap=368/756.8 = 0.48

e) Alumbrado de emergencia

Se adecuará a lo especificado para él en la Instrucción Complementaria 25.2 del R.B.T. la cual exponemos a continuación:

<<………………2. ALUMBRADOS ESPECIALES

Las instalaciones destinadas a alumbrados especiales, tienen por objeto asegurar, aun faltando el alumbrado general, la iluminación en los locales y accesos hasta las salidas, para una eventual evacuación del público, o iluminar otros puntos que se señalen (quirófanos, etc.).

Se incluyen dentro de estos alumbrados los de emergencia, señalización y reemplazamiento.

2.1 Alumbrado de emergencia

Es aquel que debe permitir, en caso de fallo del alumbrado general, la evacuación segura y fácil del público hacia el exterior. Solamente podrá ser alimentado por fuentes propias de energía sean o no exclusivas para dicho alumbrado, pero no por fuente de suministro exterior. Cuando la fuente propia de energía esté constituida por baterías de acumuladores o por aparatos autónomos automáticos, se podrá utilizar un suministro exterior para proceder a su carga.

El alumbrado de emergencia deberá poder funcionar durante un mínimo de una hora, proporcionando en el eje de los pasos principales una iluminación adecuada.

El alumbrado de emergencia estará previsto para entrar en funcionamiento automáticamente al producirse al fallo de los alumbrados generales o cuando la tensión de éstos baje al menos del 70 por 100 de su valor nominal.

El alumbrado de emergencia se instalará en los locales y dependencias que se indiquen en cada caso y siempre en las salidas de éstas y en las señales indicadoras de la dirección de las mismas. en el caso de que exista un cuadro principal de distribución, en el local donde éste se instale, así como sus accesos estarán provistos de alumbrado de emergencia….

….2.4 Instrucciones complementarias

Para las tres clases de alumbrados especiales mencionados en la presente Instrucción, se emplearán lámparas de incandescencia o lámparas de fluorescencia con dispositivo de

encendido instantáneo, alimentadas por fuentes propias de energía cuando corresponda según los apartados anteriores.

Los distintos aparatos de control, mando y protección generales para las instalaciones de los alumbrados especiales que se mencionan en la presente Instrucción, entre los que figurará un voltímetro de 2,5 por lo menos, se dispondrán en un cuadro central situado fuera de la posible intervención del público. No será precisa la instalación de este cuadro cuando los alumbrados especiales se hagan por medio de aparatos autónomos automáticos.

Las líneas que alimentan directamente los circuitos individuales de las lámparas de los alumbrados especiales están protegidas por interruptores automáticos con una intensidad nominal de 10 amperios como máximo. Una misma línea no podrá alimentar más de 12 puntos de luz o si en la dependencia o local considerado, existiesen varios puntos de luz de alumbrado especial, éstos deberán ser repartidos, al menos, entre dos líneas diferentes, aunque su número sea inferior a doce.

Las canalizaciones que alimenten los alumbrados especiales se dispondrán cuando se instalen sobre paredes, o empotradas en ellas a 5 centímetros como mínimo, de otras canalizaciones eléctricas, y cuando se instalen en huecos de la construcción estarán separadas de ésta por tabiques incombustibles no metálicos. ………………………>>

e.1) Especificaciones técnicas de los aparatos:

Entrarán en funcionamiento de forma automática si la tensión desciende del 70% de su valor nominal.

Dispondrá de dos lámparas de socorro de 3 W cada una por equipo. La carga total se realiza en 24 horas, debiendo tener una duración de descarga mínima de una hora, según la Instrucción Complementaria 25.2 del R.B.T.

e.2) Distribución de los aparatos:

Se colocarán 3 tipos de luces pero todas serán de 6 W de potencia.

El primero se coloca en las puertas necesarias de las distintas estancias de cara a que, en un eventual corte de suministro, las personas que se encuentren en el interior de la nave sepan por donde salir. Habrá un total de 5 unidades y estarán colocados en: La puerta de salida a la calle en las oficinas, la puerta de

salida de la 2ª planta de las oficinas, la puerta de salida de los vestuarios y en las dos puertas frontales del almacén.

El segundo, de una mayor potencia de iluminación aunque también de señalización, estará colocado en la puerta de entrada del taller a las oficinas (una unidad).

Del tercero se colocan dos unidades: una en la pared lateral del almacén y otro en la frontal de los vestuarios .Para ver su distribución mirar el Plano 03.05.

e.3) Consumo de los aparatos: 8 lámparas • 6 W. = 48 W.

La intensidad que consume cada lámpara será insignificante con lo que se despreciará de cara al cálculo de intensidades máximas por los cables generales, a las caídas de tensión, al equilibrado de las fases y al cálculo de los tubos rígidos de PVC:

I = 6/220 = 0.027 A.

Las lámparas se encontrarán conectadas a la distribución de la nave de manera que entren en funcionamiento cuando el departamento al que corresponden se quede sin luz: Sabiendo que una lámpara de emergencia precisamente luce cuando no tiene suministro la conexión a la red se efectuará de modo que sólo lucirá cuando halla un corte de suministro general de la nave o cuando dispare el automático general correspondiente a todo el alumbrado de la estancia en la que se encuentre.

2.3.1 CONSUMO TOTAL DEL ALUMBRADO.

WactTOTAL = WactTaller + WactOficinas + WactVestuarios+WactAlmacen

+WactEmergencia WactTOTAL =8500 + 1068 + 192 + 368 + 48 = 10176 W.

Se estima un coeficiente de utilización del alumbrado máximo de 0.8.

La potencia real consumida por este concepto será:

Pconsumida=10176 • 0.8 = 8140 W.

Sabiendo que el margen de potencia que quedaba, una vez descontado el consumo de la maquinaria del taller, era 12663 W., disponemos de una potencia de:

Pdisponible= 12663 - 8140 = 4523 W.

que repartiremos entre las tomas de corriente de las oficinas, vestuarios, almacenes y las de potencia del taller.

Supondremos que en las tomas del taller no se conectarán dispositivos a la vez de una potencia superior a los 3 C.V. (2205 W.). Así, los 2318 W. restantes estarán disponibles para toma de ordenadores (unos 200 W.), ventiladores y aparatos portátiles de aire acondicionado (unos 600 W.), radiadores (dos que sumarán 1000 ó 1500 W. para colocar en los despachos) y demás elementos.

2.3.2 LINEAS DE ALUMBRADO Y USOS VARIOS

Los cálculos se realizarán en base a dos premisas diferentes, las cuales tendrán que ser cumplidas en todos los cálculos que realicemos:

- Intensidad máxima admisible.- Caída de tensión.

Se elegirá la sección de los conductores en función de la intensidad admisible (una vez aplicadas las restricciones correspondientes), y una vez cumplida esta condición, veremos si satisface la caída de tensión, de no ser así, elegiremos la sección de conductor inmediatamente superior.

a) Taller

En el taller tenemos 20 lámparas de vapor de Mercurio cuya intensidad de servicio es de 3.15 A., sin embargo deberemos elegir la sección de los conductores para una potencia superior a la nominal en 1.8 veces. Esto será así porque la intensidad absorbida se inicia con un valor del orden del 40 al 50% mayor que el nominal, aunque luego va reduciéndose progresivamente.

Potencia activa de la lámpara: 425 W.Potencia aparente de la lámpara: 3.15 • 220 = 693 VA.cos j = 425/693 = 0.61.Intensidad activa = 425/220 = 1.93 A.

La caída de tensión permisible en alumbrado según Reglamento es el 3% de la tensión nominal:

3% · 380 = 11.4 v.

En la alimentación del alumbrado las lámparas se distribuyen en 5 grupos de 4 cada uno (ver Plano 03.05). Así la intensidad que tiene que soportar el cable que alimenta a cada grupo será:

I=Iact·n· /cos j=(1.93 ·4 ·1.8) / 0.61 = 22.8 A. I de cálculo.

. Bajo tubo o conducto (4)

. Un solo cable Varios cablesSección nominal

1 1 1 2 3

mm2 (5)Unipolar (2)

BipolarTripolar (1)

UnipolaresUnipolares (3)

0.5 7 5 4.5 5.5 50.75 9 7 6 7.5 6.51 12 8.5 7.5 9.5 8.51.5 15 12 10 12 112.5 21 16 14 17 154 28 22 19 23 206 34 28 24 29 2610 49 38 34 40 3616 64 51 44 54 4825 85 68 59 71 6435 110 83 72 88 7850 130 98 85 110 9570 160 118 100 135 12095 200 140 120 165 145120 230 - - 190 170150 265 - - 220 195

Escogeremos un conductor de Cobre , unifilar, de 4 mm2. que soporta 23 A. (al ir dos unipolares bajo tubo), sin embargo al ir 10 conductores en el mismo tubo en el tramo de salida del embarrado de distribución (contando los neutros ya que en este caso lleva igual intensidad que la fase correspondiente) se aplica un coeficiente de 0.7 como indica la Instrucción Complementaria 017 del Reglamento:

<<......2.1.4 Factores de corrección

La intensidad máxima admisible deducida de las Tablas l y ll deberá corregirse teniendo en cuenta las características de la instalación de forma que el incremento de temperatura provocado por la corriente eléctrica, no dé lugar a una temperatura en el conductor superior a 60ºC, en los cables con aislamiento de goma butílica, etileno-propileno o polietileno reticulado. Cuando por un tubo o conducto tengan que pasar más de 3 conductores normalmente recorridos por la corriente, los valores de la intensidad máxima admisible se reducirán aplicando los factores de reducción siguientes:

De 4 a 7 conductores = 0.90

Más de 7 conductores = 0.70

Para el cómputo de estos conductores no se tendrá en cuenta en ningún caso el conductor de protección ni el neutro en su suministro trifásico con neutro.

Para valores de la temperatura ambiente de 40ºC se aplicarán los factores de corrección de la Tabla III según el tipo de aislamiento...........>>.

Multiplicamos cada intensidad de la tabla por este factor hasta que nos de una intensidad superior a la intensidad de cálculo.

29 · 0.7= 20.3A<22.8A

La intensidad admisible resultante es de:

40 • 0.7 = 28 A.>22.8A

Y esto corresponde a una sección de 10 mm2 para los cables.Los conductores irán aislados dentro de tubos de PVC aislantes rígidos normales, curvables en caliente, los cuales irán grapados a la pared a una altura de 5 m. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 29 mm.(con lo que tendremos una sección interior del tubo de más de tres veces la

que ocupan los cables cumpliendo con ello la Instrucción Complementaria 019).

Tabla II instrucción complementaria 019

TUBOS MONTAJE

Aislantes rígidos normales curvables en caliente

Empotrados

Diámetro interior nominal mínimo, en mm, recomendado para los tubos en función del número y sección de los conductores que han de alojarSección nominal de los cables

1conductor

2conductores

3conductores

4conductores

5conductores

(mm2) PVC GomaPVC Goma

PVC Goma PVC GomaPVC Goma

1 11 11 11 11 11 11 11 11 11 111,5 11 11 11 11 11 11 11 11 11 112,5 11 11 11 11 11 11 11 11 11 134 11 11 11 11 11 11 11 13 11 166 11 11 11 13 11 16 13 21 16 2110 13 16 13 21 16 21 21 29 21 29. . . . . . . . . . .16 16 21 21 21 21 29 29 29 29 2925 21 29 29 29 29 29 29 36 36 3635 29 29 29 36 29 36 36 36 48 4850 29 36 36 36 36 36 36 48 48 -70 36 36 36 48 48 48 48 48 - -95 36 48 48 48 48 48 - - - -. . . . . . . . . . .120 48 48 48 48 - - - - - -150 48 48 - - - - - - - -Derivaciones a cada lámpara.

En las correspondientes derivaciones a cada lámpara se colocará una sección menor:

Para tres lámparas tendremos:

(1.93 • 3 • 1.8) / 0.61 = 17 A.

colocaremos cable unipolar de 4 mm2 que soporta 23 A. yendo dos unipolares bajo tubo. Al tener cambios de dirección

en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento para el tubo de PVC es de 9 mm.

Para dos lámparas tendremos:

(1.93 • 2 • 1.8) / 0.61 = 11.4 A.

colocaremos cable unipolar de 2.5 mm2 que soporta 17 A. yendo dos unipolares bajo tubo. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento para el tubo de PVC es de 9 mm.

Para una lámpara tendremos:

(1.93 • 1.8) / 0.61 = 5.7 A.

colocaremos cable unipolar de 2.5 mm2 que soporta 17 A. yendo dos unipolares bajo tubo. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento para el tubo de PVC es de 9 mm.

Los tubos rígidos contenedores de los cables subirán, desde el Cuadro General de Distribución hasta la altura de los 7 m. a la que se encuentra la estructura del tejado, y a ella irán amarrados hasta llegar a su correspondiente lámpara.

Hallaremos la caída de tensión en la línea L5 puesto que es la que más recorrido tiene para un mismo consumo y será de:

Sk

LIu servicio

·

··3=

u = (√3 · 43.75m · 4 Lámparas · 1.93 A/Lámpara)/(56 · 10 mm2) + + (√3 · 2.75m · 4 Lámparas · 1.93 A/Lámpara)/(56 · 2.5 mm2)= 1.3 V < 11.4 V

43.75 m

2.75 m

Por lo que entra dentro de lo estipulado.

Al circuito de alumbrado de la nave industrial se le conectará una derivación para las tres lámparas de emergencia del tercer y del segundo tipo antes expresado.

Dicha línea soportará:

I = (18 W/220V) = 0.08 A.

El cable de derivación constará de dos cables unipolares de cobre que irán conectados a una fase y al neutro. Su sección será de 2.5 mm2 e irá protegido por un automático de las siguientes características:

Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 VBipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 1.5 A.

A cada lámpara individual llevaremos dos cables unipolares de 1.5 mm2. Cada aparato y por lo tanto el cable que le llega va protegido internamente por un fusible de 160 mA.

Dos cables unipolares, bajo tubo , de 2.5 mm2 soportan 17 A. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 9 mm. (tubo rígido curvable en caliente, independiente del alumbrado general).

La caída de tensión en la línea de emergencia, cuya intensidad es de 0.027 A será de:

u = (√3 ·(8.5m+35.75m+67.5m)·0.027A)/(56 · 2.5 mm2)=0.037 V < 11.4 V distancias de 3 luces emergencia

b) Oficinas

Las tomas de corriente para usos varios que hay dispuestas en las diversas estancias serán normalmente de 10 A. aunque algunas serán de 16 A. destinadas a colocar radiadores y otros aparatos de consumo importante.

La intensidad que consumirán los fluorescentes, según estén en plafones de 2 ó de 4, será de:

I2 = 0.43 • 2 = 0.86 A.I4 = 0.43 • 4 = 1.72 A.

La de las bombillas será:

I = 60 W/220 V = 0.27 A.La de las lámparas de emergencia será:

I =6/220 = 0.027 A.

Y la del zumbador será:

I = 5/220 = 0.02 A.

Ahora también aplicaremos el coeficiente reductor de la intensidad admisible al ir varios conductores por un mismo tubo. El neutro se puede considerar un conductor activo ya que la alimentación es de tipo fase-neutro y por él irá la misma intensidad que por la fase. La suma de las fases y los neutros será un total de 6 (L1,L2,L3,3N) visto en plano, con lo que el coeficiente a aplicar será de 0.9 a la intensidad máxima admisible por el cable (al ir dos unipolares bajo tubo).Instrucción 0.29.

El cable de 6 mm2 soporta 29 A. • 0.9 = 26.1 A.El cable de 4 mm2 soporta 23 A. • 0.9 = 20.7 A.

Los consumos y las secciones de los conductores de cobre VV 0.6 /1 KV. en las distintas líneas serán:

- Planta baja:

L1: 2 enchufes 10A,3 plafones(2,4,4),1 luz emergencia,1 zumbador,1 bombillaL1 : (2 • 10) + 0.86 + 1.72 + 1.72 + 0.27 + 0.027 + 0.02 = 24.6 A. (6 mm2.)

L2: 1 enchufe 16 AL2 : 16 A. (4 mm2)

L3: 2 enchufes 10 AL3 : 10 + 10 = 20 A. (6 mm2)

- Segunda Planta:

L4: 1 enchufe 16 A,2 plafón de 4,3 bombillas 60W,1 luz emergencia,L4 : 16 + 1.72 + (2 • 0.27) + 1.72 + 0.27 + 0.027 = 20.27 A. (6 mm2)

L5: 1 enchufe 16 AL5 : 16 A. (4 mm2)

L6: 2 enchufes 10 A L6 : 10 + 10 = 20 A. (6 mm2)

Las caídas de tensión en dichas líneas serán:

- Planta baja:

u(L1)=√3(1·10+5·10+8.5·0.86+15·1.72+17·1.72+19.5·0.27)/56·6=0.66 V < 11.4 V

u(L2)= √3(14·6)/56·4 = 1.74 V < 11.4 V

u(L3)= √3(7.5·10+2.5·10)/56·6 = 0.52 V < 11.4 V

- 2ª Planta:

u(L4)= √3(8·16+13·1.72+14·0.27+19·0.27+20·1.72+22.5·0.27)/56·6=1 V < 11.4 V

u(L5)= √3·9·16/56·4 = 1.12 V < 11.4 V

u(L6)= √3(5·10+2·10)/56·6 = 0.36 V < 11.4 V

Los conductores (uno para cada planta) irán empotrados por la pared aislados dentro de tubos flexibles normales. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 23 mm. correspondiente a 5 cables de una sección de 6 mm2 (se supone equivalente 4 conductores de 6 mm2 y 2 de 4 mm2). Posteriormente, en cada derivación de cada línea individual colocaremos unos tubos de diámetros 11 mm(por llevar 1 conductor de 6 o 4 mm2).instrucción 019.

A las L1 y L4 del circuito de alimentación de oficinas se les conectará una derivación para las lámparas de emergencia del primer tipo antes expresado.

Cada derivación soportará:

I = 6/220 = 0.027 A.

El zumbador que hará las funciones de timbre irá conectado a la L1.

Los cables de derivación constarán de dos cables unipolares de cobre que irán conectados a una fase y al neutro. Su sección será de 1.5 mm2.

Al cable del zumbador le colocaremos un fusible de 2 A. Cada lámpara de emergencia y por lo tanto el cable que le llega va protegido internamente por un fusible de 160 mA.

Dos cables unipolares, bajo tubo, de 1.5 mm2. soportan 12 A. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 9 mm. (tubo rígido curvable en caliente, independiente del alumbrado general).

Las caídas de tensiones añadidas en las líneas L1 y L4 serán despreciables.

c) Vestuarios y baños:

Las tomas de corriente de usos varios que hay dispuestas serán de 10 A. La intensidad que consumirán los fluorescentes será de:

0.43 • 2 = 0.86 A.

La de la bombilla será:

I = 100/220 = 0.45 A.

La de las lámparas de emergencia será:

I = 6/220 = 0.027 A.

El consumo y la sección del conductor de cobre 0.6 /1 KV. será:2 enchufes de 10 A, plafón de 2,1 bombilla 100W y 1 luz de

emergencia.

I=(2·10) + 0.86 + 0.45 + 0.027= 21.33 A. Colocaremos un cable de 6 mm2 que soporta 29 A, al ser dos unipolares e ir bajo tubo. La caída de tensión será:

u=√3(34.75·0.86+35.75·0.45+38.5·10+40·10)/56·6 = 4.2 V < 11.4 V

Los conductores irán aislados dentro de tubos de PVC rígidos normales, curvables en caliente, grapados a la pared. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 11 mm. correspondiente a una sección de 6 mm2.

Al circuito de alimentación de vestuarios y baños se les conectará una derivación para la lámpara de emergencia del primer tipo antes expresado.

Dicha derivación soportará:I = 6/220 = 0.027 A.

El cable de derivación constará de dos cables unipolares de cobre que irán conectados a una fase y al neutro. Su sección será de 1.5 mm2.

La lámpara y por lo tanto el cable que le llega va protegido internamente por un fusible de 160 mA.

Dos cables unipolares, bajo tubo, de 1.5 mm2 soportan 12 A. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 9 mm. (tubo rígido curvable en caliente, independiente del alumbrado general).

La caída de tensión en la línea no hará falta calcularla ya que será ligerísimamente superior a la anterior.

d) Almacenes

Las tomas de corriente de usos varios que hay dispuestas serán de 10 A. La intensidad que consumirán los fluorescentes será de:

0.43 • 2 = 0.86 A.

La de las lámparas de emergencia será:

I = 6/220 = 0.027 A.

El consumo y la sección del conductor de cobre 0.6 /1 KV. será:2 enchufes 10 A, 4 plafones de 2 y 2 luces de emergencia.I = (2·10) + (4· 0.86) + (2·0.027)= 23.5 A.

Colocaremos un cable de 6 mm2 que soporta 29 A, al ser dos unipolares e ir bajo tubo.

La caída de tensión será:

u= √3(11·10+12·2·0.86 +18.5·10+19.5· 2·0.86)/56·6 = 1.8 V < 11.4 V

Existe pues un margen bastante holgado.Los conductores irán aislados dentro de tubos rígidos de PVC normales, curvables en caliente, grapados a la pared. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 11 mm. correspondiente a una sección de 6 mm2.

Al circuito de alimentación de almacenes se le conectarán dos derivaciones para las dos lámparas de emergencia del primer tipo antes expresado.

Dichas derivaciones soportarán:

I = 6/220 = 0.027 A.

El cable de derivación constará de dos cables unipolares de cobre que irán conectados a una fase y al neutro. Su sección será de 1.5 mm2. La lámpara y por lo tanto el cable que le llega va protegido internamente por un fusible de 160 mA.Dos cables unipolares, bajo tubo, de 1.5 mm2 soportan 12 A. Al tener cambios de dirección en su recorrido el diámetro especificado en la Instrucción Complementaria 019 del Reglamento es de 9 mm. (tubo rígido curvable en caliente, independiente del alumbrado general).La caída de tensión en la línea no hará falta calcularla ya que será ligerísimamente superior a la anterior.

2.3.3 CUADRO DE DATOS Y CÁLCULOS

ALUMBRADO FUERZA

LUGAR ELEMENTOUNIDA

DES Pot Activa W Pot aparente VA Pot Activa WPot Aparente

VA

TALLERLAMPARA VAPOR Hg 425 W 20 20·425=8500

20·220·3.15=13860

SIERRA MURAL 3 CV 1 SIERRA COLUMNA 10 CV 1 CEPILLADORA 7 CV 1 REGRUESADORA 5 CV 1 MOLDURERA 15 CV 1 TUPI 7.5 CV 1 ELECTROESMERIL 1.5 CV 1 TRONZADORA 10 CV 1 COMPRESOR 5 CV 1 TORNO 1 CV 1 ESCUADRADORA 4 CV 1 TALADRO COLUMNA 1 CV 1 CABINA EXTRACCION 25 CV 1 SIERRA CINTA 5 CV 1 MOTOR PUERTA 2 CV 1

102 CV y 158.47 A TOTALES

102 CV·735 W/CV=74970 W

√3·158.47·380 =104301.7 VA

OFICINASFLUORESCENTES 46 W 18 18·46=828

18·220·0,43=1702,8

BOMBILLAS 60 W 4 4·60=240 4·60=240

VESTUARIOSFLUORESCENTES 46 W 2 46·2=92 2·220·0.43=189.2 BOMBILLAS 100 W 1 100·1=100 100·1=100

ALMACENESFLUORESCENTES 46 W 8 8·46=368 8·220·0.43=756,8

GENERAL LUCES EMERGENCIA 6 W 8 8·6=48

POTENCIA TOTAL Rend Maq(86%) 10176 W 16848,8 VA 87174 W 104301,7 VAPOTENCIA REAL 8140 W 13479,04 VA 43587 W 52150,85 VACoef. Utilización Ilum(0.8) Maq(0.5)

Wact NAVE

8140+43587=51728 W

Wap NAVE

13479,04+52150,85=65630 VA

Wr consumida √(Wap2 - Wact2) 40392 VAR Cos φ sin condensadores Wac / Wap 0,79 Wr cond necesarios Cosφ=0

(Wr cons-Wrcond)/Wact=0

40392 VAr capacitivos.

Valor comercial de bateria de cond 40 KVA

2.4 EQUILIBRADO ENTRE LAS 3 FASES

Ante la imposibilidad de saber cuál va a ser el consumo en cada momento, para distribuirlo de manera equilibrada y así reducir la intensidad que circule por el neutro, supondremos que todo está funcionando. Con esta premisa se procurará que por las tres fases circule la misma intensidad.Tras diversas pruebas la distribución más ajustada es la siguiente:

- R-N: - Linea de Vestuarios (21.31 A.).- Linea de Taller 1 (12.6 A.).- Linea de Oficinas 1 (24.57 A.).- Linea de Oficinas 2 (16 A.).

Total = 74.48 A.

- S-N: - Linea de Oficinas 3 (20 A.).- Linea de Almacenes (23.44 A.).- Linea de Taller 2 (12.6 A.).- Linea de Oficinas 6 (20 A.).

Total = 76 A.

- T-N: - Linea de Taller 3 (12.6 A.).- Linea de Taller 4 (12.6 A.).- Linea de Taller 5 (12.6 A.).- Linea de Oficinas 4 (20.25 A.).- Linea de Oficinas 5 (16 A.).

Total = 74 A.

Se estima que las fluctuaciones de consumo en las fases será similar en las tres y, por tanto, los desequilibrios serán muy circunstanciales y momentáneos.

2.5 PROTECCIONES Y SECCIONES ULTIMAS DE LOS CABLES

En el alumbrado de la planta de la nave tendremos que: Cada uno de los cinco bloques de lámparas de vapor de mercurio consume una Intensidad aparente en el arranque (mayor que a funcionamiento nominal) de 22.8 A.

Colocaremos la siguiente protección :Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).

Intensidad nominal de 25 A.Característica U.Tipo 5SN2 425.

En las líneas de suministro a las oficinas, vestuarios y almacenes tendremos los siguientes consumos y protecciones:

Líneas de las Oficinas:• L1 : - 2 tomas de corriente de 10 A. (20 A.).

- 6 fluorescentes con contactos conmutados (2.58 A.).- 4 fluorescentes (1.72 A.).- 1 bombilla (0.27 A.).

Total = 24.57 A.Colocamos un automático de las siguientes características:

Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 25 A.Característica H.Tipo 5SN2 425.

• L2 : - 1 tomas de corriente de 16 A. Total = 16 A.

Colocamos un automático de las siguientes características:Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 15 A.Característica H.Tipo 5SN2 416.

• L3 : - 2 tomas de corriente de 10 A. (20 A.).Total = 20 A.

Colocamos un automático de las siguientes características:Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 20 A.Característica H.Tipo 5SN2 420.

• L4: - 1 toma de corriente de 16 A.- 4 fluorescentes (1.72 A.).

- 2 bombillas con contactos conmutados (0.54 A.)- 4 fluorescentes (1.72 A.).- 1 bombilla (0.27 A.).

Total = 20.25 A.

Colocamos un automático de las siguientes características:Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 25 A.Característica H.Tipo 5SN2 425.

• L5 : - 1 tomas de corriente de 16 A. Total = 16 A.

Colocamos un automático de las siguientes características:Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 15 A.Característica H.Tipo 5SN2 416.

• L6 : - 2 tomas de corriente de 10 A. (20 A.).Total = 20 A.

Colocamos un automático de las siguientes características:Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 20 A.Característica H.Tipo 5SN2 420.

Línea de los Vestuarios y Servicios: - 2 tomas de corriente de 10 A. (20 A.).- 2 fluorescentes (0.86 A.).- 1 bombilla (0.45 A.).

Total = 21.31 A.Colocamos un automático de las siguientes características:

Automático N para corriente alterna.

Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 25 A.Característica H.Tipo 5SN2 425.

Línea de los Almacenes: - 2 tomas de corriente de 10 A. (20 A.).- 4 fluorescentes (1.72 A.).- 4 fluorescentes (1.72 A.).

Total = 23.44 A.

Colocamos un automático de las siguientes características:Automático N para corriente alterna.Clase de poder de corte nominal 6000 A.Utilizable en redes hasta 240/415 v.Bipolar (2 módulos).Intensidad nominal de 25 A.Característica H.Tipo 5SN2 425.

• Secciones últimas de los cables de tomas de corriente y puntos de alumbrado.

Emplearemos conductores de cobre unipolares con las siguientes secciones:En las tomas de corriente de 10 A., y en los puntos de alumbrado, ya sean lámparas de incandescencia o fluorescentes, se colocará 2 x 1.5 mm2 que soporta una intensidad de 16 A.En las tomas de corriente de 16 A. se colocará 2 x 2.5 mm2 que soporta una intensidad de 22 A.Así los conductores quedan perfectamente protegidos por los fusibles colocados (ver Esq. Unifilar en el Plano 03.05).

LíneaLinea

ProtegidaФ mm2/I(A)

(cables)I (A)Max.

Corte Nominal

Protección

Intensidad Nominal

ProtecciónCada grupode 4 lamp.

1lamp 10/402lamp 2.5/173lamp

22.8en

arranque

25 6000

4/234lamp 10/40

L1 6/29 24.6 25 6000L2 4/23 16 15 6000L3 6/29

4/2320 20 6000

L4 6/29 20.27 25 6000L5 4/23 16 15 6000L6 6/29 20 20 6000

LíneaAlmacen

es

6/29 23.44 25 6000

LineaVestuari

os yServicios

6/29Emerg. 1.5/12

21.31 25 6000

El poner las secciones de los cables es debido a que la protección tambien debe de tener en cuenta dichos elementos.

2.6. CIRCUITO DE POTENCIA.

2.6.1 .CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LA MAQUINARIA INDUSTRIAL.

Para calcular la Intensidad absorbida por cada máquina habrá que tener en cuenta el rendimiento 'h' y el 'cos j' de manera independiente para cada una:

Máquina PotenciaC.V

Rto Cos I(A)

1 Sierra mural 3 0.85 0.85 4.632 Sierra columna 10 0.9 0.85 14.583 Cepilladora-

planeadora7 0.85 0.8 11.47

4 Regruesadora 5 0.8 0.8 11.475 Moldurera 15 0.85 0.8 24.636 Tupi 7.5 0.85 0.8 12.37 Electroesméril 1.5 0.8 0.8 2.658 Tronzadora 10 0.85 0.85 15.449 Compresor 5 0.85 0.85 7.7510 Torno 1 0.8 0.85 1.61

11 Escuadradora 4 0.85 0.8 6.5512 Taladro de

columna1 0.8 0.8 1.71

13 Cabina de extracción

25 0.95 0.85 34.67

14 Sierra de cinta 5 0.85 0.8 8.2315 Motor puerta 2 0.8 0.8 3.5

2.6.2. CONSUMO GLOBAL DE LA MAQUINARIA INDUSTRIAL.

La suma de todas las intensidades de las máquinas es 158.47 A.La suma de todas las potencias de las máquinas es 102 C.V., es decir 74970 W.El rendimiento medio de todas las máquinas se considera h = 0.86 con lo que la potencia absorbida será :

74970 W./0.86= 87174 W.

2.6.3. COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN.

Como todas las máquinas no van a estar en funcionamiento al mismo tiempo habrá que establecer un coeficiente de utilización que se estima en un 0.5. Así pues la potencia real de consumo será :

0.5 • 87174 W. = 43587 W.La potencia de la que se dispone en un principio es de 56250 W. (según las directrices del R.B.T.). Así pues queda un margen de:

56250 - 43587 = 12663 W.que se destinará a los diversos consumos que se producen en toda la nave, ya sea el alumbrado de las distintas estancias, los enchufes del taller o de las oficinas e incluso el alumbrado de emergencia. Posteriormente se especificarán todos estos apartados.

2.6.4. LÍNEAS DE POTENCIA.

La caída de tensión permisible en los circuitos de fuerza es:5% • 380 = 19 v.

..." La sección de los conductores a utilizar se determinará de forma que la caída de tensión entre el origen de la instalación y cualquier

punto de utilización, sea menor del 3 por 100 de la tensión nominal en el origen de la instalación, para alumbrado, y del 5 por 100 para los demás usos "...

La línea L1 alimenta a las siguientes máquinas: Sierra mural de tableros, sierra de cinta, sierra de columna, cepilladora-planeadora, regruesadora, tupí y a la cabina de extracción. Por otra parte también alimenta a dos enchufes tripolares (ver Plano 03.04) de 16 A. cada uno.IL1 = (34.67 • 1.25) + 8.23 + 4.63 + 14.58 + 11.47 + 8.75 + 12.3 + 32 = 135.5 A.

La capacidad de conducción de corriente de los conductores, se calcula 1.25 veces la corriente a plena carga del motor de mayor capacidad más la suma de la corrientes en plena carga de los motores restantes. Al valor final le aplicaremos el coeficiente de utilización de 0.5:

135.5 • 0.5 = 67.75 A.El automático posteriormente elegido para la protección de dicha línea es de 80 A. Pues nos referimos a la siguiente tabla.

Tabla.Valores estándar de corriente en Amperes para fusibles de baja tensión.0-400 A15 70 15020 80 17525 90 20030 100 22535 110 25040 125 30045 150 45050 175 400

Aplicando RBT017 tenemos que el cable Cu 50 mm2. soporta 145 A.(al aire a 40° C), y disminuyéndole en un 15% (21.75 A.) dicho valor se queda en 123.25 A. con lo que se deduce que es válido para L1.

Intensidad máxima admisible, en amperios, para cables con conductores de cobre aislados con goma, o con policloruro de vinilo. (Servicio permanente) Temperatura ambiente 40ºC . Al aire o directamente empotrados. Un solo cable Varios cables

Sección nominal

1 1 1 2 3

mm2 (5) Unipolar Bipolar Tripolar (1) Unipolares Unipolares

(3)0.5 7.5 5.5 5 6 5.50.75 10 8 6.5 8.5 7

1 13 10.5 9.5 12 91.5 17 13 12 15 122.5 23 18 17 21 174 31 25 23 28 236 40 32 29 36 2910 55 44 40 50 4016 74 59 54 67 5425 97 78 71 88 7335 120 97 88 110 8750 145 115 105 130 11070 185 140 120 165 14095 225 166 145 200 180120 260 - - 235 210150 300 - - 270 240

Y el valor que admite el Reglamento en su Instrucción Complementaria 017 para tres conductores unipolares, de cobre aislado con policloruro de vinilo, de 50 mm2. bajo tubo es de 95 A. para una Tª ambiente de 40° C., valor que es detectado por el automático y por lo tanto el conductor queda protegido. El diámetro del tubo de PVC según Reglamento será de 36 mm. RBT018.La caída de tensión se calcula considerando el funcionamiento simultáneo de todas las máquinas.

La expresión para calcular caídas de tensión será:

)2(·

·cos··3

mmSk

iIiLu

∑=ϕ

u= u(sierra mural) + u(sierra de cinta + enchufe) + u(sierra columna)+u(cepilladora) + u(regruesadora+enchufe) + u(tupi) + u(cabina)

·50·56

3=u ((2+05+7.5+4.5+3+1)·I1·cosj1 + (18.5+2.5)·I14·cosj14

+ (21+2.75)·I2·cosj2 + (23.75+2.5)·I3·cosj3 + (26.25+2.75)·I4·cosj4 + (29+2.5)·I6·cosj6 + (31.5+0.75+2+5+3.75+1)·I13·cosj13)=

= ·50·56

3 (18.5·4.63·0.85 +21·(8.23·0.8 + 16) + 23.75·14.58·0.8 +

26.25·11.47·0.8 + 29·(8.75·0.8 + 16) + 31.5·12.3·0.7 + 47·34.67·0.85=2.12 v

que es bastante menor que la permitida de 19 v.

La línea L2 alimenta a las siguientes máquinas: Motor puerta, escuadradora, tronzadora, moldurera, electroesméril, compresor, torno, taladro de columna. Por otra parte también alimenta a tres enchufes tripolares (ver Plano 03.04) de 16 A. cada uno y a tres enchufes bipolares de 16 A. que consumirán como uno tripolar.

IL2 = 3.5 + 6.55 + 15.44 + (24.63 • 1.25) + 2.65 + 7.75 + 1.61 + 1.71 + (4 • 16) = 134 A.A este valor le aplicaremos el coeficiente de utilización de 0.5:

134 • 0.5 = 67 A.El automático posteriormente elegido para la protección de dicha línea es de 80 A.El cable Cu 50 mm2. soporta 145 A.(al aire a 40° C.), y disminuyéndole en un 15% (21.75 A.) dicho valor se queda en 123.25 A. con lo que se deduce que es válido para L2.Sin embargo, el valor que admite el Reglamento en su Instrucción Complementaria 017 para tres conductores unipolares, de cobre aislado con policloruro de vinilo, de 50 mm2. bajo tubo es de 95 A. para una Tª ambiente de 40° C., valor que ya es detectado por el automático y por lo tanto el conductor queda protegido. El diámetro del tubo según Reglamento será de 36 mm. La caída de tensión se calcula considerando el funcionamiento simultáneo de todas las máquinas.La expresión para calcular caídas de tensión será:

)2(·

·cos··3

mmSk

iIiLu

∑=ϕ

u= u(motor puerta) + u(escuadradora + 4enchufes) + u(tronzeadora) + u(moldurera)+u(electroesmeril+ enchufe) + u(compresor) + u(torno) + u(taladro columna + enchufe)

·50·56

3=u ((1)I15·cosj15 +

(1+4+1.5+4+1.5+3+15+3+2)I11·cosj11 + (35+2.5)·I8·cosj8 + (37.5+2.75)·I5·cosj5 + (40.25+2.5)·I7·cosj7 + (42.75+1.25+1+2)·I9·cosj9 + (47+1+3.5)·I10·cosj10 + (51.5+0.25+2.5+0.5)·I12·cosj12 =

= ·50·56

3 (1·3.5·0.8 + 35·(6.55·0.8 + (2·16 + 3

16·2)) +

37.5·15.44·0.85 + 40.25·24.63·0.8 + 42.75·(2.65·0.8 + 3

16) +

47·7.75·0.85 + 51.5·1.61·0.85 + 54.75·(1.71·0.8+ 16)=3.1 vque es bastante menor que la permitida de 19 v.

Los tramos de derivación a las últimas máquinas que llega la línea aumentarán pero de una manera despreciable la caída de tensión aquí calculada, teniendo en cuenta su pequeña longitud y el amplio margen respecto al valor que exige el Reglamento en cuanto a caídas de tensión.

2.7. EL FACTOR DE POTENCIASUMINISTRO Y CONSUMO DE POTENCIA REACTIVA

Los receptores empleados tanto en las industrias como en las viviendas son de carácter óhmico-inductivos y a veces fuertemente inductivos (lámparas de descarga, motores, transformadores, etc.). Factor que supone un cos bajo, lo que conduce a las Compañías Suministradoras a aplicar tarifas especiales a aquellos abonados cuyas instalaciones tengan un cos bajo. Según la legislación actual, todos los abonados exceptuando a aquellos incluidos en las tarifas 1.0 y 2.0, están sujetos a una penalización (recargo) o a una bonificación, atendiendo al consumo de energía reactiva. La compañía tendrá opción a colocar por su cuenta un contador de energía reactiva, como medio para poder garantizar la mayor exactitud en la aplicación del cos , cobrando por

dicho contador el alquiler mensual legalmente autorizado. En caso contrario a la colocación de dicho aparato, se verá obligada a determinar el factor de potencia en función de los motores, lámparas de descarga y equipos de soldadura que tenga instalados el abonado. El abonado podrá instalar por su cuenta el citado contador, obteniéndose en un caso u otro un factor de potencia resultado de las lecturas de los contadores de activa y reactiva.

La penalización o bien la bonificación por el concepto de consumo de energía reactiva, se aplicará a la lectura del contador de activa y su cálculo se realizará por la siguiente fórmula:

Aplicando esta fórmula obtenemos la tabla siguiente:

cos

1,00 0,95

0,90

0,85

0,80

0,75

0,70

0,65

0,60

0,55

0,50

Recar.

- - 0,00

2,50

5,60

9,20

13,7

19,2

26,6

35,2

47

Bonif.

-4,00 -2,20

- - - - - - - - -

COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA La potencia consumida por una instalación trifásica, viene determinada por las siguientes expresiones:

Expresiones de las cuales se puede deducir que la Intensidad aparente (I) en una instalación, aumenta a medida que disminuye el cos .

Para una misma potencia activa (Wa), solicitada de la Compañía Suministradora, la potencia aparente (Wap) absorbida será tanto mayor cuanto menor sea el factor de potencia de la instalación, con el consiguiente aumento de la corriente que circula por la línea de suministro. Esto obliga a la Compañía a aumentar la sección de las líneas, resultando económicamente caro; de ahí la conveniencia de limitar el valor mínimo del cos , e intentar elevarlo cuanto sea posible, cercano a la unidad sería el ideal de funcionamiento. El cos de un receptor es una característica imposible de modificar, por ser propia de este, luego para que una instalación pueda trabajar en su conjunto con un mejor factor de potencia, habrá que modificar las condiciones externas de los receptores. Un condensador consume (suministra) una intensidad reactiva de signo contrario a la inductiva, de valor:

Por lo tanto, la potencia reactiva suministrada a la red por un condensador será:

Atendiendo a las expresiones anteriores, los triángulos de intensidades y de potencias quedarán de las siguiente manera:

La tg resultante será:

Como se puede observar, cuando la potencia reactiva del condensador sea igual a la consumida por la instalación, el cos resultante será igual a la unidad (Wr = Wrc).

El factor de potencia se corregirá hasta un valor de 1, consiguiendo así una considerable reducción en la tarifa eléctrica. Aunque en principio habría que esperar a los primeros recibos de consumo de la Compañía Suministradora en nuestro caso se hará determinando las magnitudes globales de la energía activa y reactiva. Esto se realizara de forma conjunta para todos los aparatos susceptibles de consumir energía

reactiva y automáticamente mediante una batería de condensadores situados en el origen de la instalación.CÁLCULO DE LA BATERIA DE CONDENSADORES

A)Iluminación de la nave:

Wap = 13860 + 1943 + 289 + 756.8 = 16849 VA. Wact = 8500 + 1068 + 192 + 368 + 48 = 10176 W.

B)Fuerza:

Dado que la intensidad aparente es 158.47 A , la tensión es de 380 V y el rendimiento de las maquinas del 86%, obtenemos que:

Wap= √3·158.47· 380 =104301.7 VA.

Wact= 102 CV/0.86= 118.6 CV ·735 W/CV = 87174 W

Las potencias totales a considerar serán las resultantes de aplicar los correspondientes coeficientes de utilización. Así se obtendrá el cos j medio vigente la mayoría del tiempo y por tanto el útil de cara a compensar ese exceso de energía reactiva inductiva:

Wapt = 16849 • 0.8 + 104301.7 • 0.5 = 65630 VA.Wact = 10176 • 0.8 + 87174 • 0.5 = 51728 W.

con lo que la energía reactiva consumida es:

Wr = √(Wap2 - Wact2) = 40392 VAr.

Para obtener el nuevo cos φ = 1, se tendrá

cos φ = 1 φ = 0° tg φ = 0

(Wr cons-Wrcond)/Wact=00 = (40392-Wrcond)/51728 ; Wr = 40392 VAr capacitivos.

La batería de condensadores tendrá que tener una potencia reactiva de 40392 VAr. para una tensión de funcionamiento de 380 V. En la práctica se colocará una potencia reactiva

capacitiva de 40 KVA. , que es más común encontrar en mercado.

Así pues el valor de cos φ que finalmente tendremos será de:

(40392-40000)/51728= 0.007 = tg φ φ = arc tg 0.007 = 0.43cos φ = 0.9999

Dicho equipo de compensación automática del factor de potencia se colocará al lado del Cuadro General de Distribución. Vendrá conectado por un cable que estará en función de la intensidad capacitiva:

Ic = Wrcond/√3·U·Cos φIc = 40000 VA/√3·380 V· 1 = 60.77 A

Se coloca un Interruptor Automático Diferencial. Con tres cables de cobre unipolar de 35 mm2 de sección que según Reglamento (al ir bajo tubo de PVC) soportará 78 A. con lo que están protegidos por un automático que regularemos a 70 A.(<60.77A)El tubo rígido de PVC será según Reglamento de 29 mm. de diámetro.