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  • IINNSSTTIITTUUTTOO MMEETTRROOPPOOLLIITTAANNOO

    PPRROOTTRRAANNSSPPOORRTTEE DDEE LLIIMMAA MMUUNNIICCIIPPAALLIIDDAADD MMEETTRROOPPOOLLIITTAANNAA DDEE LLIIMMAA

    ESTACION TERMINAL SUR MATELLINI

    MEMORIA DE CLCULO

    INSTALACIONES ELCTRICAS

    1.0 ASPECTOS GENERALES.- Las instalaciones elctricas de la Estacin, se desarrollan a partir de un suministro en media tensin a ser solicitado a Luz del Sur, la empresa concesionaria de distribucin elctrica en la zona. Igualmente, se va a considerar un suministro de emergencia, conformado por un grupo electrgeno, que en condiciones de falla del suministro normal, permitir abastecer de energa a todas las instalaciones alimentadas por el suministro en media tensin de la Terminal Matellini. Adicionalmente para Publicidad Comercial y uso comercial, se prevn 03 suministros trifsicos independientes en Baja Tensin, uno para el Sistema Troncales y dos para el Sistema Alimentadores. Para el Sistema de Agua Contra Incendios, se prev dos (02) suministros trifsicos en baja tensin, (Uno para el Sistema Troncales y otro para el Sistema Alimentadores). En el caso concreto de esta Estacin, se tienen 02 edificios ubicados en la parte central de la avenida Prolongacin Paseo de la Repblica. Los edificios estn destinados a los Sistemas Troncales y Alimentadores de la Terminal, y estn unidos por un puente peatonal suspendido en un nivel elevado sobre la avenida Ariosto Matellini, en el distrito de Chorrillos. Los edificios se conectan mediante el puente peatonal en el segundo nivel de la estructura a dos niveles, que comprende los vestbulos y sus correspondientes mezanines. A las mezanines se accede desde el nivel inferior ya sea por escaleras convencionales, escaleras elctricas y un ascensor destinado especficamente a pasajeros con discapacidad motora. A continuacin del vestbulo, en cada edificio, se encuentran largos pasadizos donde se ubican en un caso, las 8 drsenas de embarque para el Sistema Troncales, y en el otro, las 17 drsenas de embarque del Sistema Alimentadores. En los vestbulos de la Terminal, se va a disponer de una Caseta de Fuerza, donde se ubicarn len un caso a subestacin elctrica (Sistema Alimentadores) y en el otro, el grupo electrgeno de emergencia, (Sistema Troncales).

    INFORME FINAL OCTUBRE 2006

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    A lo largo de los edificios, hay un conjunto de bvedas subterrneas a travs de las cuales se tienden los ductos que conducen los alimentadores elctricos y los circuitos de telecomunicaciones, y en las cuales se encuentran los tableros que controlan la energa que llega a las drsenas de embarque, y los gabinetes de comunicaciones, que procesan las seales a las drsenas. 2.0 DISEO DE LA RED DE MEDIA TENSIN Como conclusin de la evaluacin de cargas descrita en la Memoria Descriptiva, se desprende la conveniencia del empleo de una subestacin elctrica de distribucin de 250 kVA de capacidad nominal. Funcionarios de Luz del Sur, concesionario elctrico en la zona del Proyecto de la Estacin Terminal Sur Matellini, han adelantado que el Proyecto debe considerar el uso de 22.9 kV como nivel de tensin para la distribucin primaria. Sin embargo, para adecuarse a las redes existentes, inicialmente se alimentar al Proyecto a travs de un suministro en MT a 10 KV, por lo cual el equipamiento previsto debe permitir el uso de cualquiera de las 02 tensiones de distribucin primaria mencionadas (10 kV y 22.9 kV) La enorme extensin de las instalaciones implicadas, hace que en el diseo elctrico de las mismas, el efecto de cada de tensin tenga mucha mayor incidencia que el de la capacidad de corriente, en lo referente al diseo de los alimentadores de la instalacin. Por este motivo, y dado que el Cdigo Nacional de Electricidad - Utilizacin permite el uso de sistemas trifsicos en 220 V sistemas trifsicos con neutro corrido en 380/220 V, resulta mucho ms conveniente escoger esta ltima configuracin para el nivel de tensin secundaria en la subestacin de distribucin a utilizar. Por lo tanto, la subestacin deber tener las siguientes caractersticas: Capacidad Nominal 250 kVA Tensin Primaria Inicial 10 kV Tensin Primaria Final 22.9 kV Tensin Secundaria 400/230 V Se prev que la alimentacin a la subestacin ser mediante cables secos (tipo N2XSY para 15/30kV) de montaje subterrneo, tendidos desde el punto de suministro a ser definido por Luz del Sur. 2.1 Clculo del Alimentador Primario Con los datos de la subestacin mencionados, se obtiene la corriente primaria nominal Ip, a partir de la frmula bsica de potencia:

    N = 3 x Vp x Ip Donde N, es la potencia aparente o capacidad nominal en kVA Vp, es la tensin primaria en kV Ip, es la corriente primaria en Amperios Despejando el valor de la corriente Ip para la situacin inicial (10 kV):

    Ip = N / (3 x Vp)

    Ip = 250 / (3 x 10)

    INFORME FINAL OCTUBRE 2006

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    Ip = 14.43 A

    Y para la condicin final (22.9 kV):

    Ip = 250 / (3 x 22.9)

    Ip = 6.303 A Se puede asignar una cierta capacidad de reserva al alimentador principal, para prever posibles ampliaciones en la instalacin. En este caso, tal clculo no seria estrictamente necesario, por no preverse ampliaciones en las instalaciones. Sin embargo, no hace falta su consideracin por el requerimiento de normas vigentes, que impiden utilizar conductores subterrneos unipolares de secciones menores a 25 mm. Un cable unipolar de tipo termoplstico para el nivel de tensin nominal requerido, tiene como capacidad mnima 100 Amperios, lo cual implica una capacidad de reserva superior al 1500 % en el peor de los casos. Se planteara por tanto utilizar como alimentador primario, un conjunto de 03 cables unipolares con aislamiento termoplstico tipo N2XSY de 25 mm de seccin, para un rgimen de tensin de 15/30 kV. Pero en el mercado nacional existen comercialmente slo cables N2XSY de 50 mm de seccin para tensiones de 15/30 kV, los mismos que se tendrn que emplear en el presente Proyecto. Estos cables tambin servirn cuando se reciba la energa en MT a 22.9 KV. 2.2 Subestacin Elctrica de Distribucin Se plantea instalar dentro de la Caseta de Fuerza ubicada en el vestbulo del Sistema Alimentadores, una subestacin de distribucin convencional, equipada con un transformador de 250 kVA, contenida en un conjunto de celdas metlicas autosoportadas (celda de llegada y celda de transformacin). Suponiendo que en la zona donde se ubicar la Estacin Terminal Matellini, la potencia de cortocircuito de la red de Luz del Sur es de 250 MVA, se procede a determinar las caractersticas del Seccionador de Potencia para la proteccin y seccionamiento del lado primario de la subestacin. En la celda de llegada deber haber un seccionador de lnea simple para la separacin fsica entre la red elctrica y la instalacin, y un seccionador de potencia para su proteccin. El seccionador simple debe disearse para la corriente nominal de la instalacin, o mas adecuadamente, a la corriente nominal del cable de 50mm2, ser de 200 A. El seccionador de potencia se disea en funcin de las capacidades nominales y de cortocircuito que exija la instalacin. Con la misma frmula de potencia usada anteriormente, se puede determinar la corriente de cortocircuito correspondiente:

    Icc = Ncc / (3 x Vp) Donde Icc, es la corriente el cortocircuito que se desea calcular, en kA Ncc, es la potencia de cortocircuito en MVA

    INFORME FINAL OCTUBRE 2006

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    Se tendr as que: Para MT en 10KV

    Icc = 250 / (3 x 10)

    Icc = 14.43 kA

    Se tendr as que: Para MT en 22.9KV

    Icc = 250 / (3 x 22.9)

    Icc = 6.303 kA

    La corriente Icc obtenida, es la denominada corriente permanente de cortocircuito, que origina efectos de tipo trmico en las instalaciones. Para determinar la corriente de choque Ich, que es la que origina efectos dinmicos en los elementos se emplea la siguiente frmula:

    Ich = Icc x 2 x Donde Ich es la corriente de choque, en kA , es un coeficiente que depende de las caractersticas del cable primario. En el caso ms crtico, T = 1.8 Luego para MT en 10KV:

    Ich = 14.43 x 2 x 1.8

    Ich = 36.73 kA Luego para MT en 22.9KV:

    Ich = 6.303 x 2 x 1.8

    Ich = 16.045 kA El seccionador de potencia deber tener una capacidad nominal de 200 A, y deber resistir una corriente de cortocircuito permanente no menor de 14.43 kA, y una corriente de choque no menor de 36.73 kA, independientemente del nivel de tensin primaria aplicado. En la celda de transformacin, comunicada con la celda de llegada con el sistema de barras de media tensin, debe existir nicamente un seccionador fusible para proteger al transformador. Tal seccionador fusible se determina en base a la corriente nominal y la tensin de cortocircuito del transformador, ambas caractersticas proporcionadas por el fabricante. As, en la condicin inicial (10 kV), para una tensin de cortocircuito tpica del 4.5%, y la corriente nominal de 14.43 A antes obtenida, deberan de instalarse fusibles de 40 Amperios de capacidad. Para la misma tensin de cortocircuito, en la condicin final (22.9 kV), para una corriente nominal de 6.303 A, deben emplearse fusibles de 20 A A la salida del transformador debe instalarse un interruptor de potencia que permita seccionar completamente la salida del transformador, y proveer proteccin al mismo.

    INFORME FINAL O