metodologa a seguir para la ampliación de las
TRANSCRIPT
I"IETODOLOGIA A SEEUI R PARA LA AIIPL IACION DE
INSTALACIONES ELECTRItrA6 EN UNA INDUSTRIA
LAS
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ilil[lu|[ill!ilJlullryum Two 1 1tl I
CORPORACIBN UNIVERSITARIA AUTONOT'IA DE OCtrIDENTE
DIVISION DE INBENIERIAS
JOREE ISAAT HOSEUERA LASSCItlGUSTAVO ADOLFO CIRTIZ NAVIA
PRCIGRAFIA DE INBENIERIA ELECTRICA
1990
"IETOPOLOC I A A SEGUI R PARA LA ANPL IAtrI ON DE LAS
INSTALACIONES ELECTRICAS EN UNA INDUSTRIA
J0RGE ISAAC I4OSF/UERA LA5S0
GUSTAVO ADOLFO ORTIZ NAVIA
Trabajo de grado presentadocomo requisito parcial paraoptar al titutlo de ingenieroe I ec tric ista .
DIRECT0R: EiUSTAVO EARCIA I.E.
CAL I
CCIRPCIRACION UNIVERSITARIA AUTONOHA DE CICCIDENTE DIVISION
DE INBENIERIAS
PROBRAHA DE INEENIERIA ELECTRIEA
1990
+6LI^3lq &*ü '1lJ')^^L,I
Aprobado por el comite detrabajo de grado en cumpli-miento de los requisitosexlgidoe por la corporacionlrniversitaria autonoma deoccidente para optar altitr-rIo de ingeniero elec-trÍcista,
Jurado
Preeidente
Cali, Marao 199ü
II
AGRADECIHIENTCIS
Los autoreE expreÉan sLrs egradecimientos por ELr gran
colaboracion,
A BlrEtavo Garcia, I . E. prof esor de
de Ia C.U.4.0. y director del trabajo
A Iu¡ Edith Naranjo, I.E. ingeniera de proyectos de
JOHNSCIN & JCIHNSON DE COLOMBIA S,A.
A Lr-ris Eduardo Aragon profesor de
la C,U.A.O.
A Rodrigo Diag, I.E. slrperintendente de planta en
PRODESAL B.A.
A La tr.U.4.O,
A todas aquel lae personec gue en Lrna u otra f orma
colaboraron en la realizaclon del presente trabajo,
III
TAELA DE CONTENIDO
1,O ESTUDIO PRELIHINAR
1.1 PLANEACION FARA LA DISTRIBUtrItrN DEL
1.1.1 Eonocimiento de la carga
1,1.2 Demanda
1.1.3 Carga Pico
1.1,4 Factor de demanda
1,1.5 Factor de instalacion
1.1.ó Factor de reserva
L. L.7 Sistemae
1,1.7.1 Sigtema Simple Radial
L.L.7.2 Slstema Radial Expandido
L. L.7,3 Siietema Primario Selectivs
1.1.7.4 Sietema Eielectfvo Secundario
1,1.8 Localieacion de equipos
l.l.? Nivel de voltaje
1.2 ERAFICOS DE CAR6A
I . ?. 1 Subeetac ion {+ 1
1.2.1.1 Factor de carga
1 .2. I .2 Dernanda ef icaz
1,?.1.3 Cargabilidad
FRCIYECTO
Pag
1
1
2
3
3
3
3
4
5
6
6
7
7
I
I
B
I
I
r1
11
IV
1.3.1.4 trapacidad disponible del
L.2.2 Eiubegtacion 2
1.?.?.1 Factor de carga
L .2.2.2 Demanda ef lcaz
1,2.2.3 Cargabilidad
l,?.2.4 Eapacidad disponible del
1.2,3 Subestacion * 4
1.?,S,1 Factor de carga
1.2.3,2 Dem¡nda eficaa
1.2.3.3 Cargabilidad
1.2.3.4 Capacidad dieponible del
1.2.4 Subeetacl.on ll 5
1.2.4.1 Factor de carga
I.2.4.2 Demand¡ eficae
1.2,4.3 Eargabilidad
1.2.4.4 Capacídad disponible del
1.?.5 Carga disponible total
2.O SELECCICIN DE EEUIPOS
Transformador
tranEformador
trangformador
transformador
15
L6
ló
L7
L7
r8
1B
1B
l8
18
20
20
20
2A
20
2r
22
23
23
?s
?3
23
24
24
24
24
2.I ESPECIFICACIIIN DE TRANSF DE POTENCIA
2.1.1 Potencia nominal
2,1.2 Teneion nominal primaria
2.I.3 Tengion nominal eecundaria
2.1.4 Tipo de servicio
2.1.5 Frecuencia nominal
2,1.6 Eonexion de los devan¡dos
2.1.6,1 Egtrella - Estrella
V
2,L.á,? Estrel la-EEtrel la con arrol larnlento terciario ?5
2.1.6.3 Triangulo - Eetrella 25
2.1.ó.4 E¡trella - Triangulo ?6
3.1,ó,5 Ectrella - ?Lg Zag 26
2.L.6.ó Conexion Delta Delta 27
2.1.ó.7 Acceeorioe de proteccion 2A
2.1.7 Seleccion del traneformador de potencia SCr
2,1.8 Prlrebae a los transforrnadoreg de potencia 33
2.1.8.1 Fruebae Tipo 33
?.1.8.2 Fruebas de rutina 35
2.1.8.3 Pruebas especiales 56
?.2 CALtrULO DE EONDUCTOR PRIHARIO 37
2.?,1 Selecclon del conductor prirnario 40
2.3 SISTEI"IAS DE MEDICITTN 43
2.3.1 Medicion directa 43
2,3.? Medicion indirecta 45
2.3.3 Contadores de energia activa 45
2,3,4 trontadores de energia reactiva 45
2.3.5 Seleccion del contador 43
1,3,5.1 Medicion de cargas menoreÉ o igurales a SCr Kva 45
2.3.5,? Contador MonofaEico Bifilar 4á
?,3.5.5 Eontador Bifasico Trifilar 46
2.3.5.4 trontador Trifasico cuatro hlloe 46
?.3,5.5 Hedicion de cargas entre 5O y l5O l¿.va 47
2.3.5.6 Contedor Trifaeico 4 hilog 47
2.3.5.7 Hedj.clon de cargas rnayoree a 15O Kva 47
VI
7.3.5.8 Contador de energia activa trlfaeico para
media tenEion
2.3.5.9 tontador de energia reactfva para media
tension
2.3.6 Nivel de Hedicion
2.3.6.1 l'ledicion en alta tension
2.3.é.2 f'ledicion en media tension
?.5.ó.3 l"ledicion en baja teneion
2.S.7 Determinacion de tipo de tarifa
?.3,7.1 Tarifa sencilla
2.3.7,? Tarifa doble
2.3.7.3 Tarifa con demanda maxi.ma
2.4 EQUIPOS AUXILIARES DE I"IEDIDA
t.4,1 Especificacion de Ios transformadores de
corrlcnte
2.4.1.1 NiveI de aislamiento normalizado
2.4.1.? Relacion de transformacion nominrl
2.4.1.3 Clases de precision
2.4.1,4 Potencia nominal
2.4.1. 5 Coef iciente sobreinteneidad
2.4.1.ó Diferente T.C dependiendo de los circuitoe
magneticos y del nLrrnero de salidae
2,4.L.7 trarriente termica noninal permanente
?.4.1.8 trorri¡rnte termica nominel de corta drtracion
2.4.1.9 Corrlente nominal
2.4.2 SeIeccion del trangf . de corriente
4B
4B
s1
51
51
51
51
5?
53
53
54
54
54
54
55
5á
5ó
57
5B
59
59
59
VI I
?.4.3 Clasificacien de los eneavoe
2.4.3.1 Ensayos de rutina
3.4.S.? Ensayog tipo
2.5 TRANSFORHADCIREE DE TENSION
2.S,1 Clase de precieion
2.5.2 Nivel de aislamiento nominal
?,5.3 Valoree normalizados de tenEiones
2.5.3.1 Teneion primaria nominal
?.S.3,2 Tcneion secundaria nominal
2.5.4 Capacidad de Ealida noninal
?,5,S Niveles de aislamiento nominales
2,5.ó Capacidad de soportar cortocircuftos
2.5.7 Seleccion de transformadore¡ de tension
para rnedicion
2.5.8 Pruehas a los transformadores de ten¡ion
2,5.8.1 Pruebag de rutfna
?.6 PARARRAYOS
2.6.1 Sobreten¡iones atmosfericag
2.6.2 Sobreten¡iones de otras redes
2.6.5 Sobretensionee cxteriores
2.6.4 Especificacion de los pararrayoe
2.6.5 Seleccion de los pararrayots
2.7 ESPECIFICACICIN DE LOS EORTACIRCUITOS FUSIBLES
2.7 .1 Inetalaclon
2.7.2 Capacidnd de interrupción
?,7.5 Tensio nominal
64
64
64
ó5
65
66
66
67
67
á8
6A
6B
ó8
72
7?
74
73
73
7á
76
7A
7A
80
BO
BO
VI I I
2.7.4 Corriente nominal de un fusible
2.7.5 Seleccion de Ios cortacircuito¡ fugibles
2.8 PRCITECCION CONTRA CORTOCIRCUITOS
?.8,1 Fuentes alinÉntadoreg en un C.C
3.8,2 l'letodos para el cElculo de lae corrientee de
cortocircuito
?.8.2,L Metodo aproximado
2.8,2.2 l"letodo matematico
2.? ESPECIFICACION DE LOS INTERRUPTCIRES
2.?.1 Especif icacion de los interruptore¡ de baja
tengion
2.9.1 . I Vol taj er nominal
7.9.1.2 Voltaje maximo de operación
2.?.1.3 Corriente nominal
?.?.1.4 Capacidad de cortocircurito
2.9.1.S Capacid¡d de cierre
2,9.1.á Frecuencia
7.9.2 SeleccLon de los lnterruptoree
2.9.3 Pruebas a lo¡ interruptores automaticos
2.9.5.1 Ensayoc de prototipo
2.9 . S, 2 EnE¡yoe de rutine
2.10 ESPECIFICACICIN DE EGIUIPO8 DE HEDICICIN
2,IO.1 Especificacion de Ios voltimetrog
2.10.1.1 Exactltud de medida
2.10.L.2 Rangos de medicion
2.1O.1.3 Posicion de montaje
8ü
81
B2
84
B4
84
B5
105
105
105
10á
1CI6
1ó6
107
107
107
116
ltó
LL7
LL7
LL7
LL7
1lE¡
119
IX
3.10.2 Seleccion de IoE voltfmetros
2.11 ESPECIFICACION DE LOS AHPERIMETRO5
2.11.1 Exactitud de medlda
?,11.2 Rango de medicion
2.11.3 Eorriente nominal
2.11.4 Eieleccion de loe amperimetroE
?.11.5 Eepecificacion de loe traneformadores de
corriente de beja tension
2.11,ó Beleccion de loe tranEformadoree de corriente
en baja tenEion
2,f1.7 Especificacion de los coeenofimetros
2.LL.7.L exactitud de medida
?.11 .7.2 Rango de medicion
?,11,7.3 Tension nominal
2.11.7.4 Frecuencia
2.11 .7.3 Intensidad nominal
2.11.8 Selcccion del co¡enofimetro
2.L2 ÍIEJORAI'IIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA
?.L2.L Eepeclficacion del banco de condentadores
2.12,2 Cepacid¡d nominal
2.L2.3 Coeficiente dc temperatura de Ia cepacidad
2.L7.4 Tension nominal
7,t2.$ Tension serie
2.L2,á Tension de cresta
2,L2.7 TcneÍon ltmite maxima
2.L2.8 Frecuencia de resonancia
118
120
120
120
120
1z(t
121
L7L
L?2
L22
125
1?S
123
123
12s
L27
130
lSC)
150
130
131
131
15?
132
1.1?,9 Inteneidad nominal
2.L2.1O Potencia neminal
?.12.11 Potencia limite permanente
2.L?.12 Energia nominal
2.L2,13 Potencia de perdided
2.12,14 Fector de perdidas Tangente Alf¡
2.L2.15 Resigtencia del aislamiento
2.L2.1ó Selcccion de los conductoree
2,. LZ, l7 l"letodo rnater¡atico
2.L2,18 Hetedo de tablas
?. 15 CONDUCTORES ELECTRICOg
2.13,1 Numero de conductores en un tubo conduit
o en durctoe
2.13.2 F¡ctor de correccion por aurnento de
temperatura ambiente
2.T4 CALtrULO DE LOg ALII'IENTADORES
?.14.1 Alimentadores a tablerog de control de
132
132
r32
133
133
135
13S
134
134
136
13ó
139
140
L47
potencia 14?
2.L4,2 Alimentadore¡ pare rnotores electricog L42
2.14.3 Atlmentadoree para centro control de motoreg L44
?.L4.4 Calculo de los conductoree por caida de
voltaje 144
2,L4.$ Beleccion de conductoree a utilizer en baja
teneion L46
2,15 CONDUCTCIR NEUTRO 15O
2,15.1 Seleccion de conductor neutro lSZ
XI
2,1é I"IALLA DE PUESTA A TIERRA
2,16.1 Caracterieticas de una malla de putesta a
tierra
2.16.2 Corrientes maxi.mas tolerables por eI cu€trpo
humano
?.16.2.1 Voltaje de togue
2.L6.2.2 Voltaje de paBo
?.16.3 Resistividad deI terreno y tierra propiamente
dicha
2. L6.4 Electrodos
2.L6.5 tronductores
2.L6.ó Calculo de Ia malla de tierra
2.16.7 Reeistencia de Ia malla
?.16.8 Longitr-rd minima requerida de conductor Para
un dieePlo seguro de Ia mal Ia
2.1ó.8.1 Potencialee de paBo y de toque de Ia malIa
2.L6.9 CaIcuIo de la malla a tierra
2.L6.1(r Calculo de la reeistencia de la malla
2. L7 PROTECCIONES ELECTRItrAS
2.L7.L Clages de protecclon
2.L7.1,1 Proteccion de sobrecorrienteg
2.L7.L.2 Proteccion de gobrecorrientee direccional
?,L7. 1.5 Proteccion diferencial
?.L7.1.4 Proteccion de distancia
2.L7.2 Protecci.on en gistemas industrialee
?.L7.?,1 Rele de sobrecorriente
157
157
158
15?
160
1ó1
1ó1
Lé2
Lá2
1á3
165
165
L67
I7C)
LTCI
L7L
L7L
L7L
172
L72
L77
L72
XII
3..L7,2.2 Fusibles
2,L7.?.3 Dispoeitivos de accion directa en
interruptores de aire o de potencia
2.L7,2.4 Dispositivos de accion directa en
interrutptoree de carga moldeada
2,L7.3 Esquemas de proteccion
2. ),7, 3. 1 Protecc ion de generadores
2.L7.3.2 Proteccion de transfornadoree
3, HANEJO DEL PRCIYECTO
3. 1 RESPONSABILIDAD DEL PROYECTISTA
3.2 RESPtrNSABILIDAD DEL CONSTRUCTCIR
3.2.1 Poliza de cumplimiento
3.2.1,1 Poliza de manejo del anticipo
S,2,1,2 Poliza de estabilidad de la obra
3.?.1.3 Foliza del curnplimiento del contrato
3,2.1.4 PoIiza de respongabilidad civil
3.?.1.5 Poliza contra todo riesgo
3.2.1.6 Poliz¡ de pago de prestaciones
3.2.2 Entrega de la obra por parte del conductor
3.2.3 ResponEabilidad del interventor
3.2.4 Reeponeabilidad del duePlo dc la obra
5.3 REOUISITOS PARA LA PRESENTACITTN DE PROYECTOS
DE REDES ELECTRICAS ANTE EMCALI
3.3.1 Tamaflo normelieado de log planos
3.3.2 Rotulo pera identif icacit¡n de planos
S.3.3 Excepciones
L73
173
L74
L73
L76
L7A
181
192
143
185
184
184
184
144
184
184
lBS
LA7
1?O
191
191
192
194
XIII
3.3.4 Escalae
3,3.5 Convengiones
3.4 TRAMITES LEBALES PARA LA APROBACICIN
ELECTRIECIS ANTE EI'ICALI
3,4.1 Solicitud de datoe basicos
194
L94
PROYECTOS
19$
195
XIV
TABLA I.
TABLA 2.
TABLA 3.
TABLA 4.
TABLA 5.
TABLA 6.
TAETLA 10.
TAFLA 11,
TABLA 1?.
TAELA 13.
LISTA DE TABLAS
Sobrecarga pico diaria ern FU de datoe de
placa para una normal vida util
AccesorioE de transformadores
Caracteristica del transformador drE potencia
Tolerancia
Certificado de pruebae pere trangformador
Caracteristicas de conductores de cobre
y ACSR
Caracteristicas del contador de energia
relactiva
Earacterigtfca de los transfornadoreE de
corriente en media teneion
Teneion de impurleo a eoportar
Tension de prueba dielectrica
Csracteristicag del tranEformador de
tension
Caracteristicas de loe pararrayoe
XV
Pag
14
31
s4
58
s9
41
44TABLA 7. Earacteristicae del conductor prirnarÍo
TAFLA B. Earacteristicag deI contador de energia
activa
TABLA 9.
49
50
63
6?
70
73
79TABLA 14,
TABLA 15. Caracterietica de IoE cortacircuitos
fusibleg en media teneion Bs
TABLA 16. Valores de reactancias subtransitori-as
de generadores a la base de loe Kva
nominales expre¡adae en porcicnto 90
TABLA L7. Valores aeutmidoe pere motores cuando
eI valor exacto de impedancia no se conoce 9l
TABLA 18. Valores tipicos de reactancia pera maquinas
de induccion y eincronicas 97
TABLA 19. Vott¡je nominal del sistema 92
TABLA 20. Valoree de impedancia de Transf. expregados
en porcientot a la bage de gu potencia
nominal 95
TABLA ZOa. Valoree normalizados de tengion 106
TABLA 21 Earacteristicas de los interruptoree en
baja teneion circuito A 111
TABLA 22 Ear¡cterieticas de los interruptores en
baja tension circltito B 112
TABLA 23 Esracterletlcas de los interruptoree en
baja tenl¡ion circr-rito C 115
TABLA 24 Caracteristicae de Ios interruptoree en
baja tension circuito D 114
TABLA ?5 CaracteristÍcas de loe interruptores en
baja tension circuito ErFrG 115
TABLA 26. Caracteristica de loE voltimetros usadoE
en la subegtacion 119
XVI
TABLA ?7. Caracterietica de loe amperimetrog L24
. TABLA 28. Caracterietica de los transforrnadores
de corriente en baja teneion (rnedia) 1?S
TABLA 29. Caracteristica del cosenofimetro L?6
TABLA 30. Factores de correccion del factor
de potencia L37
TABLA 31. Capacidad de coriente por numero de
conductores 14O
TABLA 3e. Capacidad en amperioe de los alambree
de cobre aisladoe 141
TABLA 33. Factores de correccion para temperatutra
rnayores de 5O grados centigradoE en
interioreg 143
TABLA 34. Nuunero maxlmo de conductoree en tamaltos
comercialeE en ductoe o en tubos 151
TABLA 35 Caracteristica de loe conductoree en baja
tenEion circuito A 13S
TABLA 36 Earacteristica da loe conductoreE en baja
tension circuito B 154
TABLA 37 Carecteristica de Io¡ conductores en baja
tension circuitoCyD f55
TABLA 3A C¡racterietica de loe conductore¡ en baja
tesnion circuito ErFrG 13ó
TABLA 59. Impedancia y regietencia de Transf. ?4
TABLA 40. Valoree de reEigtencia admitancia e
impedancie de loe conductoreg ?5
XVI I
TAELA 41. Regietencia de interrutptoree de carga
moldeada q4
XVIII
ANEXO 1
ANEXO 2
ANEXO 3
ANEXO 4
ANEXO 5
ANEXO 6
ANEXCI 7
ANEXO B
ANEXCI 9
ANEXO 10
ANEXII 11
ANEXO L2
LISTA DE ANEXOS
Tamaño reglamcntario de planchne tipo
EvFTamaflo reglamentario de planchae tipo
AvBTam¡lto reglamentario de planchas tipo
cvDRotulo de identificacion para planchas
tipo ArBrCrD de las caracterigticas
Rotulo de identificacion para planchea
tipoEyF
Convensiones
Comportarniento de la carga de la subaetacion {+1
Comportamiento de Ia carga de la gubestacion *2
Cornportamiento de Ia carga de le sLtbeetacion fl4
Comportamiento de la carga de Ia eubeetacion *5
Diagrama unifilar de Ia subestacion nueva
Malla de tierra, pozo con variller union y toma
da tierra
ANEXCI lS Vieta frontal de la subeetacion y foeo pare
traneformador
--ú-+i
Uninrsidcd Au?onorno rh &cidcah I
XIX
ANEXO 14 Diagrama de Planta
XX
FIGURA
FIEURA
FI6URA
FI6URA
FIGURA
FIBURA
FIGURA
FI6URA
FIEURA
FIÉURA
FIBURA
LISTA DE FIGURAS
1. Cornportamiento de la
2. Eomportamiento de Ia
3. Eomportamiento de la
4. Comportamiento de Ia
5. Un circulo magnetico
traneformacion
pag
carga sube¡tacion fll 15
cÁrge subeetacion *2 17
carga subestacion *4 1?
carga subestacion SS ?1
y una relacion de
s7
6. Dog relacionee de transformacion atravez
de conexion serie paralelo del primario g7
7. Un circuito magnetico y dos relacloneE de
traneformacion atravez de un tap eecundario 58
B. Doe circuitos magneticos 58
?. Tipo de TC existentes ectualmente á1
10. Curva de precÍsion de acuerdo a la
cargabilidad de los Ttr 67
11. Expreeion grafica de la corriente de corto-
circuito cuando la futerza electromotriu Pasa
por su valor maximo BB
12, Expresion grafica de Ia corriente de corto-
circuito cuando la fuerza electromotri¡ pesa
por sur valor nulo
FIEURA
XXI
FIÉURA 13. Diagrama unifilar de Ia industria en
estlrdio 96
FIEURA 14. Diagrama unifilar referido a una misma
base 9?
FIBURA 15. Diagrama equivalente IF lOO
FIEURA 16. Diagrama ltnif ilar nueve eurbe¡tacion lOO
FIBURA L7. Diagrama equivalente para IF en el pto x 1O?
FIEURA 18. Diagrama unifilar de la nueva subeetacion
referido a una misma base 1CI3
XXII
RESU}.IEN
El proyecto consiBte en el enel isie, dieePlo y
esprcificacion de equipos pere una ampliacion induetrfal.
Dejará una metodologia a seguir en la ampliacion de las
instalacionee electricas en Lrna industria, que puede E¡r
utilizada corno: un medio de orientacion o investigacion
para el desarrollo de proyectoe industrialets,
Corno texto o guia de consul ta para prof esores,
estudiantee y profesionales.
El tema Ee ha dividido en treE capituloe.
Al primer capitt-rlo ee le ha llamado egtudio preliminar el
cual trata gobre los puntos qLre se deben de tener en
cuenta para Lrn ampl iacion induetrial , tales corno ¡ el
conocimiento de Ia carga, demanda, factor de carga,
sistemag, nivel de voltaje, etc.
Al segundo capitulo ee le ha Ilamado geleccion de equipos
el cual trata sobre los equipoe usados en la¡ induretriae
partiendo desde Eu especificacfon csntinuando con 6u
seleccion y finaliaando con lae prurebas que Be Ie
realizan a los eqnipos.
AI tercer capiturlo se le ha llamado tramitologia el clral
trata sobre los pa6os a seguir para la aprobacion del
XXIII
proyecto tanto en una entidad privada como en una entidad
publ ica.
El proyecto 6e prof rrndizera an corno seleccionar
correctamente Ios equipoa requeridor. Esta eeleccion
involucra algunoe cambios de equiptle ye existentea debido
al aunento de cerga ademas de los nLi€rvos equipos a
montar.
XXIV
INTRCIDUCCION
En general se puede afirmar que el objetivo principal de
un proyecto de ampliacion lnduEtrial ce eI de eatl¡facer
une denanda disponible de bieneE de consumo o de
eervicioe, tiende eI proyecto a aumcntar la productividad
de una indugtrie exiatente para eatiefacer mryor demanda.
Para la ampliacion industrlal se tendra gue rralizar un
eetutdio en el cual nencionara los Fasos a seguir para la
ampl iacion.
Tendra una infornacion teorica de €oÍto geleccionar
correctamente loe equipos a utflizar y la metodologia a
eeglrir en 1a ampliacion de lae inetalaciones electricae
en una industria. El proyecto abarcara desde estudios
preliminaree hasta Ios requerimientos neceearios pera Ia
aprobacion del proyecto (planeacion, progrernacion, datos,
calculoe y diseflo. Desde un punto de vieta tecnico y
economico, menejo coeto y trarnitologia).
I, ESTUDIO PRELI¡,IINAR
INTRODUCCION
El e¡tudio preliminar es una ampliecion induetrial, Gs
tal vez uno de loe aspecto¡ mas importanteg en un dircño,ya que dependiendo de eEte¡ sB logra un mejor dleeño
tanto tecnico collo oconomico, el cual tendra
Frpercucionee en el futuro de la inetal¡clon ccln
raferencia e ru norm¡l funclonamiento, cotno al
mantenimlento de 1a nisna.
Dif f cl lmente un dieelnto electrico dc un sletema de
distrl,bucion es eceptable p¡ra otrae plantas indu¡trfale¡
por que dog plantae raramenter tLenrn cl miEmo
requerimicnto. El requerlmiento especiflco pu¡de scr
analizado cualitativamente para ceda planta y rt eietema
deelgnado pare conoccr estoE requrirniento¡ elrctricog.
Dicha conrlderaclon puede estar dada par¡ futuraE
operecionee y condicionee de carga.
1.1 PLANEAEION PARA LA DISTRIBUCICIN DEL DISEñO
2
E1 proyectistr derbe determin¡r un procedimiento para el
dieeflo de un sieteme de distribucion electrico pera
cualquier planta induetrial. el procrdimlents dr dissefto
debera tener encuenta loE proceroe de laE plantat en
orden, pera eeleccion¡r el eistema epropJ.ado y cus
componentee.
1.1.1 conocimiento dc la cerga¡ se dabe tcner un claroconocimiento sobre el tipo de carga inntalda y la que reva a instalar, ademae de la potencia gue la carg¡demend¡ra en kilovatios o kilovolt - ¡mpcErlos.
En cesoE en que no se po¡ea ¡uficiente informacion ¡obre
el tlpo de cargar rE debe recurrir a e¡timativos brEadoe
en plantae industriales se¡nejantes, tcnfendo encunnta elgrado de autom¡tizacion Fara loe proceso¡ que se utllizanen una u otra plante cn l¡ obtencion dc un mísrno
producto.
Ia informecion iniciel ¡robre le carga puede rst¡r gujeta
a cambioe. E¡ por eeto muy fmpertantn que rxieta une
continua coordlnecion con laE otrag di¡ciplinasinvolucradas en el digcño por ejarnplo un canbio rn eleietnma do control de la polucion del ¡irc pucden c¡nbiarla potencia requerida pare etsor mecánienos.
Lucgo el eistema eetimado inicialmrnte ruquerira de
continuo¡ reflnanientos hasta la culmlnacion de lostrabal os,
3
1.1.2 Demanda: Es el promedio de carga cn un Lntervalo
eopccificado de tiempo. l¡ demanda es expresada en
kilovatior, kilovolt - amparloe, ampcríos o algunre otras
unid¡deg convenientesr cl intervalo de tiempo es
generalmente 15 rnlnutoe, 30 ¡¡inutots o I hora.
1.1.3 Carga pico¡ La maxima carge conrEumida o producida
por una unidad o grupo de unidades en un periodo de
tiempo, Esto debe seF sobre un periodo derignedo de
tiempo.
1.1.4 Factor de demanda¡ Ee la relacion rxistente entre
Ia demanda maxima de un sietema y la reepectiva potancfe
instalada, o Eea!
Dem¡nda maxima en Kvaa a-----
Potencia instaleda en Kve
1.1.S Factor de inetalacion¡ E¡t¡ relacionado con elanteriorr ya gt.re una eubeetacion electricar Be proyecta
para euminigtrar una demanda determinada,
El factor de in¡talacion es le relacion entre l¡ potencia
total de la gube¡tacion y la potencia conectada o
al,imentada por dicha subeetacionr €E decir¡
PotrEncia tot¡l de la Eube¡tacion en KvaI c-----
Potencia inetalada en Kva
4
1.1.6 Factor de reserva¡ No baeta con diseñar y con¡truiruna subestacion para la maxima demanda de potcncla qur se
tenga, hay gue dieponer de una renerva pare poafblec
ampli.¡cione¡¡ rnenorelr en la lnduetria, Lo cual quiere
decir que la potencia total de la subeetacion y lapotencie maxima que ha de suministral- o ¡€ra!
Potencia total de la subestacion en Kvad s-------
Petencla r¡axima de la gubegtacion en Kv¡
En induEtriae donde se dispone de z o m¡¡ sube¡taclones,
no es neceeario que cade subestacion tenga su propia
re6erva.
La informacion c¡btenida de loe anteriores factore¡ p¡ra
varLas cergag y grupos de cargas Ee emplee en rl dleePto
del siEter¡a. Por ejemplo la guma de lae carg¡s conectadas
a una misma aliment¡cion multiplicada por los frctoreg de
demanda de rgar carges darle la máxlma demanda que
llevará 1¡ eliment¡ción,
La sume de máximas dem¡ndas individuales en loe
circuitos de un transformador dividido por la diversidadde factorec de esog circuitoe, daria la máxima de¡n¡nda rn
el transfer¡nador de distribucillon pera la detcrmlnaciFton
del (Factor de reeerva). Se debe tener encuenta, lasproyeccionee del depto de pleneacifnton ya que el rgta en
condicioneE de informar sobre poribles ampliaciones de
carga en la induetria.
Ee rnuy importanteuna optima deterrninacfón del Faetor de
Reserva ya que el tener un factor de reserva alto lmpllca
sobre coetoe Ern equipotsr ¡natorialee y derechors de
uti I i zac ión ,
L.L.7 Sistemae¡ E¡ precieo inveetigar varlo¡ tipos
sistemas de distribuclón y eeleccionar eI mcjor eistern¡
mejores eistemae requeridoe pará lag necesidrdes de
planta.
La selección del mejor gistrma o combinación de si¡ternagr
dependera de las necegidadee del proceeo de manufrctura
en general, pera determinar la eetabilid¡d neces¡ria y
Ias perdidas potenciales en el suceeo de presentarue una
lnterrupcion en el sistema de di¡tribucLon electrico.
Exieten proceso6 industrialee gue son pequelfanente
afectados por una interrupción. Aqui un Eimple gietcma
radial es s¡tigfactorio. Otroe proceso¡ pueden tener
grendes perdidae por una simple interrupclón de ¡u
sietema de alimentación de energia ecléctrica. Aqul un
sistema rna6 comFlejo con un eigtcma al terno de
guministro para cárgae criticas sseria juretif icado, Una
neccsldad p¡ra redundancla del circuito de alimcntación
pucde exletlr en proce¡os continuo¡ induEtriale¡s pera
permitir eI manteni¡niento del equipo.
Aunque la eetabilid¡d del elste,n¡ de dlstribución
electrico del equipo eE alto y conflable €n Bu operación,
de
o
Ia
6
requiere de una rutlna de mantenimiento.
Un sietema que no puede eEter mantenido por ll necegidad
de procesos centinuos es impropl.o. La reduccion de coEtoe
nunca deberá ser hecha al gacrificio de l¡ eeguridad y
funcionabilidad , usando un eistema mas expanclvo de
distribucion con algun sacrificio en capecidad dr reeelrva
y estebilidad,
L.1,.7.L Sistema eimple radiall El eistema radial coneir¡te
en un simple eervicio prinario y un trrnsfor¡nador de
dietribución gue provce todos los alimentadore¡. No
preeente duplicación de eqr-ripelr presenta el inconvenfente
de una f¿l la en la alimentación primeria o en el
tran¡formador daja sin servicio a toda la planta, lo
misrno s€! presenta en el nomento de rralizar laboree de
mantenimiento de log equipo6.
Eete sieterna es eetisfactorfo per¡ pequeftas in¡talacionee
indu¡triales donde el procet¡o permite corte¡ en elgervicio p¡ra un adecu¡do mantenimiento y puede ostar
provieta de un ¡olo transformador.
L.L.7.2 Sist¡ma radial expandido¡ La ventaja del lristema
radfal expandido puede eetar aplicada p¡ra cargas
distenteg una de otra usando un gietema radial primario,
para dar r¡ervlcio a varias subegtaciones localiz¡das
cerca de los centros de carga alimentando las cargas
7
eecundarias por rnedio de un sistÉrna radial Eecundario,
Las ventajae y desventajas gon las miemas como lae
deecritaE por el sietem¡ simple radlal.
1.1.7.5 Sist¡sma primario selectivo: Lr eubegtación egta
conectada a dos eletemas de alimentacfón prirnariar por
medio de equipor conectados para proveer del gervicio a
travez de una fuente normal y una fuente alterna.
En c¡so de perdlda del ei¡tema norrnal de dictribuci6n 6e
cambia al ¡ieterna alterno de diEtribución. Egte si¡tema
de cambio pu¡de ger manual o ¡utomatico eiendo el Eietem¡
automatico el mat ideal por r¡zones obvias,
El co¡to sube por Ia duplicación del sietema prlmario
corno por el equipo de transferencia.
L. L.7 .4 SiEtema ee lectivo securnd¡rio ¡ 5i doE
subeetaciones Bon conect¡das a traves de un secund¡rio
normalmente abierto junto a Lrn circuito rutar el
reaultado Ga un Eistena Eelectivo eecundario.
La operación puede ser manual o automatica. Nornrlmente
las ee tacioneg clperan co,no Eigtemas r¡dial. El
mantenimiento de la al imentación primaria,
tranEformadoree y principalee circuito¡ ruta eon poaLble
ccln eolo una momentanea interrupción o no interrupción si
Ias subeetacioneq pueden rer operadaE en paralelo durante
eI cambio, este Eistema es coatogo pucts er neceeario lrna
I
duplicación de los equipos.
1,1.9 Localización de equipo6! Se realiza en coordinación
con el depto de dieefio o eI p€rrsonal de producción o
proceso, para deter¡ninar eI punto mas optimo de la
eubestación o subestacionee, logrando una rnayor
utili:ación del nivel de voltaje y bajer coetos en la
distribución de Ia energia rlectrica.
1.1.9 Nivel de voltaje¡ La selección del mejor nivel de
volt¡je del eistema dependera de la carga eervlda, de loe
equipoe e instalar, los requerimientog del potencial de
expanción, de la regulación de voltje y del analisrig de
cogto¡.
Los nivelee de voltajeB rnag comunes Gn la fndugtria pera
Eisterna de dletribución secund¡ria con 44O V, 22O V )
2OB V, entre fegee y 44Q / L.732'- 22O / L.732 V ?OB /
L.732 entre fages y neutro, otroe nivelee de voltajes
dependeran egencialmente de los requrimientog de lr carga
a alimentar.
1.2 GRAFICOS DE CARBA
Para poder tener una idea ¡proximeda dc l¡E variacionee
de carga durante el dia en Ia subrstacion se euelen
determiner Ios graficoe de carga diarioe.
I
Mediante torna de datoe por parte de un operador o pcrr
medio de un regirtrador, durante varios diag se dctermina
la carga de la eubeetación a intervalo¡ de una hora y loe
recultados 6e expresan en un eistema de coordenadte,
reprertentandose Grn abcicag las hor¡E del dia y en
ordenedae la¡ demandas de potencie.
En b¡se a loc graficos de carge podemoc determlnar en que
condicionee de funcionamlento ¡e encuentr¡ el sigte¡n¡ en
Lln determinado momento y asJ. poder alcanuar une máxima
utilización de nuestro sistcmü rn cuanto a utitización de
c¡rga ge refiere. En cl prercnte proyecto se realizará
loe graffcos de carga teniendo encucnta un di¡ critico
pera cada eubeetación, pera poder determinrr lag
condicionee de funcionamiento tales corno factor de carga,
demanda eficaz, cargabilidad, aeL como t¡mbion la posiblc
potencia deisponiblc en lae mLgmag para determinar su
posible utilización. Ver anexoz 7r 8, g, 10.
1.2.1 Subestacion {+ 1¡ Se tiene en eet¡ eubegt¡ción un¡
potencia nominal de 5OO KVA con une relación de tension
de 34.5 KV / 22O Volt corao ¡¡e mencionó anteriormente' 6e
reallzara un estudlo a cada eubestación.
1.?.1.1 Factor de carga¡ Se calcula cl factor dc carga
que eÉ igual a la potenci* medi¡ sobrc la crrgr máxLma
durante un tiempo determlnado, con etrte factor de carga
Uninrsid:d ¿.ufo¡ome da ikcidcntr
0eO¡o ,i¡lil;rl¡¡¡
10
Ée determlnará la constancia de la cargar ai la carga ee
mantiene conetante durante el intervalo de tienpor tiene
un fector de carga del IOOZ, osto noE da una idea en
cuento e¡ta cargado un tranEformadorr por que puede tener
un factor de carga del tOO7. y eatar cargado eolrmente un
7O7. de eu capacid¿d nominal.
Carga mediaFactor de carga =
Carga máxima
Cargamedia EIxt
donde¡ I - corriente
t G tiempo d¡ duración de l¡ corriente
Earga media de Tl = 9Ox1/ó+E7xL/6+F.3x7/6+BOx7/6+
78x6/6 +73xL4/6 +72x3/6
68x4/6 +62x2/6 +6Qx42/á
+37xL2/6+54x 12ló+50x 6/ 6+4f3xL/ 6
E L274r67 x 1O
* L2746r7 Amp/Hora
Carga plco - ?OO Amp
L7746r7 Amp. horaF. C !r ------ x lOO
9OO Amp x 1915 hora
F.C = 72 7.
Ver anexo 7
Sin embargo el factor de cerga no indic¡ l¡ verdadera
carga aportada por el transformador¡ eino rimplemente la
11
rnayor o ,Denor conetencia de 1a carga.
Un factor de carga bajo es m¡lo ya que lmplica mayortsG
pérdidae. Egtas pérdidas ¡e dan en KtdH que lmplican en el
tlempo perdidae dc dinrro. Esto conl leva e una
planificación de parte dcl departamento de producción
tendiente e progremer lae náquinre para lograr un factor
de carga lo mas cerca al lOO 7, poeible.
1.2.1.2 Demanda Eficaz¡ La demanda eficaz para el prriodo
total tranecurrido correeponciente, ee el valor efl.caz de
laE de¡nandas de loe intervatos ba¡fcos para dichos
perlodoe. La demanda eficaz ee ütil en el calculo de Ia
energia coneumida por lae pordidas en el cobre der un
transformader.
DEI"{ANDA EFICAZ !r L/L9rá667t9-O x t/6 + 87 x L/683x7/6 +8,Qx7/6 +78x6/673xL4/6 + 72x3/6 + 68x4/662x2/6 + 6Ox42/6 + 37xL2/á34xL2/6 + SOxó/á + 48x1./ó
63ró23 x 10
65ó;23 Amp
L.2.1.3 Cergabilidad¡ Ee eI valor de Eobrecarga el cual
ee puede I levar un traneformador durante un tiempo
determinado sin afectar ¡u vlda utll.
La norma ANSI eá7.9? e¡tablece una metodologin que
permite calcular la cargebilidad de los traneformadoree.
Para determinar la cargabilidad de los transformadoree,
++++
L2
re perte de los graficos de carga y se eigue el alguiente
procedimiento,
A- 5e determin¡ el pico nrlximor eue tcnge un ticmpo de
duración rnayor o igual ¡ media hora. {
B- Se calculará rl valor Rl'lB dcl pico de la carg¡r
aplicando la siguiente formula.
Valor Rl'lS Fico '¡
Dondr¡ I ¡Son 1o¡ valores de corrientr euporiores
9O % del pico máximo
t ¡Eg el tienpo dc durración de la corrlanta
tr- Se calculará al valor RFIS ¡ntes del pfco equivalonte
de cargar aplicando la clguiente formula.
Valor RHS antes d¡l pico
Donde ¡
¡l;ü
I ¡Son
valor
t :Es el tiempo dr dur¡ción de lr corri¡nteinicial antee dr preaentaree el picoD- Exprerar la cerga
en porcentaje ( 7, ).E- Identlficar eI tipo dc rcfrigcración ei er
autorefrigerado (OA) r refrigerado por agua (OW) r
autorefrigerado con aire forzado (OA - FA) o
autorefrigeredo dos etapae de airu forzado (OA - FA
FA).
lors valore¡ inferioru¡ al 90 7. del
pico
13
F- I'ledlr la temperatura ambiente al cual sc encuentre el
traneformador.
6- Utilizar la tabla 1r tom¡da de Ia norma AN8I Cá7r?2.
Para la detcrmlnación de la sobrecerga permitide tron los
datoe c¡lculado¡ anteriormente.
Pico Maximo - BO x 1O = 8OO Amp
?O7. plco maximo - O.9 x BOO
(72
7/6
x
+
x
+
3/6 + 7J2
93 x 7/6
(ó8x4/6+á22
x L2/6 + 30
L4/6+78x6/6+80x22
eTxL/6+9OxL/6)
2x2/6+60
7x6/6+48
x 42/6 + 37
x L/6'],
RMS PICO
RHS PICCI
/.a
/.=
( 3/6 + L4/6 + 6/6 + 7/6 + 7/6 + 2/6 )
78.5ó4 x 1O
RFI6 ANTES DEL PICO(4/6 + 2/6 + 42/6 + L2/6 + 6/6 + L/6
E S8r31 x 10
Not¡¡ valores ¡rcadoe dcl grafico de carga ll I
:T_:::::_:::_::::CARGA NOTIINAL
583.1 Amp / Ll5L2.16 Amp
o.444
Tiempo de dur¡ción de lr carga antee del
hor¡s.
s 720 Amp
pico ce de 13.1ó
lrDlr t SoDaroutr ploo di¡ri¡ ¡f Dor unlird dr drlo¡ dr llro¡ t.r¡ un. nrrn¡l rtü¡ utll
llmroürl
lloo tbc|¡tr rn
hor¡
nEilr€ftnso ?ü rtre t0nurDo pol Eicilfr t¡ t$ r Dt rut$EfttgrD0 üflvÍrcils c0frtrur EgütuttErtE tr p$ciltrJE 0 lffir tur nEcDt¡Df cms ilcl
St n¡ohnto ?l rorclrnto t0 r¡olmtrlr+urr¡trrr ¡$lrntr rn oC lr+urr¡ü¡n rrDlmtr rn oC l¡ocrt¡¡.¡ r$irntr rn ofc tc 2C tt 1t It c tt ef 3l {f It I tt 8f t af !t
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ll nrotmto ?C rc¡ohoto tC rrchntrh0rrrür¡ ¡rDhntr rn oC hmrr¡ir¡n uD|r¡tr m oC lrrpl¡¡1a¡¡.¡ uD|rntr rn oC
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tr0ttr3ll, fttrlllrtlrI
rs
( Amp. )
r600
t400
1200
I
800
600
400
2
Figu::a 1 . Comportamiento de la carga. subestacion l+ I
Temperatura aI cual esta sometido el trangformador es de
3C) grados centigradoE. El tipo de refrigeración es OA.
Con estos datos se buscfarA en la tabla * I el factor de
cargabilidad. Dicho factor es: 1,Ct5é2325
Notal Hay casclsi donde hay qure extrapoler e interpolar
para hallar dicho factor.
0loro )
1.2.1.4 Capacidad disponible del transformador¡ En base a
L6
IaE curvag de cada transformador en lee cuales han
adicionado los valores de potencial promedio totrl Y
potencla noninal. Se puede ob¡ervar ¡i 6e diepone de
potencia Fara una amplieción de carga.
Potencia promedio s cerge media / tiempo
r L274.67 x 1O /L?.5 horas
- 653,ó7 Amp / horaE
Por congiguiente dieponenoe de¡
( 1- 653.67 / LSL?.L6 ) x lOO - 5O.1 por ciento
Un 4?.9 por ciento de su potencia nominal sln ir ¡
sobracargar el traneformador.
Nota¡ ValoreE sacados del grafico de carga ü 1 (anexo 7)
Et antcrior procedimiento ¡c aplican p¡re leg
eubeEtaclones 2, 4, 5 det prelente ejenplo.
L,2.2 Subestacion 7e Potencia del tr¡neformedor * 5OO Kva
Relación de tenel.on - 34ri Kv /22O V
Eorriente Nominal Secundaria o¡ 1312r16 Amp
1.2.2.1 Facter de cargal
trarse Media - 13111-:-::--?4
trarga pico instantanea s 65O Amp
Fc=Qr7x1OO7.-7Q
L7
1.2.2.2 Demanda Efic¡z=4ér2OSxlO
L.2.2.3 Cergabilidad
-Pfco ¡¡áximo ( > O - 3O min ) a 55O Amp
-9O7, pico máximo = 495 Amp
-RMS pico e 5?2rB
-Rl"fS antee del pico = 3?t79 x 10
- 7. antes del pico = SO Z
-Tiempo de duración = 12r5 horas
ao
i¡oE
Figura 2. Eomportamiento de la carga. subegtacion * 2
1B
-Temperatura al cu¡l esta eometido el trangform¡dor eE 50
grados centigrados,
-El tipo de refrigaración rE (OA)
Buec¡ndo en l¡ tabla {l I encontrrmor que el factor de
cargabllided eg¡ 1.064ó9
L,2.2.4 Eapacided disponible del tr¡neforrn¡dor¡
-Carge promedio er 4S5r?1 Aarp
-Corriente nominal 1312116 Amp
-Porcentaje de carg¡ dieponible á5 rS 7.
1.2.3 Subestacion 4¡ Potencia del treneforar¡dor = 4OO Kva
Relación de tenelon - 3415 Kv./44O V
Corriente Nor¡inal Secundaria - F'24186 Amp
1.?.3.1 F¡ctor de Earga (FC)¡
trarse t'redr¡ - 3113I-:-1311 | 1ó6
Earga pico lnetantanea = 2$O Amp
FC=927.
1.?.3.2 Demanda Eficez - ?6té.2 x 1O
L.2.S.5 Cargabilidad
-Pico máximo ( > o = 30 min ) = 23O Amp
t9
-?O7. plco máxlmo c ?25 Arnp
-RMB pico =.25O
-RFIS antee del pico - ?OO
-7. antes del pico = 38 7.
-Tiempo de duración de Ia carga antee del pico !r 4.66
horae
-Temperatura al cuel eeta sometido el transformador 3(r
grados
-Tipo de refrigeración (OA)
eE
Figura 3. tromportemiento de la carga. subeetación I 4
20
Buscando en la tabla fl I encontr¡mos que el factor de
cargabilidad ce ¡ 1.18685
1.2,3.4 Capacided dieponible del tr¡ngformadorc
-Carge promedio 232t57 Amp
-PorcentaJe d¡ carga dieponible 35róB Z
1.?.4 Subegtaclon 5¡ Potancie nominal del trengformador
40O Kv¡
Relación de tengion 54r$ Kvl44O V
Corriente nominal secundarla - á24r8ó Anp
1.2.4.1 Factor de carga (FC)
Carga media - 654116 x 1O Amp
Pico máximo in¡tantanco !! 4OO Amp
FCs6A'¿
L.2.4.2 Demanda Ef icaz = 27814 Amp
1.2.4.3 trargabilidad
-Pico máximo ( > o e 3O min ) = 35O Amp
-9O7. c¡rga máxin¡a - 315 Amp
-Rl"'fS pico = 3S5 17 Amg
-RHS antee del pico n 2l2r5 Arnp
-Temperatura al cual eeta sometido el trensformador eis
SO gradoe centigradee.
?1
Figura 4. Comportamiento de la carga. subestación * S
-Tipo de refrigeración = OA
-7. antes del pico = 4Br1 7.
Bugcando en la tabla fl I encontrarnoe que el factor de
cerga es ¡ 1.0253
L.2.4.4 Capacidad dirponible clel trensformador r
-Carga promedio = 272157 Amp
-7. de cerge disponible = 48 'I
?2
1.2.5 Carga Dieponible TotaLr Ea¡¡dos en los calculos
anterioree, se dispone de un¡ potencia total de 991 Kva.
Una velz definlda la capacidad disponible tse dctermlna
eÍee o no surficiente para la nueva carga a instalar. Y
para cBo hay que analizar lae siguienter¡ razoness
-Nivel de voltaje
-DiEtancia entre cargas
-Proyectog de ampliación a corto plazo
-Necesidad de tener cargebilidad dirponible en los
diferentes puntos
-Operatlbilidad ( ¡i se puade alimrntar lr carg¡ desde
di f erente¡ eubestacioneE )
Para fines practicoe y dnbido a que cl objetivo principnl
del presente proyecto er creer una metodoloEia a eeguir
en la ampli¡ción induetrial que abarque todos los puntos
gue se involucran un dieefio industrirl dr eeta
magnitudr E€ obviará 1a carga disponible.
2. SELECCION DE EOUIPO
2.1 ESPECIFICACION DE TRANSFTIRI',IADORES DE PCITENCIA
A continuación Be detal lan loe datog requeridoe para
eepecificar correctamcnte urn traneforrnador de potencia.
2.1.1 Potencia Nomlnal¡ Es el velor convencional de Ia
potencia expreeado en KVA o l'lVA, que sirve dn baee al
diseFo del transformador, la potencia nominal se refiere
siempre a la teneion nominal y a la corriente nomin¡I del
traneformadorr €!E decir a log valoree de tenelón y
corriente para los que el traneformador ha sido
proyec tado.
2.1,? Teneion no¡ninal primariar Ee aquella para la cual
Br ha dleeFlado el arrollamiento primarior rF indfca en la
placa ceracterietica ante poniendo l¡ palabra nominel €rn
Ia correspondiente a la toma principal.
2.1.S Tension nominal eecundaria: Eg la que ep¡rece
Ioe borneE deI arrollamiento secundario, aI alimentar
E|n
el
24
errol lamiento primario con su tensLon nominal durante
funcionrmiento en vacio drEl trangformedor.
2.1.4 Tlpo de ¡ervicio¡ Segun el eerviclo qur ¡c vaya ¡
utilizrr¡ pueden E€r!
monofasico - monofaslco
trifaefco trifasico
trifasico - monofaeico
trÍfaeico hexafesico
trifacico - dodecafasico
etc, Eegun la neceeid¡d
2.1.5 Frecueencia nominal r Aqucl la parqe l¡ cual ¡G
erpecifica un tr¡nsformador, la fracuenci¡ nomln¡l de lee
magnitudes ermonieamonte v¡riable'¡ ( I y V ). Para loE
tran¡¡f ormadorns ee de 5O y óO Hz.
2.1,6 Concxion de loc devanrdoe¡ Se entiende por conexión
de loe devan¡do¡ la forma de enlazar entrr el los
arroll¡miente¡¡ de las dietintag fasrg, lro conexione¡
pueden tser en ertrella, triangulo, triengulo abierto, zlg
E&g¡ eln log tranEformadorcg trifesico¡ puedan conect¡rge
de v¡ria¡ formae regun el ueo. Dichas conlxionars tsont
?.1.6.1 Estrella - Eetrella (Yy) ¡ Ee uno de los maE
utillzados eE el preferido Fera los traneformadoreg de
2$
diEtribucián, de pequeFta y nediana potencia con conductor
neutro en eI ¡ecundario y pequelto deccquilibrio entre lae
cargas de IaE faees, culndo el doaequillbrio excadr a un
1O% se rccomienda otro tipo de conexion.
El aiElamÍento a tierra ee relatlvamcnte bajor el costo
es bajo; adiconalmente este ee¡guena perrnite proteccion
contr¡ fallas a tierra. Existen doe grupoe de conecciones
posibles y son YyO o Yyé.
Tiene la deeventaja de que loe ncutros son Lnherente
inestables, a menos que sean aterrizados solidamente,
2.L.6.2 Eetrel l¡ - Eetrel la con arrol lamienttr tercf ariolEete trensformador es rna¡ cero, por el terciario permite
puestae a tierra en cualquier lado, admite
desequillbrLogr Fro cre¡ terccro¡ armonicos dr tenrion, eI
arrollamicnto terciario puede utilizarcn para alimentar
otrag cergse.
2.1.ó.3 Trianglrlo - Estrel la (Dy) n Admitr cargas
deeequillbradae en borneg secundarioe, no aperecen
tcrceroe armonicoe, e6 mas economico que l¡ conexion
eetrell¡ zlg zag. Como ee puede dieponer de neutro en
eI secundario e¡ pociblc aplicar e¡te eist¡ma de conexión
a traneformadoree de dietribuclón per¡ alimentar redes de
rnedia y baj¡ tenEion. El Eietema no er generador de
tercerog armonicoe, las posiblee conexioneg son! Dyl,
26
DyS, Dyll, Dy7 r ein la practica ge utiliza doe grupos de
conexiones DyS o Dyll, este sistema dc conrxion er
utilizado an tranEformadoree elevadore¡ de princfplo de
linea, Ets decir trangformadoree de ccntral, eeta conexion
es utilizade Fara elevar volt¡JeB y alimentar lineae de
tranemición de alto voltaje, p¡ra bajar voltrjes y
alimentar carges en baj¡ tengion.
2.1.ó.4 Estrella - Triangulo (Yd) ¡ Adccuado como
roductor, cuando no Ee requiere puesta a tierra en el
secundario. No gcnera tercero¡ armonicos, exfgten cuatro
posibles tipoe de conexioneE y son¡ Ydl, Yd5, Ydllr Yd7,
de egte¡ grupo¡ de conexion el mae ueado cs el YdS y a
vecce el Ydllr eI empleo mas frrcuentc y eficez de este
tipo de conexion cE en transformadores reductorec para
centralno, eet¡cioneE trangforamdoras y finale¡ de linee,
e¡Eta conexlon e6 fundamentalmentc utilizad¡ pare baj¡r
volt¡jes €tn Eistnmas de transmicion, no gener¡ tercarog
armonlcoe debldo a la circulación dtg corrienteg de
terceros armonicog en la delta secundarla, eI neutro
primario punde Eer aterrizado. EE la conexfon rner
deseable peru grandas transformedoreg rrductorea drbido a
lag caracterigticas inhnrentes de los devanedor ertrella
para altog voltaje¡ y delta pare bajos vo1trjae.
?.1.ó.5 Estrella - 7íg Zagl Solo se u6a practicamente,
?7
t
tratando¡e de tranefermadoreE de dietribuclón de reducida
potanciar s6l puedc racar neutro en baJa teneionr EB puede
conectar a tenslonee rclativamente elevadae, admite toda
cIa¡e de desequilfbrlo¡r r1o se prerenten tercerog
armonicos en las ten¡ioneg Eecundariaer €B mag cero que
el Yy.
Eete tipo de conexion Bl tonploe en traneforrnadores
reductoree de bajag potencias ( menores a I I'|.V.A ).
No 6Gr utiliza como elevador debido a los altoe coetos,
exieten cuatro poeiblrs conexioneg¡ Y¡l, Yz3, Y211, Yz7,
Ioe puntos neutroe del lado primario t y dal lado
secundario son disponiblee para aterrlz¡r y para
alimentar cargae belancead¡e o deeb¡lance¡daE de custro
hiloe. Lo¡ terceroe armonicos dc loe voltajes cntre linea
y neutro en el lado eccundrrio rson eliminado¡ por la
oposicion de talee voltajerr Én mltades de loe devanedos,
los cualeg Bon conectadog en serie pere constituir una
fase.
2.1.6.6 Conexion DeIta - Delt¡¡ Esta conexlon 6É rnuy
empleada cuando no se requiere conexion trlfa¡Ica cctn
néutro, permite circulación local de tercero¡ ¡rmonicos
entre loe arrol l¡mientoe primarion y secundarios sin
perturbar I¡s corrientec do linea¡ ets la conexÍon mas
economica para tran¡formadoree de slto voltaje y alta
corriente,
2B
Garece de neutro lo que impide una
contra las falles ¡ tlerra.
adecuada protecclón
2.1.é.7 Acceeorios drE protecciónr
A- Rele Buchholz¡ El rele Buchholz sirve p¡ra indic¡r la
presencia de fal las en el lnterior del transformador como
son cortocircuito¡ entre ecpirarr devanados, contra mesa,
unienee drfectuosesr etc. que tienen coífo consecuencia el
deearrollo de gases. Adenae, el rele Buchholz reeccione e
lae perdfdas de aceite y a la acumulación de aire. Los
defectos ligeroe ocaEionan un debil degarrollo de gás
ascendiendo le¡ burbujas gaseoe¡¡ hacia el rele,
acumulandoee rn eI lugar mas alto. Drbido a eeto,
disminutye el nlvel de aceite en el relel y el f lot¡dor
acciona un Eietem¡ de cont¡ctoE. Lo¡ defectoe producidos
ocaeionan Lrn fuerte degarrollo dc gese¡ y por lo tanto,
un flujo brusco dcl aceita desde eI traneform¡dor ha¡ta
el tanque contervador a travez del rcle. Eeta corriente
de aceite drealoJa una trampllla gue crpera cI rele
Buchholz de eu poeición de repoeo y 6c acciona al eietema
de contactoe.
E- Deehumectador de Aire: Algunae circunstancfas
climatologicas ecpecialcs, por eJemplo alto grado de
humedad del aire, acon¡eJ ün I equipar a loE
transformadore¡ con deehurnectadoree de airc. En esta
ejecucion eI conservador de acefte egta en comunicación
2i
con eI exterior a travez de un diepoeitivo cuye finalidad
ee gecar el aire aepirado del exterior cuando ee produrce
una varlación de volumen de aceJ.te, evltando aei que
penetre hum¡cdad en el traneformador y se forme oxido en
el congervador.
C- Imagen termica Fare transformadoreg de potencia¡ La
vida útll de un tranEformador dependera deftnltlvamcnte
de lae exlgenciae termicas gue se hagan a lor aislantee
de las bobinae.
Debido a ello, la supervieion de la temperatura del
arrollamientor eue depende en cade caso de ls condicloneE
dc refrigeración y la carge de corriente, ticne
fundamental importencia pera la soguridad de servicio del
traneformador.
La imagen termica esta constltuid¡ por un perta bobin¡
metalico ern el cual se intreduce una Eond¡ de temperatura
del termo¡¡etro de resistcncia con contactos. Ef bulbo
eeta intlmamentc rodeado por eI porta bobina, de manera
qt.re entre anbog ge cstablece una buena conduccion de
calor. Sobre el porte bobina Be encuontra el
arrol lamfento calefactor o de caldror el cual csta
conectado al trangformedor de corrlcnte. La conetante de
tiempo y el gradiente de temperatura "bobina - eceite",
de eete arrollamitnto de crldeo, traductn ccln gran
aproximación lo:e valore¡ de temperatura correspondientee
a la bobina del tr¡nsformador.
Uninrsidxt lUionorno ds 0(ridrflt6
f}eüro. Piblrot¿to
3C)
D- Termometro de contacto con indlcacion de maxim¡
temperatura! Para vlgilar la temprratura de loe
treneformadore¡ se recomienda el ueo dcl tcrmometro de
contacto, enpleado pare dar una Eeñal de allrmr ( BS
gradoe centigrados).
Rango de medida -?O a 12O gredos centigradoc
La capacidad de conexlon de lo¡ contacto¡ rr de 2r3 Amp.
Para AC y de OrlS Amp pera DC.
E- Sistema de autoproteccion¡ Existcn elgunoe
transforrnadores con dicpositivoe de autoprotccción Begun
sca requerldor
-protección contra sobretcneion
-protección centra ¡obreten¡¡ioneE¡ robrec¡rgas y
corto-circuitoe
-tr¡nEformadorls completamente protegldoc o CBP
(completely ecl f protected )
En la tabla 2 ee mueetran otros acce¡orioc y de lcurrdo a
Ia potencia nominal de loe trnasformadorec cu¡lec son loe
rnas idealeg.
2.1.7 S¡rleccion del transformador de potcncfal De ecuerdt¡
a lo antes mencionado ee eclecclonará el transformador de
potencia para el catso cn particular desarrollado an este
proyec to.
oa
Accocorlo¡
!tO
$N(!)
xm o a a o o a o oE o Or o O! a oo o( a o o -a a a)00¿ o a a o a a o oü o fr o .! a oo .C o o o a o aup o a a o a a o oE o Or o ot a oú o( a o o a a oJO09 o a o o a a o .3 o Or o ol a o< ac o o o a a oús¿, o o a o a a .ü o ar o ol a o< od o 0 ol a a otos6 o a a o a a ot O ar o .l a o< od a o o a a o¡(xE o a a o a o OE a fr o a a o< os a o o a a ong o a a o o a oü a Or o o a o< ao a o o o a oxx!¿ a o o o o o: a a- (ol
'aI a O. ad a op0r a o o a o ol a a- (ol
-a a o< ar a oú9Zr a a o a o .= a a- (ol
'al a o< a)d a omt a a o a o of a a- ¡ol.a: a c< oq a offi a a o a o: a o- o; o o. od o omo a o o a O: a a- of a o< Od a o@9 a a o O ol a a- o; a o< od a o(x)' o a o a a a a Of a o< aq a o918 a a o a O a o- .É a o< ac o o0€? a a o a o: a a- of a O{ oc a oqla a a o a ol o O- OÉ a O(f a o09r a a o a .I a a- OÉ< a oc a omt a a o a o a a- .f a ac a o
JU'
Nct
xn¿ o a o o a a o .t a fr o o a oÉ aa a o .¡ a O atm o a o o a o o .E a Or o .l a oc oa a o o¡ a o ar(x)g o a o o a O o OE a Or o .l a o< aq a o a:r a a on)t o a o o a a .E a ar o ol a o< os o o al a o o0098 o O o o a a OE a Or o ol a o< ad o o a¡ a a oüxE o a o o a o ai a Or o .l a o< oq a o o¡ a a on9 o a o o a a OE a Or o ol a o ac a o a: a a o)q)¿ a o o o o a o a- ¡or-a a o< a! a om0r a o o o o a: a a- ¡c!-.: a o< ad a oú9¿J a o o o o o o a- ,o! a o< ad a o0(n1 o o o o o a a a' a o< ad a o(m a o a o a a oÍ o O oq' o ay,oeo a o a a a a- o; o a ao o ai'CG¡ a o o o¡ a a- O; o o o.o o al!x}' o o o o o a- a; o a Od, o .1,)m a' o a o a a- .f o a ta6 o al'ia a o a o a a a; o a aú o azt9l a o a o o o o ac a; a o .li9¿l I a o a o o .l o fa .É a oc o .u9¿ a o a o o o o fr .É a oc o avIt a o a o o o: o aa oÉ o a< a'¿G a o o o o o fr .É a o< .fr;f o o o o o o.,i fa O; a< .a
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noko€floqaÉl6¡.r¿¡
:T,t5tt0FI
s?
2 lláquinae para proceEo
I Háquina para proceso
3 l"lotores
?41 Kva c/u
27á Kva
3Q Kva c/u
482 Kva
?7ó Kva
9O Kva
Total 848 Kva
Para la determin¡ción de 1a potenc j.a noml.nal del
trensformador a utiliz¡r adem¡g de la carga b¡sica e
instalar como son los equlpos y lan naquinas del proce¡o
de produrcción se deben tener encucnta otr¡g carges de
rnenor capacidad pero qlre al unificaree pucden llegar a
6er considerables corno son !
acondicionado, tomas auNiliaree,
I luminación, alre
y equipoe v¡rlog de
pequePla potencia qlre nc¡ ¡c LnclLryen direct¡¡nente en loe
equipoo y maquinae del proceeo dr producción.
En al presente eJemplo estog valore¡ nct re tuvieron
encuenta por cnanto ya exieten dichas ingt¡lacione¡ y
estan cargadae a otra subestación.
Sagun el tipo de industria y el procroo que ectac cargas
reali¡an ee determinó un factor de demanda (Fd) de O.9 y
un factor dc reserva (Fr) del 157..
Fot. trangf. = (Fs) x Pot. inst. + (Fr)
Pot. tran¡f . ¡ Potencia del traneforarador
(Fd) ¡ Fector de dem¡nd¡
Pot. lngt. ¡ Potencia ingtal¡da(Fr) ¡ Factor de reserva
33
Pot. transf.Pot, tranef,
Kva + O.15 x 848 Kva
Con eEte valor dc potencia como referencia ¡e determina
en bage a catalogos de fabricantao, el valor de lapotencia inmediatamente superi.or normalieado por eetos,
cono la potencia no¡ninal del trangformador requerido pára
el presente diseño.
lOO Kva.
El nivcl de tenglon requerido en el lado prlmario eerá de
5415 Kv, ye que e6 a este nlvel de tongion la conpaLa
electrificadora noE proporciona eI servicio.
El nivel de teneion requeido en el lado ¡ecund¡rio eerá
de 44O V, de acuerdo a las erpecificacioncs de 1r carga a
inEtalar. El eervicio eerá trifasico y e una frrcuencia
de 60 Herzr y la conexlón de log devanadoe del
trangformador gerá estrel I¡ - triangulo de acuerdo ¡ las
ra¡oncl anteg expucrtas.
En la tabla 5 eptrecen l¡s c¡racteristicas del
tranEf orrnador de potencia en baee ¡ lo¡ valore¡
egtandaree de los fabricantoe.
2.1.8 Pruebae a los tran¡formadores
848
Kva
o.? x
890.4
?.1.8.1 Pruebag tipo: Sion efectuadas por el fabricante e
úclELo.?l
Urú
Lq¡
d!o
o+,crfu.;lLllrúlr
Irú
lüúLL-t ü..{ J El.fÍ+, EN ÚÜ..t [, L +r
o13 úc uf!.cL EuoE ofEE II¡J.cl rú o."r
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L.-lEocru..{uc0¡3UoLlr
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c.rlEútr16
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Uc0l+to¡L
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oa¡
L0I¡rf,tLütÚltrúL+)
0,!tstúU
.Él
+Jül
.Él
LülJUrúLfúu¡1
(ú
¡(ú
35
un traneformador representativo de una serfe do aparatoe
de valoreE iguales r igual congtruccLón con rl fin de
demoetrar eI cumpllmiento do lac normar, egtas prunbac ee
hacen tron eI propoeito de detrrminar el comportemlento
electrlco del trangforrnador.
Las pruebas tipo Eonl
A- Enrayo de tencion de iarpulso do onda complet¡ con
onda completa¡ 6€ hara de acuerdo con la norml Icontec
s5$.
E- Ensayo de calentamiento, se hara de acuerdo con la
norrna Icontec 31ó.
2.1.8.2 Pruebas dc rutinr¡ Son efcctu¡das B cada
transformador.
Las pruebae de rutina ron!
A- lledición de la resietenci¡ de lo¡ devrnadc¡c¡ Br hara
de acuerdo con la norma Icontec 575.
B- l'ledlción de la relación dc tr¡nnformación,
verfficación de 1¡ polaridad y relación de fase de
acurrdo con Ia norna lcontec 47L.
tr- l.lcdición de lae teneionre de cc, ee hara de lcuerdo
con la norma lcontec 3BO.
D- tfedlclón de Ia¡ perdidar con carg¡r Er hara de aculrdo
con la norm lcontec BIB y 819.
3ó
E- Mediclón de lae perdidae y corrientes ein cergar BG
hara de acuerdo con Ia norrna lcontcc BIB y 819.
F- Ensayo drr sobretrnsion incluidar 6c hara do acuerdo
con Ie norma lcontec 355.
Gl- Eneayo de Eobreteneion inducida, se har¡ de acuerdo
con la norma lcontec 35S.
2,1.8.3 Prucbas eapecialeer Eneayos acordadog entre eI
fabricante y el cornprador.
Las pruebae esp€rciales ¡ont
A- Ensayo de tenElon incluyendo ond¡e recertedao, ¡e hera
de acucrdo con l¡ norma Icontec 355.
B- Medición de la impedancia de eecuenci¡ ceror Ee hera
de acuerdo con la norma Icontcc SBO.
C- Verificación de la rrsietcncla dLn¡mica¡ Bl h¡ra de
acuerdo con la norma lcontrc SAO.
D- Medición dal nivel de ruidor 3r hara dc acurrdo a Ia
norm¡ lcontec 3BO.
E- Medicón de lae cargee parcialec, se har¡ de aclrcrdo a
la norma Icontec 38O.
F- l"ledición de las desclrgas parciales¡ eE hara de
ecuerdo a la norna Icontec 3BO.
Gl- Enrayo de los confiutadores con carga y sin ellar tsE
hara de acuordo con la norrna Icontec 3BO.
H- l'ledición de lag ondas arnonica¡ en vacior Bl hara de
37
acuerdo con la norma lcontec 3BO.
Luego de rcalizar estas pruebae ge considerará aprobado
si l¡ deferencia entre loe rrsultadoe de lae mediciones
de lae pruebar y las cifr¡s declarades por loe
f abrlcante¡ no lron rnayorc¡ que las tolcranciasperml tidas.
Para la aceptaclón del trangformador eEte dcbe cumplir
con las pruebas que detcrmina el ICONTEtr el fabricente,
ademas dc las pruebae eepeciales que ¡reda gollcltar el
comprador.
El objeto de eetas toleranciae es el de
varieciones debidas a la frbricaci6n.
Dlchas toleranciaE son¡ la¡ dadaE en la
En la tabla 5 Ee mueetra el protocolo
tranEformadoreg dada por el lcontec.
Segun el criterlo del dieeltador él
accesorioB ,necanicoe y de protección, el
tabla 2, quc para o1 prerente caüo
acce¡orior opcion¡leE un rele Buchholz,
aire y un termometro de c¡ratul¡.
Notar Hay acceEorlos que hacen perte
cualee definc el fabricante, regidoc en
el Icontec.
pernitfr pequeffae
tabla 4.
de pruebes pera
seleccionará loa
cu¡l se da en la
Be tonará como
dcEhumectador de
del equipo IoE
norrnao dadas por
2.2 CALCULO DE CONDUCTOR PRII'IARIO
hlh { folrrnlr¡
ffif|lFilffi t[fftrT. PEID¡DI8
t,t. lEnD¡Dlg l0lc¡.Eg
1.8. PElotDef coi ctils1.3, tEnDtDtS 8¡; CiBS (Et Um¡e)
r To3 EE tT8 PERDIDIS DEüilEM+ ltil DE Ltg ptp¡Etg DtcN,tttDtf, t¡ft-Epo il cuEitt lut r0 $ ntc 8m$F8tw !t tg.Em$¡t Pñ¡T m8 PnoDr8l0ll!.E8.
3.8. B[LtCtü DE nil$olfttc¡ot 8t;Ct80l (rn vrolc)DE m DnlUffit0;PHiC|PTL $ELrCtot DE nil3tm-iltc¡ot toñtttt)
t0lt ¡ TEB tUiEnil l.l.t, DE ESlt l0Dllt
E! lftS tuo Et 103 lltll¡tlE8 UtL0ltS ¡
ú { a,!H DE Lt n¡lfftfi DE&mp0
t) 0r t0tctffit.E EE Lt t$rc¡or Dt
námFmmc¡ü DEcmt$f tsct tL ttlE m rffi¡0t Dt c0ffi0 ffiftml.8r ¡r u0LtrJE tm E$tnT ErcEDt tstll0lEttic¡t, tt ffltc¡ot Et !t3 Nilut-c¡utf EE¡E cilE8Poma r Lt t¡ltct0tDE 1á ESPtm ntg fitctft.
3. tErSt0t DE c0il0 cncwto3.1, Pfrt [t DEntucctil Pn¡ic¡Pt¡,
3.t,t nil8tmñn0nc¡ cot D08 DEunmDoS
3.t,8 iltr8F0nilfDmE8 cOi umt0¡ DEuc-
flD08.
3,e tcm Dfltutc¡off8 DtFt¡Ent8 r LC
DENIUffi¡gT PIIIC¡PCL.
+- tor Dt tt tEtS¡0f m cmtocttcunoE$mn$t tmt E8f DEntmcl0t.t- rü DE [t fftft0t Dt cüt0ctHüllgDECUnCEC Pffir Ut Pffit EntctFtcü0 EE
DEUiltDo¡.+- $r Dt !r tttft0t contoúncü¡to mcürnnm tilc t¡t $fn0 Par ESPEC¡FICiD0
DC DEUetO08.
rffit u8 DE|HS Püt¡ DE DtUrptS ilfOEt$n ff0ttcDc3 I EüenEclll8 ¡ü3 tg.E-RllcltS,t- ttr DEt m¡.m ¡$t['EctD0 tilt ctDfr
DEntmct0r D¡tn0 ¡g, lu ltl EE Lr Dr-
¡¡utctü Piltcttt¡,.Prnt Lt8 0n08 DEilutc¡otE8, tt ru,antctt 8E EStts.E$nt P; rcu$00 ctnEFm¡ciltE r c0iPnom.
a. C$nlEllt 8ll Cánff (rn urolo) +3üDt !e CmlEftf ¡¡f CüO(rn v¡ol¡)DlclstDc.
l EilC¡EiCtt DE tiüE¡Do toil tr8 t0LEDilctrf PmtPERDIDTS.
6, REf,[.tC¡0t DE müCnDo Cot ttt t0,Enilctt8 tmtlErf8¡0i DE cmt0 crBce¡n r pEtotDrs
cü ccn$.
Tabla 5 Certiflcado de prueba para traneformadores
CTRIITrcADO DE PRUEIA¡PARA TRAÍISFOFMAOORE¡
NOMBRT DET FABRICANIE
Dhrcción lolólom Cludtd
CTIENTE
Pcdido No.
No. dc Scrla: ll'o:Potcnclc nomin¡l- tVAfcn¡ión de ¡cric
-
lVNo. de lasc¡Frccucnci¡Reparado
Nuevo
Grupol¡l dc concxlónlcrl
-
Mátodo de rclrige¡aciónCl¡¡c dc ¡i¡lamienloCrlontrm¡onlo do lordev¡n¡do¡
Altitud dc di¡cño
--
mlcmperatur! de diecño- .CIn¡talcclónAño dc labriccclón
Tcnsión de Despacho
t I ACEITE Clasc: kV. c-9C Método:
SISIÉNCIA OE AISTAMIENTO
Con megMmer¡o de kV
Entre AT y BT
Entrc AT y TiereEnt¡e BT y Tierre
3I RETACION DE TRANSFORMACION, COMPROBACION DE POTARIDAD Y GRUPOFasc - Neutro Fase - F¡se
urluBt
u¡tuar
u¡rugr
u¡tuer
4l RESISTENCIA ENIRE TERMINALES .
ENSAYO DE AISLAMIENIO¡l Con tensión cplicedabl Con tensión inducida
t l AT contra BT y tiere kV, s2l BT contrr l¡crrr kV, s
CORRIENIES
Gcrantir 96
7I CNSAYO DE CORTO-crRcurro
I lAl Ucc lvl
12R (20'Cl 12R 175' Gc¡antir ¡ 75"C
8l Regulación c plena cerga fp O,8 % 9l Rendimiento r plcna ccrgc f9 O.8 96
lOl CARACIERISTICAS MECANICAS. Masa total kg Volumen de ¡ceitc'NOIA: A menos que te indique lo contrario, todas las pruebas están basadas para régimen nominrl.
Ensryado por
40
En baEe a los datos obtenidoE de la potencia del
traneformador a instalar y del nivel de tension al cual
eete trabajará; Ee produce al calculo del cunductor
primario con el cual se debe aliment¡r la carga
proyec tad¡.
En el caeo de induetriae con acometid¡ primaria
exietente, se realiza la sumatoria d¡r los aporte,e de las
carges a instrlar y poder determinar, ¡1 el conductor
puede o no manejar tal ma€nitud de corriente.
2.2.1 Beleccion del conductor prirnarior De ¡cuerdo a lo
anterior, para el preeente eJemplo ee tiene¡
Not¡¡ Todoe loe veloree dados a continuación para los
diferentes transformadoreer corrGnponden a sus valoreE
nominales de placa csracteristica, para el calculo del
conductor primario cn ACSR ver la tabla 6 en la que
aperecen loe calibree y aui capacidadee de n¡anejo de
corriente.
Tr¡neformadorillVZ
Potencia - 3OO Kva
Voltaje primario = 34.5 Kv
Corriente primaria - $OO Kva / Lr73Z, x tr4r5 Kv
- 8rSó7 Amprrios
Transformador * 3
Potencie = 1O0O Kva
Teneion pimarir = 34rS Kv
i l¡bl¡ ó hr¡ctrri¡tic¡¡ dc conducton¡ dr cobrr y rcrr! --------,---t
llt¡ti I Ef$il.I conductivid¡d 97,3I cobrr ¡ ólI rlurinioirrilt HILllSl C¡librri¡l i i I¡ ! Id ¡ t lco¡ 0 i¡m 0 i8 co¡0ll ¡rn0l l(¡¡fl IIt -;;:;;;;il;-;;:;;;;;;:;il;;;-ñilil;-
ill.ó321!0.ó0? i0.1802t0.78921 0.9 t0.f3ó t1.fóst!0.3ftti t70 |
it.02ó2t0.581 i0.lmzi0.7612t 0.9 i0.tJá i0.t2tró!0.3319! 220 !
ll.0fó8i0,t7f i0.lszi0.75t2t 0.? !0.f3ó i0.9f2il0.3288t 230 I
i0.ól9li0,5rtó ¡0.1802i0,72ó2t 0.9 i0.f5ó !0.19¡2i0.31óó! 3t0 |
¡0.3223¡0,312 i0.t802t0.7t22t 0.9 t0.f36 i0.f70il0.310Ji 3ó0 ¡
t0.ftf8t0.il8 i0.1802i0.ó9ut 0,9 !0,t3ó i0.3t3310.50{ft f20 I
t0.32?0!0.toJ t0.1802t0.é832t 0,t i0,f3ó 10.?tü¡0.297ti fso !
t_-_-____-_ -___!I I 7 I I i2.80lt!0.ói9 10.1802t0.9392! 0.9 t0.fJó 12,52t0t0.Jóyt! tfo I
i ¡ i 7 i 2 i1,8f20i0.6ó3 i0,1002!0.8f32! 0.9 ¡0.13ú !1.ó17810.5ó85i 180 !
I c | 7 i l/0 !1,2207i0.ó3ó 10.180210.83ó21 0.9 i0.f3ó il,0t8ó¡0.3ófói 230 i
i ¡ I 7 i 210 i0.?7Jtl0.óll !0.1802!0.8212! 0.9 i0.fJó ¡0.8780i0.31801 770 |
! r i 7 I 5/0 10.7880i0.ó21 i0,t802i0.82121 0.9 !0.f3ó 10.7092¡0.5f93i 300 i
I I 7 | u0 t0,ófJ2!0.381 !0,1802!0.7ót2! 0.9 !0.f3ó t0.5007i0.3319i Jfo I
i--------- ------ilFrrr¡ ó0 h¡!----------
grrr t cm& 7to0 - t ¡rb'Zio0 vrlmid¡d drl virnto. l.f till¡r /hor¡ I
tI
i---iR
Ia
--t
rillci Ilol Iib! 7
lrl 7
lri 7
lt7ti7
ó
I2
2
t/02t03/0u0
Corriente primarie
Traneformador lt 4
Potencia
Tenelon primaria
Corriente prlmaria
Corriente Total =.
42
E 1OOO Kva/1r732 x 34,S Kv = 16.735 A
ys¡" 4OO Kva
- 3415 Kv
= 4OO Kv¡ / L|732 x 3415 Hv
- 6r694 Amperios
1.25xI + ITmayor pot Tn
1.25 x 1ó.735 + 2x (8.567¡ + 2x (6,6?4 ) + Fr
Slr04 Amperioe
Para determinar eI calibre de conductor e utilizar,
prÍmero se le debe aplicar el valor de corrirnte de la
carga rneyorr un f¡ctor de etguridad el cu¡t debe ser por
norma 1.2S, mar l¡ Eumatoria de lag demae carger, ll cual
nos garentiza un minimo de perdldas por calantamiento en
el conductor.
Es precioo detcrminer un factor de reservr pere futura
ampliacionee, cuando ee dttermine el conductor a
instalar, de acuerdo con lag tablas de c¡pacidad de
conducción de los conductores norrnalizadas. .
Segun lae norma¡ de dieeffo de EI'ICALI éeta permite para
acometidas primaria¡ como minimo el conductor tü 4, el
clral tiene capacldad de 14O Amperios para conductoree
ACSR desnudoer como eÉ una ampliación que se va h¡
realizar ee debe eaber eI calibre de 1¡ acomrtida y asi
poder determinar ei ge debe cambiar o no.
45
En el preeente ca6o se encuentra inetalado un conductor *
2 el cual soporta une corrlente de lBO Amperios For
coneiguJ.ente Be encuentra sobr¡do con el aporte de
corriente en la presente ampliación y queda con un factor
de rererva del 2O7 7. ee decir que permlte una anpliación
aproximada del 5804 Kva.
Potencia actual G 1BOO Kva
Potencia proyectada = 1OOO Kva
Potencia de regerva rE 58O4 Kva
Tot¡l 8óO4 Kv¡
Se calcula la I nominal primeria - 144.Amp ¡ luego la
rnultipllcamos por eI factor de seguridad de 1.25.
L44 x 1.25 - 1BO Amp al cual er la corricnte máxima que
eoportará eI conductor {* ?.
En la tabla 7 Ee detal lan lag carlcteri¡ticac del
conductor.
?.3 SISTET",IA DE IIEDICION
De acuerdo a la capecidad inetalada exieten doe tipor de
medlcion¡ directa e indirecta.
?,3.1 l'ledicfón directa¡ Es aquel la en la cual 6e
conectad¡ directamente el contador a log conductores de
la acometida.
uloco.rlL¡rlt
L{¡úlso
ü+.t
rúU.ftL
-c¡tgll.
ütfjUc
Lo
+JUJ!coU
tuTI
go.
.Fl
F
c.¡
lf
f¡J
Lt¡ddúu
¿fi<f1".¡
f'lrlülcS¡F
o.FlLrú
.^.1
LoLo+,u-ix¡cIJU
ü
¡tl.úU.rt+Júl..tL0¡
+JUt8Lrútt
NrÉ
Irú
l-
45
2.S.2 l'ledfción indirecta¡ Ee aquella cuyo contador de
energia no nEta conectado directamrnte e log condustores
ei no a lo¡ bornee de equipos auxilieree ( transformador
de potencial y de corriente).
Los tipos de contadoree a u¡ar segun eepeciflc¡ciones de
EHCALI sons
?.3.5 Contadores de energi¡ activ¡s Es el gue regfstra el
consumo de energia activa en kilovaltio¡ hora. Exieten
algunoe que vienen con un regictrador dr demand¡ máxima
Ioe cuales eon instaladot en EervicioE indu¡triales y en
los que determine la junta nacional de tarifas.
2.3.4 Contadoreo de energLa reactiva: EE el guc reglrtraeI coneumo de energia re¡ctiva en kilovrree hora. Solo se
utiliz¡ en lac industrias con m¡s de 5O Kva y en loe
caso6 de eervicios que deterrnine la Junta nacional de
tarl fas.
2.3.5 Seleccion de el contrdor¡ DeEde el punto de vieta
de la capecidad aprobeda por EI,IEALI al suscrlptor exi¡ten
los sigufenteE tipos de contaderGs.
2,S.S.1 l'lediclón de cargas menoreB o igualee a 50 Kva¡
Las cargas menoree o lgualec a 5Q Kve s midrn conectando
los contadores directamente a la red. Las caracterl.gtlcas
46
de loE contadoree a utilizar en ese tipo dc eervlcio son
los riguientes¡
2.3, S.2 Contador monofa¡ico bifilar¡ Sc utiliea p¡r¡
regietro deL consurno en un sfotema que rcquiera un eolo
conductor activo o fase y uno ncl ¡ctivo o neutro, su6
caracteri¡ticas !¡on !
Vol taj e
Corriente nominal
Corriente maxima
Frecuencia
TIPD FORNERA
Vol taje
Corrlente nominal
Corriente rnaxima
Frecuencia
TIPO BORNERA
12O Voltios
15 Amp
óOI1OO Amp
60 Hz
'olxlZQVoltios15 Amp
lOO Amp
6O Hz
5e utlliza para elque requLera de do¡
activo o neutro. Sug
2,3.S.3 Cont¡dor bifaeico trifil¡r¡registro del consurno en un sfetema
condnctoree activoe o fesee y uno no
carecterietica¡ electrlcas sont
?.3,5.4 Contador trifasico 4 hilos¡ 5e utiliza pare rlregietro del conrurrio en un eistema que requiera tresconductores activoe o fases y un conductor no activo o
47
neutror sus tr¡racteristicás soni
Voltaje c$x1?OVoltios
Corriente nominal - 15/4O Amp
Eorriente m¡xima - 8Q/15O Amp
Frecuencia = óO Hz
TIPCI FORNERA
2.3.5.5 Medlción de cargas entre 5O y 130 Kva¡ L¡e cergaa
entre 5O y l5O Kva ee mide conectando los contadoree a
Ios gccundarios de loe traneformadores dc corriente o BOa
a travez de equipoe ¡uxiliareg de mcdición en baja
teneion. Las ceracteristicas de los contadorers a utilizar
€rn eete tipo de servicio son los siguientesr
2.3.5.ó ContadoreE trifasicos 4 hilos¡ 5e utiliza nara
regietro de consumo de energia de sieternae que requieran
3 conductores activog o f¡¡es y un conductor no activo o
neutro conectado atravez de transformadores de corriente,6us ceracteristicaa 6ont
Voltaje =$xL?O/?QBVoltiosS x 254/44O Voltiog
trorriente nominat = 1O Amperioe
Frecuencia = óO Hz
TIPO FTIRNERA CON INTEGRADOR DE DEI'IANDA
?.3.5.7 Hedicion de carga rnayorets a 150 Kva¡ pare cargag
4B
de 130 Kva @n adelante lon equipoe da medlción rre
conectan en el lado de media tension, utllizando dos
trangformadoreE de potencial y doe trangformadores de
corriente. Conectados en delta abiertor el contador a
lnetalar en el secundario de estos equiFoe debe Elr de
las eiguienteg caracterlsticael
?.3.5.8 trontedor de energia activa trifaeico p¡ra media
tension: Sue caracterietlcrg sons
Voltaje :a $ x 12O Voltioe
Corrlente nominat - 5 (10) Amperioe
Numero de faees ::r g
Frecuencia s 6O Hz
TIPCI BORNERA CON INTEBRADOR DE DET.IANDA
2.3.5.9 Contador de cnergie reactiva para nedLa tenaion¡
Sus caracterigticag sonr
Voltaje =gxl2OVoltlo¡Dorriente nominrf no 5 (10) Amperioe
Numero de feses = g
Frecuencia = 6O Hz
TIPO BORNERA
En lae tablas B y ? ee detallan lae caracteristicag de
loE contadores exietentr¡ de energia actÍva y energla
reac tiva re6pec tiv¡mente.
Uniw¡sidcd Aulonomo dc ftciirntrÜ¿g¡(l !¡l:i'r''f'¡¡
rúEc¡ú€o!üEL0E6LCttü+,
.rt
trúu
Élüo.;|UrE
Lfl¡uflo
l\II{
Sl+,crÉ
u-tLll,Ú
lr
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UcüJUüLlr
¡4
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0,!oLüE3z
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LLoU
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fú
.F{
+JUf6
rú.Fl
c¡Ll!¡cü
ü!LüErú
+JLou
lI¡Egl(a
Ura1)lrl
'ÉlLI+ufúLr!{J
ürú
.clrút--
gloLü-durú
LIt¡rjt¡o
q,+,
rúU.rlL¡rúlt
Nro{
ú..tU
a3u0JLlt
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süültúttuEoLü
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LLou
Ito
."1
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or.¡-f
ürú+,
o
rú
.F{
+t
{toL
{ú.rt('|L0,
üJ
0!LoI]rfr
+¡LoU
OJ
EúrüU
..1+Jrfl.,{Lü+JUrfLfÍt¡
fl.rú
?|¡rú
51
2.3.ó Nivelee de medicion¡ Es precieo definir para
efectoe de un n¡ejor analieig los sigurientes conceptoel
2.3.ó.1 Medicion en alta tenefon: Esta cetegoria
comprende todoE loe esteblecimirntos cuyGrs contadores se
encucntren fnEtaladoE a un nlvel de teneion iguel o
aurpnrior a ciento dicz kilovoltios ( ll0 Kv).
2.5.6.7 lfedlcion en media ten¡ion a Esta categoria
conprende todog los egtablecimientoe cuyos contadoreg 6Er
encuentran inetaladoe a un nivel de tenrlon mayor o igual
a oncGr punto cuatro kilovatios ( 1114 Kv) e inferior e
ciento diez kilovoltioE ( 11O Kv).
2.3.6.3 l''ledicion en baj a ten¡ion ¡ csta cetegoria
comprende todoe loe eetablecimientos cuyos cent¡dores Ee
encuentran instalado¡ a un nivel de tension inferior e
once punto cuatro kilovoltioe ( 1114 Kv).
Cabe anotar que en loe difcrentee nivelee de medlción,
esta se realizara donde Be¡ neceEarlo con la ayude de
equipoe auxiliares de medicion, co,ncl Bon tran¡formadoreE
de corriente y trangformadorne de potenclal.
2.3.7 Determinacion del tipo de tarif¡¡ En ladeterminación del tipo de tarlfa mae optl.rno para una
determinada industria, sGr debe tener une perfecta
52
colaboración y cofnunicación con el dlpartamento de
producción, puec eete departamento nog proporciona la
información necegrria eobre el tipo de opereción de lae
horae hombre en lae difer¡ntee horae del dia.
Con base a la Inform¡ción sumLni¡tr¡da por el
depertamento de producción ge lntra ¡ conp¡rar entre la¡
diferentes tarifEr que, rst:blece la junt¡ necion¡l de
terifas, cu¡l 6e eJuste mejor a laE condlcigner de
operación de l¡ induetria, permitiendole a est¡ un ahorro
eu¡tenciel en el pego del ¡ervicio dc energia eloctrica.
Las tarifae que eEtablec¡p la Junta n¡cional dr tarif¡¡para ol eervieio induetrial ron¡
7,.3.7.L T¡rlf a ¡encil l¡¡ Se apllca a la¡ dl,fcrente¡
categoriee ¡egun el nivel dc mcdicion ( alta tension,
media ten¡ion, beJa ten¡ion), con carga lngtalada
superior a diez (1O) Kt^f.9u cobro ee re¡liz¡ dc acuerdo a
1o¡¡ Kwh consumido¡.
7.3.7 '2 Tarifr doble¡ 5e aplicr a la¡ df fcrenteEs
cetegorÍaa 6egun el nivel de mediclon ( ¡lta teneion,
mcdia tencion, baja tengion), con c¡rga inetalada
euperior a dicz (fO) Kr^r. 5e cobra de las g¡OO a l2rOO y
de lae IB¡OO a 21¡OO et Kwh a un coeto mayor del SOZ del
valor cobrado por Kwh en lae reetantee horaE d¡l dia.
53
2.3.7.3 Tarifa con demanda maxirna¡ Se aplfca a laE
diferentes categorias eegun el nivel de medición ( alta
teneion, rnedla tenslon, baja teneion ) , con carga
inetalada superior a diez (10) Kw.
Los contadoree de drnanda tendran registroE de demanda
maxirna pera periodoe dr quince ninurtog (lS min).
Para al cebro de Ia demanda maxima, podra el usuario
acogerse a una de las opcionee siguientee:
A- Tarifa sencillas Se cobra la demanda naxima coneumida
entre lag cero (O¡OO) horas y lae veinticuatro (24¡OO)
horae de cualesquiera de los dias de cada mes.
B- Tarifa doble¡ Se cobrara Ie demanda mexima registrada
entre las nueve (9¡OO) horas y lac veintlun (21¡OO) horaE
de uno cualesquJ.era de los diae de cada rnes.
El valor del cargo por demanda no podra eer inferior al
cincurenta porciento (3O7.) del promedio cobrado por este
concepto durante loe treE meser enterioreg.
Se cobra el ,nayor valor entre el obtenido sngun la
enterior y un c¡rgo minimo, que sc liquida segun que
correBponda a la tarifa, equivalente a una dem¡nda mexima
de cien kilovatioe (1OO Kw) para media tcn¡lon y dos
kilovatios (2 Kw) para la categori¡ de beJa ten¡ion.
Eomo Ee menciono anteriormrsntc pare la merdlcion de la
energia consumida e6 necesario instalar los eqltipos
euxiliares de medLda.
54
?.4 EQUIPOS AUXILIARES DE HEDIDA Y PRBTECCION¡
?.4.1 EEpecificacion de los transformadore¡c de corriente:
Ee el cual, la corriente gecundaria eE Gn condicl.ones
normaler¡ de emploo, practÍcamente proporcional a 1a
inteneid¡d primaria y deafaeada con relación a ¡Etar uÍr
angulo proximo a cero.
?.4.1, I Nivel de aiglamiento normalizado¡ Es la
combinación de valorea de tension, tento a fracuencla
induEtrial como de implrleo, la cual caracterize el
aielamiento del transformador c,n relacion a Eu capacidad
de aoportar esfuerzos dielectricos,
7.4.L.2 Rcl¡cion de trangformacion nomlnal ¡ Ee la
relacion de la corriente no¡ninal primaria a la corrirnte
nomLnal secundaria.
n :s lprim / Igec
Loe valoree normalizedoe dc corriente primeria nominalee
Bonr 10, 12.3, 15, 2O, 7á, 50, 4O, 5O, óO, 7á Amperior y
Eue multiploe decimales o fraccione¡.
Log valorea nornellrados de corriente ¡acundarla nominal
son!1y5Amp,
9iendo el valor preferido 5 Amp y 1 Amp cuando ¡c trata
de I levar log valores de medida atravee de conductoreE de
gran longitr-td.
55
2.4.1.3 claBBs d€r preciglon¡ Eg 1a denominacion aeignada
a un transformedor de corrlente cuyos errortts estnn
dentro de Ios limiter especiflcadoe b¡Jo la¡ condicLoneE
de ueo prescrltas.
Las claeee de precieion nonnalizad¡ per¡ log
traneforrnadores de corrionte de oodida ¡on s O,I, 0.?f
o.51 1r 3r 5.
La claEe de preciElon nora¡alizada pare los
traneformadores de corriente de proteccion son¡ Sp, l0p.
La letra rrFrr noe indica que eE pare proteccion.
Segun el tfpo de preclsfon ee le puede erignar la
sigr-riente uti I izacion ¡
A- Claee O.1¡ Como patron para contraet¡ciones por medie
de puentes de medida de gran precieion, En laboratorios y
plantae de pruebaÉ.
B- trlaee O.2¡ Para medidag de precfsion en l¡boratorioe y
plataformes de pruebae, esp€rcialmrnte con grandes
desfaees, aci cclmo para la conexion de contadorea de
precision .rn gervicio.
C- Elage O.5¡ Par¡ medida¡ ordineriae en l¡boratorioe y
plataformas de prueba agi como p€ra la conexlon de
contadorer y vetimetroa en eervicio.
D- Claee 1.Ol Para medidas ordln¡rie¡ dr lntenEidad y
potencia en servicio.
E- ctase 3¡ Para conexion de ingtrumentog de vigilancia y
5ó
control de, rnenoe precleion y releg de eervicio.
F- Clase $ y 10¡ Pera conexion de releE poco @xactoe,
gobre barras con pequeñar corrienteg¡ nominalcr.
2,4,1.4 Potencia nominal¡ 5e llama potencia nominal de un
traneformador de corrlente a Ia potencia con 1¡ cual se
puede cargar ein que aeta aobrepaee el valor limite
correspondiente a 6u clese de precfeion, eeta potoncia
eeta expreeada Gln V.A. le carga efactivr Gr compone d:l
conou,no de los aparatos conoctadoa y del consumo de loe
conductoreE que unen dichoe tparatoe con los T.C.
Los valoreg norÍnelizadoe de lar capacidades de salLda
heEta 30 V.A. son: 2,5, 5,O, 1O, 15, 30 V.A. , loe valoree
superioree a 30 V.A. pueden eecogérse $egun l¡ necegldad,
2.4.1.S Coeficiente de eobreintensidadl Exprrare eI
multlplo de la intenrid¡d nominal bajo el cual ¡l error
de transformacion alcanze un valor del 107. gc le llama
tambien coeficicnte de gatureción y esta expreaado por Ia
eiguiente ecuacion: n = 12 / lL donde 12 es rl valor de
la corriente eecundaria para nl quc el error de
transfornacion alcanza un tQ?., E It es el valor nomlnal
de la corriente prLmarla.
En loe trancformadores destinedos e l¡ alimcntación de
medidas y contadores, loe nucleos de mediclon su
dimeneion a ser posible para una cifre de sobreintenEidad
á7
n ( o E 5......1O,
alimentación de reles
cifra de sobreintensidad
mientra¡ qLrG! en nuc Ieos pare
de proteccion eE preferible una
n > 5 ..,.,.1O.
2.4.L.6 Diferente T.C. dependiendo de los circuitos
magneticos y del nLrmero de salidas: Se eligiran con Lrno o
varios nucleos segun Ee trate de alimentar aparatos con
requterirnientos semejantes o no,
Figura Un Circuito l'lagnetico
Transf orrnacion
y Una Relacion de
P2
c2
6 . Dos Relaciones de Transforrnacion Atravez de
Cone:rion Serie Paralelo deI Frimario
5.
PI
cl
Figura
58
Figurra 7 , Un Circr-rito Magnetico y Dos Relaciones de
Trangformacion Atravez de un Tap Securndario
s2
Figura B. Dos Circuritos
de Transfor¡nacion
l'lagneticos y une Sola Relacion
PI
S3
2.4.L.7 Corriente termica nominal permanente:
de la corriente que puede permitirse
continuamente en el arrol lamiento prirnario,
Es el valor
circular
estando el
59
secundario trcrnetctado a 1a carga norninal sin qLre eI
alrrnento de temperaturra sobrepase los valores
especificadoe.
?.4.1.8 Cgrriente terrnica nominal de corta duracion: Es
eI valor eficaz de la corriente que un trangformador
puede soportar durante un segundo sin surfrir efectos
perjurdicialesi clrando el arrol lamiento secundario esta
conectado en corto-circurito.
2.4.L.9 Corriente dinamica nominall El valor pico de la
corriente primaria quel un transformador pr-tede soportar
sin resultar dado electrica o mecanicamente, debido a las
f urerzas electrornagneticae resltl tantee cuando el
arrol lamiento gecundario egta conectado en corto
circutito, generalmente Idinamica = 2.5 Itermica,
?,4.? Seleccion del transformador de corriente¡
acurerdo a lo anterior rnencionado seleccionaremoE
transformadores de corriente pára medicion segun
presente ejemplo serál
TensÍon nominal : 34. 5 Fi. V.
Precision¡ Se las nornas de EMCALI para tranEformadores
de corriente para medida 1a presicion sera! precision O.3
para norrna ANSI o O.2 para norma I.E.C para niveles de
De
los
eI
óo
aislamiento superiores a 6üO voltios y para niveles
inferiores a 6ClC) voltios sera O.6 norma ANSI y ().5 norma
I . E. C. r entonces nurestra presicion Eera de t). ?.
Potencia nominal (cargabilidad ) ¡ Para determinar la
cargabilidad es solo gumar eI consLrrno propio de las
bobinas de corriente de log cclntadores de activa y de
reactiva y las perdidas en el conductor, teniendo en
cutenta qure EHCALI norrnal iza coíto minimo una cargabi I idad
de 12.5 V,A.
Z linea ! para calcurlar Ia impedancia de la linea nos
basanos en que EMCALI normaliza corno distancia maxima de
la linea entre los transformadores de corriente y los
contadores un tramo maximo de 2O metros en un condlrctor
numert: 10 THW en cobre.-3
Z linea = ?t) mtrs x 4,Oó6 x 1O ohmios/mtrs-2
Z linea = 8.1318ó x 10 ohmios-3 -2
P linea = (5) x 8.13186 x 1O
P ]inea = 2.O33 V,A (1)
P contador áctiva = O,75 V.A (2)
F contador de reactiva = (1.75 V.A (3)
Potencia nominal (cargabilidad) = I + 2 + 3
= 3.633 V.A.
Diferentes T,C de Los circuítos magneticos: Debido a que
Érs Lrna indurstria gLre Ee egta ampl iando y proyecta
ampliarce mas en el futurror EE escoge Ltn T.C de Lln
61
circuito magnetico con doe
atraves de un Tap primario.
relaciones de transformación
Figura 9 , Tipo de T.C Exietente Acttralmente
Relacion de tranEformacion: Se tiene en el presente
sistema una corriente primaria de 47 Amp como se calcnlo
anteriorrnente, los rangos de corrriente primaria en Ios
transformadoreE de corriente estan nonnelizedos agi: 1(lr
12,5r 2t'¡, ?5, 3O, 4O, 5O, 6O, 73 y ,nultiplos decimales o
fracciones. Para la selección de la corriente primaria en
el transformaclor de corriente debemos de tener encurenta
que el T.C. trabaje entre el 50 y el LQOZ ya qLre si
trabaja por debajo del á(r7. I levarÍa e errores de
rnedicion, las medidas Ee salen de loe Iimites de
precision para las cuales a sido disePtado el T,C. y esto
no es conveniente.
Lo ideal es que trabaje entre el SC) y un 73% pera asi
lrz
darle rnargen a futurae ampliaciones de carga.
En el presente ejemplo egtan instalados dos
transformadores de corriente con dos relaciones de
tranEformacion atraves de urn Tap primario cLrya relacion
FE de 5o/1oo./5 Amp el cual Ee prrede decir qLre con elaurmento de carga proyectado se purede dejar en la relacion5o/5 Amp y en caso de otra ampliación carnbiar de relacióne 1OO./5 Amp.
Eorriente termica nominal permanente ¡ Determinada por elfabricante
Corriente termica norninal de corta dlrracion¡por eI fabricante
Corriente dinamica: Dados pt:r el fabricante.
En Ia tabla 10 se detallan las caracteristicag
Para la aceptacion de Los transformadores de
debe curnplir con las prlrebas qure impone elfabrican te .
Determinada
de los T.C
corriente
ICONTEC al
r.o
o.5
o.2o
-o.2
-o.5
-t.o
10.
fozpsCurva de
Cargabi I idad
Frec ision
de los T,C
too tzo
deaclrerdo e
(oá Corrienfe
Figura 1a
r¡l!tL
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LqJ
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Llüc+roU '.{ú rjlLLüo
-i
'Í
rltF
64
?.4 - 3 clasif icacion de ensayosr Los ensayog Ee cl,asif ican
corno ensayos de ruttina o tipo.
2.4.S.1 Ensayos de rutina; Son aguellos enÉayos a los
curaleg egtan sometidos todos los transformadores.
A- Verificación de las marcag de log terrninales, de
acurerdo a Ia norrna lcontec l?()5-14
B- Ensayos a frecurencia induetrial en los arrol Iamientog
primarios, de acuerdo a la norrna lcontec 2?C¡S-ls
c* Ensayog a frecuencia industrial en log arrollamientos
securndarios. de acuerdo a la norrna Icontec ?ZC¡S-16
D- Ensayos de gobretension entre espiras, norrne lcontec
2?{,5-17
E- Deterrninación de la clase de error de acurerdo a losreqltisitos de la clase' de precision apropiada, de
acuerdo a la norrna Icontec 22OF-1B
r.4.3.? Ensayos tipor son realizados uni.camente e Lrn
tranEforarndor o a Lrnos pocos transformadores de cada
digeflo:
A- Ensayos de corriente de corta dnración, de acuerdo a
la norma Icontec 2?05-19
B- Ensayos de aumento de temperatLrre, de acurerdo a lanorrna Icontec ?2O5-?O
tr- Ensayos de tension de impulso
corriente en ingtalaciones
norrna Icontec 2205-21
Ensayo para error compuresto,
fcontec ?zOs
ó5
para trangformaciones de
e;rprrestas de acuerdo e la
de acuerdo a 1a normaD_
?.5 TRANSFOFI'IADORES DE TENSICIN:
Los transforrnadores de tengion se utili¡en para rebaJar
las altas tengiones de los sistemas electricogr con finesde medida o pará funcianamiento de bobinas voltimetricagde releg a tensiones mLty bajas.
Bajo condiciones de urno norrnal la tension secundaria es
sustancialrnente proporcional a la tension prirnaria y
dif iere de ella en f age con Lrn angulo aprclximadamente
cero para Lrn sentido apropiado de las conexiones.
2.5.1 clase de precision: una denominación designada a Lln
transformador de tension cuyog errores permanecen dentro
de los limites especificados bajo condiciones de Lrso
prescritas.
En los transformadores de tension pára medida Ia clase de
precision se denornina por el porcentaje de error de
tensio rnaxima a tension nominal y carga nominal, lasclases de precigion norrnali¡adas pare Lrn transformader de
potencial pará medida son! 0,1, O,?r 0.S, l.Clr J.Or los
66
errores deben determinarce en los terminaleg del
transformador e inclurir Itrs efectos de cualquriera,
futsibles o reeigtencias euministradas por parte integral
del transformader.
En los transformadores de tension para proteccion todos
eetan provistos para fineE de proteccion a e>lcepci6n de
Ios embobinados de tension residual, deben tener Llna
claEe de precigion pará medida de acuterdo a lo anterior.
La cIaEe de precigion pára un trangfor¡nador de potencial
para proteccion se designa corno el porcentaje de error de
tension mas alto permisJ.ble, prerÉcrito pera la clase de
precision respectiva desde el 57. de 1a tension nominal
hasta una tension correspondiente al factor d tension
nominal. Esta exprecion es seguida por la letra "P", las
clases de precision norrnalizadas para Ios TP para
proteccion son: 3P y óF y los migmos limites de error de
relacion y desplazamiento de fase correspondiente aI
factor de tension nominal,
2.5.2 Nivel de aislamiento nominal: Es la combinación de
valores de tension á frecuencia industrial y de impulsos,
qLre caracterizan el aislamiento de urn transformador en
relacion a su capacidad para soportar esfuerzos
diel ec tricoe.
?,5.3 Valores normalizados de tensiones norninales
67
?.5.5.1 Tengioneg parimarias nominales: Loe valores
ntrrfnal izados de tension primaria norninal de
transf orrnadores tri f asicos y de transf or¡nadoreg
monofasicos debe ser uno de los valores de tension
nominal de sigtema designados corno: 13.2, 34.5, 115r 2?Or
5O() kilovoltios.
Los valores norrnalizados de tension prirnaria nominal de
un transformador rnonofasico conectado entre una linea de
Lrn gistema trifasico y tierra o entre un plrnto neuttro del
sistema y tierra debe ger de L/t.732 veces uno de los
valoreg de la tengion nominal del Eistema.
2,5.5,? TenEiones gecundarias nominaleg¡ La tengion
securndaria nominal debe ejercerce de acuerdo a la
practica en eI sitio en donde sera usado. Los valores
dados a continuración se consideran normalieadoE oara
transformadores rnonofesicos en sistemas monofasicos o
coneictados entre lineas en sistemas trifasicos y pára
traneforrnadores trifasicos¡ loo Volt y 11o Volt u¡sados en
paises Elrropeosr 2oo Vol t Fara circuitog secutndarios
extensog y en el sigterna Americano son: 1?O Volt para
eigtemas de distriburción, 115 Volt para sistemas de
transmision 23o volt para circuitos secundarios exteneog.
Para transformadores monofasicoe provisto para usar entre
linea y tierra en sistemas trifaeicog en donde latension prirnaria nominal eE un nLrmero dividido por raiz
6B
de 3, la tension secutndaria norninal debe ser uno de los
valores mencionados anteriormente dividido por raiz de 3
conservando asi- el valor de la relación de
transf orrnacion.
2.5.4 Capacidad de salida nominal: Es el valor de la
potencia aparente en voltiamperios a un factor de
potencia especi f icado qlre el trangf ormador Eurminigtra el
circuito secundario a la tension secundaria nominal y cc¡n
la carga nominal conectada a el. LoE valores normalizados
de la capacidad de salida nominal con factor de potencia
t).8 en atraEo expresado en voltiamperios Éoni l(r¡ 15, 25,
sCI, 5O, 75, t()o, 150r 2OOr 3OO,4orlr 5t)6 yO.
2.5.5 Niveles de aislamiento nsminales¡ EI nivel de
aislamiento nominal debe Eer Lrno de los niveles
normali¡ados correspondientes a la tension mas alta del
sietema segun lo indicado en las tablas 11 y 12.
1.5.ó Capacidad de soportar corto-circltto: EI
trengformador de tension debe dise|farse y congtruirce
para soportar sin daFto al energizarge a Ia tension
nominal, los efectos mecanicos y termicos de Lrn
certocircuito externo durante un segundo segun Io
Índicado en las tablas 11 y 1?.
2.5.7 Seleccion del transportador de tension para medida¡
hbl¡ ll fun¡ion dr inn¡l¡o r ¡oDortm
lrn¡ion nr¡ ¡ltrdrl ¡i¡trn¡ lv
(rf iorr)
lrn¡ion r ¡otort¡r rfnournci¡ indu¡trirl
I n lv (rfior¡)
Itnrlon dc innl¡o r roport¡rlv (piool
Sict¡¡r dr ptrnoirH¡¡t¡ ló lvr flu dr !t lvr
0,6
t,22r?1
lr5I, l¿
ll,le5, g
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Def;n Brblr¡trro
lülr 18 hn¡lon dr pnrbr dirlrotrlor
hn¡ion nr¡ ¡ltrdrl ¡i¡tr¡¡ lu
(rf io¡¡)
hn¡ion rfrrournoi r1¡h,
¡oro¡t¡r riñdr¡¡trirl
( rf i or¡)lrn¡ion rh l¡pul¡o r ¡oDort¡r
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e i¡lrtirnio ll¡luirntoPlrno hduoido Pl rno lrrluoldo
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ItO o 1lC
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30c
4tt$c6J0
9t o 8?l
tl?l o lCftt3S o tt?ltllC o 1lltt6?l o t!10
7L
De acuterdo a lo anterior rnencionado se seleccionará loe
transformadores de potencial para medicion, Eegun eI
presente ejemplo gerá¡
Clase de precision¡ La clase de presicion normalizada pcrr
EFICALI es de O.3 norna ANSI y O.2 norme I.E,C¡ por
consiguiente la clase de precision geleccionada será de
o.2.
Valores norrnalizados de tension : Las tension norninales
aceptables por EMCALI para transformadoreg de potencial
son: 345C,O,/115 VoIt L44OA/LzO Volt, 132OC)/1?O Volt, por
consiguiente las tensiones a usar en el ejemplo se tiene
Lln voltaje primario de 34,5 Kv entonces Ia relación a
escojer sera de 345OO./11F Voltios.
Capacidad de salida nominaf (cargabilidad) ¡ Fara
determinar 1a cargabilidad de los trangformadoreg de
potencial es solo sLrrner las perdidas en el conductor y el
consLlrno propio de les bobinag de tension de los
contadores de activa y reactiva.
Corno set calculo anteriormente las perdidaE en el
conductor ee de 2.033 VA
Pconductor = ?.O33 V,A ( 1)
Factiva = P,B V.A (?)
Preactiva = f.B V,A (5)
Ftotal (cargabilidad) = 1 + 2 + 3
= 21.633 V.A.
Teniendo en curenta qure EFICALI e>rige Lrna cargabilidad
77
rninima de 25 V.A.
Icortocircnito = BO3? Amp. dada por EMCALI.
En la Tabla 13 se detal lan las caracteristicas de los Tp
existentes.
Fara la aceptación de IoE transformadoreg de tension
deben cumplir con las prltebas que irnpone eI ICCINTEC al
fabricante.
3,5.8 Frurebas a los transformadores de tension¡ para la
aceptación de los transformadores de tension deben
realiearse doE tipos de ensyos,
2,5,8,I Pruebas de rlrtina: Son auqel los a los que estan
sometidos todos los transformadores dichas prutebas Eon;
A- Verificación de Iag marcas eln los terminales, de
acuerdo a la norma Icontec ??07-11 r
B- Ensayo a frecuencia industrial, en los embobinados
primarios, de acnerdo a Ia norma Icontec ?207-1?
E- Ensayo Á frecuencia industrÍal en los embobinadoE
secundarios, de acuerdo a Ia norma lcontec 22Cl7-13
D- Determi.nacion de error de acurerdo a los requisitos de
la clase de precision apropiada, de acuerdo a la norrna
Icontec "?u*7-?5
E- Ensayos de rurtine: Se ef ectuan Eolamente a Lrn
transforrnador o a unos pocos de cada tipo, dichas pruebas
Úlür1.
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¡¡rT1
ÚlrúU.d+Jtl
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ü+,urú
rú
uf.'1,{rú
¡rr,F
74
Éon 3
F- Ensayo de aurmento de ternperatLrrar de acuerdo a la
norrna Icontec 7?t)7-L4
H-
Ensayo de tension de impulso para Tp. de acurerdo a Ia
norrna lcontec 2?07-15 destinados a Eervicio en
instalacioneg expltestas,
Eneayo de capacidad para soportar cortocircuitos, de
acuerdo a la norma Icontec 27ü7-t4 bis.
Estos ensayos plreden omitirse cuando eI fabricante
presente certificado de los eneayos tipo hechos a Lrn
transforrnador similar que Eea aceptable aI cornprador.
2.6 PARARRAYOS
El parerrayos proporciona el rnas al to grado de
confiabilidad de todos los dispositivos protectores
contra gobretensiones.
Consta fundarnentalmente de resistencias no lineales,
conectadaE en gerie con eepaciamientog internos.
La seguridad de servicio en lae instalacioneg electricaE
de abastecimÍento de energia se ve amenazada
frecurentemente por 1a aparicion de sobretensiones. La
función del pararrayos €t6 limitarlos, preservando en esta
forrna los niveles de aislamiento de loE Eistemas e
proteger' se entiende por sobretengiones todos aqurellos
que exceden del valor de la tension de servicio ma>rirnag
73
perrnanentemente admisible, de
proteccion contra sobretensiones
choque. 5e dividen eni
?.ó.1 Sobretensiones
cuales se originan por
inf luencia de tormentas.
Ios que los aparatog
derivan solo ondas
atmosfericas (exteriores), Ias
carnpo:; electrícoE o debido a Ia
de
de
2.6.? Sobretensiones resLrltanteg de la influencia
otras redes.
2.6.3 Sobretengiones exterj.ores gue tienen origen en
Frocesos de rnaniebras voluntarias, taleg corno conexion de
bancog de condensadores, desconexion de I ineas de
servicio vacio, reduccion de cargas, eEtablecimiento de
contactos a tierra o produrccion de cortocircuritos.
Para eI caÉo que lag sobretensiones; supereln un valor que
resulte perjLrcicial para los aparatos conectados deberan
lirnitarse por medíos de elementos de proteccion, en egte
caso es de decisiva importancia no solo la magnitr_rd de
laE gobretengiones, si no tambien su transcurso
cronologico.
Los pararrayos nos gerantiean Lrna proteccion segura y
tienen una vida larga r-rtil libre de rnantenimiento, debido
á sLr grán capacidad de descarga y a sLl robuEta
construccion.
76
2,ó,4 Especificacion de
pararrayos se debe tener
Ios parerrayos¡ Para elegir
en clrenta y def inir ¡
?.ó.4.1 Tipo o clase de pararrayos deEeado ( tipo
estación, tipo distribución, etc s€rgLrn normas) .
7,6.4.2 Voltaje maximo qure puede alcanzar la red en el
I urgar de I rnon ta j e I
El voltaje nominal del pararrayos no debe ser rnenor qLte
e I rnax irno vo I taj e de potenc ia f recnenc ia qLre puede
oclrrrir en el sistema en lae fases sanes durrante Ltne
falla a tierra, este valor se determina de acuerdo como
eEte puresta la red a tierra. Se ha fijado cifras de
puesta a tierra laE curales dependen de las constanteg de
la red tales corno son resistencia y reactancia, Iog tipos
de redes rcrn!
A- Redes tipo A: Es el sistema nonnal de distriburción con
cuatro conductores y puestas directarnente a tierra varias
veceg.
5e fijtr por motivos de seguridad en las preEcripcjones
NEMA la l la¡nada cif ra de puesta a tierra en L1.75.
B- Redes tipo E¡; En sistemas conectadoe en eEtrella con
punto neutro derectamente unido a tierra en las
eEtaciones.
Las circrrngtancias que se dan en egte caso Eon similares
77
a las del tipo A, teniendo en cuenta sin embargo qLre
calcutlar una cifra de puresta a tierra de O,8, debido a
que exlsten menos puntos de conexion a tierra.
C- Redes tipo C: En sistema conectados en estrella con
plrnto neutro unido a tierra atraves de resigtencias,
bobinas de reactancia, transforarndores etc.
AI tener lugar un contacto con tierra en una fase, la
tension de las dos fases senes a tierra asciende casi
hasta Ia tenEion de Ia red. La cifra de puesta a tierra
para este tipo es de Lrno.
D- Redes tipo D: Sistemas aislados conectados en estrella
o triangulo, es decir no puestos a tierra.
Al tener lurgar lrn contacto con tierra en Lrna fase pueden
presentarse elevados valores de tension entre Ias fages
buenas y tierra.
En estag redes se deberan fijar la tenEion nominal del
parerrayoÉ al 1OO7. ( Ia cifra de puesta a tierra es de
1,1C)) de la tension nominal máxima la cual sin embargo no
es corriente en la practica.
Como sucede en el tipo red Cr eÉ eurficiente en egte caso,
que la tension norninal del pararrayos sea igual a la
tensj.on de la red. (cif ra de puresta a tierra),
E- Redeg tipo E: Sistemas con circutitos
extraordinariarnente largos no purestos a tierra o cBn
circuitog puestos a tierra a trave¡ de grandes
capacidades para tales sistemas es necesario determinar
78
especialrnente Ia cifra de puesta a tierra.
?.6.5 Seleccion del pararrayos! Al tener definido eI tipo
de red en Ia cual se ha provisto un pararreyos.
Se encontrara en la siguiente forma¡
Tension rnáxima de aI red x Ia cifra de pueeta a tierra.
El rerLrltado dara el valor admisible del perarreyos a
emplear, los pararrayos a emplear en el presente ejernplo
se determinaron asi ¡
Seran pararrayos tipo distriburción.
Para el eigtema de distriburcion a 345Or) voltios el maximo
nivel de tension permisible sera de 38QOO voltiosr segLln
empresa de energia electrica,
El sistema al cural se conectaran los pararreyos rera Lrn
sistema del tipo B. 38 Hv x O.E = 30.4 Kv.
En la tabla 14 se detal lan las caracteristicas de lospararrayos segLln standares de fabricantes.
?.7 ESPECIFICACION DE LOS COFTA CIRCUITOS FUSIFLES:
El corta circuito fusible denorninado tambien de forrna
abreviada furs5.bles, Gr6 un dispositivo qure dotado de
cierto poder de ruptura, esta destinado a cortar
alrtomaticamente el circurito electrico en el qLie se hal laintercalado, curando 1a corriente que ra atraviega excede
Itü
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LqJ
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de cierto valor, este corte se consigue por fugion de
alambre fusible inclurido en el aparato y en serie con
circurito electrico.
Los fusibles constituyen un medio de proteccion simple y
economico de los sígtemar electricos, aunque naturalrnente
con bagtante Iimitacion.
?,7.1 Instalacion ¡ Los cortacircuritog deberan estar
local i¡ados de taI rnanera que pueda Eer f aci I y
seguramente operados y reernpla¡adog de tal forma que la
salida de log fusibles no causer daños a perrsonas, Los
cortacircuitos no deben utilizarse en ambienteE
interiores o sr¡bterraneos, o en gabinetes metalicoe si no
estan rnercados pará dichos propoeitos.
2.7.? Capacidad de interrupcion: La capacidad nominal de
interrupción de los contacircuritos no debera ser rnenor
qLre la maxima corriente de fat la que es necesario
i.nterrumpirr incluyendo todas Ias contribuciones de todas
Ias furentes de energia conectadas.
7.7.S Tension no¡ninal: La máxima tension nominal de log
cortacircuitoE no debera ser rnenor que la máxima tension
de1 circuito en eI cual se halla instalado.
un
el
?.7.4 Corriente nominal de Ltn fr-rsible¡ Se denomina
81
corriente nominal de urn fursibl*, sin que la temperatura
de sus elementos exceda de limites determinados.
Las reglas que sirven de base para eI calibrado de los
cortacircuitos fusibles difieren de un pais e otro y
dentro de ciertos limites de un fabricante a otro. Por
termino medior rñ los fursibles de alta tension, la
corriente limite de no fusion es e,l orden de lr5 vecee la
norninal del f usible.
Eeneralmente se toma corno valor de la corriente nominal,
La mitad de Ia corriente de fusion lenta.
?.7,5 Seleccion de los cortacircuitos f r-rsibles¡ Fara 1a
seleccion de un cortacircuitos fusibleE se deben
especificar los sigurientes pararnetros:
- Tension nominal
- Corrinete norninal
- Eapacidad de interrupción
Para eI diEePfo de la gutbestacion de el presente ejemplo
se determinó escoger cortacircuitos fusibles con las
siguienters ceracteristicas,
Tension nominal ¡ 35 Kv
Corriente nominal ¡ lCIt)
Frovieto de un fusible
El valor del fusible
seguridad de 1!25 ve,ces
Amp
tipo rrHrr de 2O Amp.
ebtuvo apl icando Lrn f actor de
la corriente norninal del equipo a
g2
proteger. Segurn normas de EMCALI para instalacioneg de
servicio de energia.
En la tabla 15 se deterrninan las caracteristicag de loe
cortacirclritos f ursibles a uti I izar segun standares de
fabricantes.
?.8 FROTEtrCION CONTRA ECIRTO-CIRCUITO:
El calculo de las corrientes de corto-circuito representa
Ltn elemento furndamental en el proyecto de las
instalaciones electricas industrialesr ya sea para eI
dirnensionamiento de los aparatog que se deben Lt6ar pare
interrumpir egtas corrientes o bien para el
dimensionamiento de las partes alrxi I iares de lae
instalaciones ccrmÉ barras de conexion, tableros,
interrlrptores etc.
La corriente de corto-circuito mas alta ge da en el caso
de un fallo trifasico a tierra.
Los corto-circlritog pueden ocurrj.r en ctralqurier parte de
un sisterna electrico y en eI caÉo de algunas indurstrias
de tamaPlo pequrffo, donde se Lrsan corno dispositivos de
proteccion, fLtsibles e interruptores termo magnetico. El
estudio de corto-circuito en Ias instalaciones
industriales tiene alglrnas variantes¡ dependiendo del
tamaFfo y caracteristices electricas de la industria, y de
su ingtalacion e'lectrica en particular.
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?.8.1 Fuentes alimentadoraE en
f urentes qlre al irnentan Llna f al 1a
B4
un corto-circuito¡ Las
de corto-circurito son¡
e,8.1,1 Red de 1a compañia suministradora de energia
electricar eue es el valor con que contribuye Ia red de
alimentación e 1a instalación.
?.8.1.2 Tutrbo generadores o flrenteg de generación propia,
es Ia corriente que entregara eI generador, limitada por
sLl impedancia interna.
2.4. 1,3 Motores Eincronos,
Lrn generador sincrono r
corriente limitada por su
Lrn corto-circuito.
Ee cornpclrta en forrna analoga e
eI cual alimentara con una
impedancia interna en caso de
2.8.1.4 Motores de induccion, aportaran una corriente
cual es limitada por su impedancia interna, pero
contriburcion Ee redlrce a cero en Lrn tiempo muy breve.
2.8,2 Hetodos para el calculo de Ias corrientes de
corto-circurito¡ Para el calcurlo de Ia corriente de
corto-circuito sel puede hacer por rnetodos rnatematicos o
metodos aprtlximados.
1a
gu
3.8.2.1 Metodo eproximado¡ Los rnetodos aproNirnados Eon
8S
bastante simples y degde llrego no son tan exactos corno
los rnetodos maternaticos. Fero dan Llne idea de orden de
rnagnitud de 1a corriente corto- circuito, que en La
rnayoria de los casos corresponden á valoreg
conservadoresr pr decir rnayores qLre los esperdosr pero
sr-rf icientemente confiables pere su uEo,
El metodo áproximado torna el caso de f aI Ia Ia corriente
de aporte a los motores en un corto-circurito como cinco
veces Ia sutma de las corrientes a plena cargar Ér decir¡
Icc = 5 x (sLrrnatoria de las corrientes a plena cerga de
todos los rnotores).
En muchos casoÉ practicog Ia resistencia R eg pequePla en
comparación con la reactancia y ein mucho error se pueden
despreciar en particlrlar curando la redactancia eg rnas de
lO veceE el valor de la resistencia.
2 , A. 2 . 2 l'letodo matematico : Para ineta I ac iones
industriales grande's¡ rI valor de la corriente de' corto-
circuito nss 1o deterrnina la impedancia de¡
A- trompañia suministradora, pare eI calculo de Ia
impedancia surministradora, pare el calculo de laimpedancia de la red de alimentacion se solicita a las
efnpresas suminigtradoras de energia el nivel de corto-
circuito en el punto de alimentacion a la indurstria
86
empleando la siguiente f orrnula: Z = V
Pcc
B- Para hallar Ia irnpedancia de generadoree Ee buscan en
las tablas L7, 18, 19.
E- Para hal lar Ia impedancia de los motores de indurccion
ae pueden tomar todas las potencias de los motoreE y
tornarlas corno un grLlpo de motores y buscar la impedancia
en las tablas L7, 18, 19.
D- Fara hallar 1a impedancia de los transformadores se
busca en laa caracteristicas de los fabricanteE o en la
tabla 3O.
Et tiempo de corto-circuito ge puede dividir en tres
periodos que Eon!
A- Peric¡do surbtrangitorio: Durante este periodo inicial
Ia corriente de corto-circuito de choque baja rapidamente
de valor, durra de uno a diez ciclos (periodos). Si ta
tension Fa6á por Eu valor maximo. la corriente de corto-
circltito durante este periodo es gimetrica, osea qt-le son
iguales lag serniondas positivas y lag negativas. Se
tratara de Lrna corriente simetrica de corto-circurito o
Lrna corriente gubtransitoria,
5i la tensj.on para por sLr valor nulo, y tal c6rno hemos
dicho anteriorrnente 1a corriente subtrensitoria de corto-
circurito esta carecterizada por el hecho de gLle laseemiondas positivas no tienen el migrno valor de IaE
?
e7
E€¡mitrndas negativasr o sea que Ée trata de una corriente
asimetrica de corto-circuito,
B- Periodo transitorio¡ Durante egte periodo la corriente
de corto-circurito va disrninr-ryendo lentamente de valor
hasta alcanzar eI valor de La corriente de corto-circuito
permanente, este periodo durra de 5(r a IOO ciclos
(periodos)¡ es decir de I a 2 segundos. Tanto si Ia
iniciacion de corto-circurito se a produrcido ctrando la
tension pasa por Eu valor maxirno o por
corrie'n te transi toria e's simetrica
5U
o
valor nulo. La
sea semiondas
positivas igual a serniondas negativas.
C- Periodo permanente: La corriente de corto-circuito
alcanza sLr valor perrnanente y continua Ein apenas
variacion en este valor mientrag aclara Ia falla.
Durante eI periodo subtransítorio se producen intensos
esfurerzos electrodinemicos en log elenentos sometidos al
corto-circutito que pueden prc:vt:car Ia destruccion.
Podemog decir qLre el aporte de corriente de corto-
circuito mas significativo es en la etapa eubtransitoria
en la sirnetrica o asirnetricar BS decir qLre Ia reectancia
Eubtangitoria se utilizan pare deterrninar la corriente
inicial que circula al producirse el corto-circurito pÁra
deterrninar Ia capacidad de interrupcion de los
in terrurptores , excepto áqLrel los que abren
instantaneamente, se utiliza Ia rÉactancia subtransitoriapara generadores y 1a transitoria para motores sincron(]s.
BB
I p Corríentc permonente de CC
Per m onente
Figura 1 1 . E>¡presion Grafica de la Coriente de Corto-
circuito curando la Flrerza Electromotrir pesa por sLr valor
I'la>: i mo
lch Volor no¡imo de corlo-clrcuilo
Pr rmon ct e
Figlrra 1
Circui to
nulo
2. E>:presion Grafica de la Corriente de Corto-
cuando Ia furer¡a electromotriz pese por su valor
lch Volor morímo de corto- circuí?o
Su b- t ronsilorl o
Tronslf or fo
T¡onsllorio
S ub-fronsitorfo
B?
Lag etapas trangitorias y perrnanente son ugadas pará la
coordinación de protecciones, 1a corriente de corto-
circutito transitoria y permanente provocan sobretodo un
intenso calentamiento en las rnaquinas y apáratos
sometidos a corto-circlrito For escr deberan proy€rctarcen
para resistir el calentamiento producido por Ia corriente
trangitoria hasta que los aparatog de proteccion hallan
realiaado su funsion protectora.
Euando ocLlrre Ltna falla en Lrna indlrstria las fuentes qlre
aportan a Lrn corto-circutito son:
A* TRansformadores teniendo Lrne componente indurctiva y
Lrna resistiva dadas en la tabla 39.
B- Condlrctores teniendo Lrna componente resistiva e
inductiva dadas en Ia tabla 4Cr.
C- Interrurptores teniendo una reectancia indurctiva dadas
en Ia tabla 41.
D- MotoreE teniendo una reactancia inductiva dade en lae
tablas l8 y 1?.
Para efectos de simplificar el presente calcurlo y
teniendo en cuenta que estos aportes no contribuyen murcho
Be despreciará la regj.gtencia en Ios transforrnadores,
conductores y la componente indurctiva del conductor y de
Iog interruptores.
lrDlr 16 llilo¡r¡.dr.¡uot¡n¡oi¡.¡ultnnrito¡i¡¡ dr grnmrdorr¡ ¡ lr br¡r dr lo¡l(Ul no¡ln¡lr¡, rrp¡r¡¡óo in i -
x'0 = rr¡otrnoi¡ ¡ultrrn¡itorir
ür rolo¡ ¡rlirntr¡ 12 ¡rlo¡ o ffnor rfd : lgtoon drvmrdo¡ dc rtorti¡uurirnto i¡f ?olo¡ o ¡r¡ x,d : Z¡fll
Srnmrdor dr polor ¡rlirntr¡ ll folo¡ o rfno¡ r'd : gúf
¡in drv¡nrdo¡ dr ¡rorti¡ruiento la polo¡ o nr¡ r'd : gíf
6:rnrrrdor dr rctor oilindrico 66el - g3?i lurI tolo¡ x'd : 9l
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llotor ¡inorcnioo I,C Pt
flotor dr inducoion no ñluor r 6CC v
llotor indlvidu¡l dr induocion frfoFr¡ r 6t v
ffotorr¡ ¡inoronico¡ no ltlnoDrÍ r 18t r/¡rin
lloto¡r¡ rinomnioo¡ nnorr r tlB r/ain rro,,rruo¡rr r 4ÍC r/ninllotorr¡ ¡ino¡vnioo¡ dr {Jü r/nln u mno¡
lhD:1|(UAthl:tXUeI hr : C.8 l{Ul
rl = rrr= C,25 Dor snidrd
,l = trr= ü.t? tor unldrd
r' : C,t3 rr r¡nldrd
ti = t,Zt nr unirirü
x' : C,80 por unid¡d
fl0DlFlcácl(}i DE Fácl0REs PtRt mtculos DE F$ct0tE3 ü0nEilfttEtg E lttrnn0|ptDnS
FUilC l 0rcil.{util0nf, 8üf;tr[[0",
Ífi$ffis_ip3q¡;¡,,, tffiflhtft'llÍlifill,"P¡lnr ci¡sulo(orlculo nonnt¡nco)
Plrnt¡ grnm¡dorr
lotor ¡inorcnioo
flotor dr induooion
¡olm tCülrp)l3trl¡in¡oDm SlChp)t8$r/nlntodo¡ lo¡ dr¡¡r ¡otorr¡l0 -1C00 hp
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intr¡n¡uidr¡ ür brJo voltr.ir
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IrtIttturbinr grnmrdor¡
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dnrr rindg¡ttt nlor o lrool14 ¡0t63 s ¡¡¡llotor ¡lnom¡loo6 ¡olo¡8-t¡l polo¡
16 plo¡ o lr¡¡Condrn¡rdo¡r¡ rinoronl cos
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Diagrama Unifilar de la Indu¡tria en EstudioFigura 1 3.
97
Para reelizar eI estudio de corto-circuito 6e daben tener
en clrenta todos log motores asi sean rsincronicos, ya gucl
nos van a eportar para ,rr, .olao-circuito, erto se puede
hacer Eumando laE potenciaE de loE motorer y tomendo corno
un solo motor y se busca en lae tablaE 1ó, L7, 18, 19.
EE decir¡ para el transf fl I el grupo de motores l gurna
L44 Kva, nos ubicamoc en laE teblas y encontramoe gue
para un motor de 5O Hp a 1OOO Hp es igual s Sx,,d donde
x"d = Q.25 entsnceg!
144 Kva = x"d = O.75 Pr-r
Se aplica 1o miemo para lo:¡ otros motores es decir¡
TranEf {+ ? --- 6rupo de motores dog 235 Kva x',d =
O.75 Pu
Transf f+ 4 --- 6rupo de moteres cuatro 25O Kva --- x"d =
t1.75 Pu
Tranef lt 3 --- Brupo de motoree cinco 37O Kv¡ --- x"d E
O.75 Pu
Par¡ el Tranef {l 3 asumimoE una c¡rga totat que es = B4B
Kva donde x"d - 0.75 Pu.
Es neceeario referir todos lor¡ valorce de x a una migma
baEe tomando cono valoreE bager
Z nueva = Z dada x (Kv base viejo /Rv base nuevo)
x (pot beEe nueva / pat bage vieja)
Una potencia 1OOO Kva y un voltaje de 34,5 Kv
P base = 1OOO Kva
V base = 34.5 Kv
?B
5e calcula Xcc que aporta Ia red de EIÍCALI
Xcc = Pot beEe / Pot cc = 1OOO Kva / 47A.OF l"lva
= O.OO21 Pu
Se calculan la¡ Z nuevas
Para el traneformador lt I2
Z nueva del Tl - O.O2l x (34,5 Kv /34.5 Kv l x
(IOQO Kva /3OO Kva)
= 0.042 Pu2
Z nueva del 61.11 É O.75 x (22O volt /22o volt ) x
(IOOO Kva /L44 Kva)
= S.2OB Pu
Para el tranEformador fl 22
Z nueva del TZ = O.OS x (34.5 Kv /34.5 Kv) x
(1(¡OO Kva /5OO Kva)
= O.1 Pu2
Z nueva del 6l'12 - O.75 x (22O volt /22O vol,t ) x
(IOOO Kva /2]J3 Kva)
= 5.1915 Pu
Para el transformador ll S
Z nueva del TB = O.O57 Pu2
Z nueva del 61,15 = O.73 x (34.5 Kv /34.5 Kv) x
(IOOO Kva /848 Kva)
= 0.8€}44 Pu
Fara el transformador * 42
Z nueva del T4 :¡ O.Oó x (34,5 Kv /34.5 Kv) x
( 1CrO0 Kva /4OO Kva )
99
Z nueva del T4 = O.15 Pu
Z nueva del Gl,l4 - O.75 x (44O volt /44O volt)(IOOO Kva / 23O Kva)
E 3.260? Pu
Para el transformador fl 52
Znueva del TS = O.O4 x (S4.5 Kv ./34.5 Kv) x
(1OOO Kva ./4OO Kva)
= Q.l Pu
Z nueva del El.'15 = O.75 x (44O volt /44O volt)(IOOO Kva /37Q Kva) t'
= 2.Q7 Pu
Se calculará el aporte que hace la empresa J & J para un
C.C. a niveles de tension de 34.5 Kv.
Vin= IPU
Ycc: O.OO2IPU
Xdt5=OJPU
xtt<lgm5
2.O24PU
Xdt4sO.lSPU
Xtgrn43.2604PU
Egn4
3=O,O57PU :O.l PU
X'bgm3 X"dgrr€g.r9r5PU0.egrcpu
Egn3
X<ftl:O.O42 PU
X"dgmt5.208PU
EemS em2 Egml
Figura 14. Diagrama unifilar referido e una ¡rj-ema base
ilr¡:r l) [lr¡,r¿¡¡1
8e esume una
aporte de la
falll en el
ernPresa para
roo
lado de S4.3 Kv¡r lr crlcula
un corto-circuito.
el
IPU o.43r PU
Figura 1 5. Diagrama equivalente IfIf = I Fu / 0.451 = 2.31?9 Pu
'If = 2.3199 Pu
Donde fbase = 1OOO Kva /I.73.2 x 34.5 Kv = 16.755 Amp
If = 2,31?? x 1ó.732 = 38.82 Amp
En caso de una falla la Icc = BOOCr + 38,82 Amp
Icc = 8OSB.B2 Amp, donde le aporte de J & J será de Sg.Bz
Amp prirnarios.
En el presente dieeFto se alimentaran 6 cargas del
transformador ll 3 es decir¡I
AA¡.¡.J
30KVA 30KVA
Diagrama unifilar nueve estacion
24t KVA
Figlrra 16.
1C)l
5e calculará Icc en las puntas ArBrErDrErFr6, para elcalculo de log interruptores de caja moldeada.
CalculamoE la x"d para las ó cargas
trarga 1 --->241 Kva Buscando en las tablas x"d = 3 x Q.?$
= t).75 Pur y se lleva a los valores base.2
Z carga 1 = O,73 x (44O /44A) x (1OOO Kva /Z4L Kva)
= $.112 Pur
Carga 2 --->?41 Kva --- xrrd s O.73 Pu
Z nueva = 3.112 Pu
Carga 3 ---'1276 Kva Buscando en las tablae x,'d o= O.?F x J2
Z carga nueva 3 = o'75 x (44o /44Q1 x (looo Rva /276 Kv¡)
= 2.7L74 Pu
Éarga 4 ---)3O Kva x"d =' O.752
Z carga nueve 4 = O.75 x (44O /4401 x (1r)OO Kva./SO Kva)
=25Pu
Carga 5 ---> 3O Kva x"d = O.75
Z carga nueva 5 = 25 Pu
trerga 6 ---> 3O Kva --- x"d = O.75
Z carga nueve 5 = 25 Pu
Se supondrá que ocurre una falla en A.
o.oe2t Pu
102
2.t27 Ptt 5.4rO9 PU O57PU 3.29t5 PU 5¿3 PU
o.884¡lPU
o.8B¡l¿t Pu
-25.039r tO pU
Figura 17. Diagramas equivalentes perr If en el punto A
Ifalla=Ibasexf"f
Ibase = IOOO Kva / 44Q - 1312.15 Amp
Ifalla = 1312.15 x 18.p52 Pr-r
- ZS6BB Amp
o.oo2r PU
oJ95 PU
$9lr 162 pu
6e
en
If al l¡ - 23.7 Kve
celcul¡ lo¡ aporter
algune de cl laE
tos
de lae 6 c¡rgeÉ en c¡go de f¡l la
Pt.|
Corgo 6
Corgo 5
iorgo 4
Corgd 3h
Corgo 2
Corgo I
Diagrama r,rnif ilar de
Referido a una rnigma
PU
la nueva
Base
25 PU
25 PU
E
D
c
Figr-rra 18. st.rbestacion
104
Aporte carga 1
de corriente s I Pu IS.LLZ - 0,32134 Pu
Aporte carga 2
de corriente - 1 Pu ./3,112 - O.32124 Pu
Aporte carga 3
de cerriente = I Pu /2.7L73 = 0.368 Pu
Aporte carga 4
de corriente = I Pu / 23 Pu = O,O4 Pu
Aporte carga 5
de corriente = I Pu / 23 Pu = O.O4 Pu
Aporte carga ó
de corriente = 1 Pu / 23 Pu = O.04 Pu
f" '" 18.057 - 0.32134 = L7.73L13ó Pu
f" s 17.7315ó x 1312.15 = 23266.2 Amp = ?3.3 Ka
A traves del interruptor C
f" = 18.0527 - O.321S4 - 17.7315é Pu
I" = 17.73136 x 1312.15 = 23266.2 Amp = 23.5 Ka
A traves del interruptor D
I " = 18. 0527 - O. O3éB '¡ 17 .68,47
I" = L7.6847 x 1312.15 = 23.2O4t97 = 25.? Ka
A traves del interruptor E = F - G
105
I" = lB.O5?7 -
I" = 18.CI127 x
Nota¡ Las f"cc
O.O4 = 18.01?7
1312.15 = 23ó35.3ó = 23.7
son simetricas.
Ka
2.9 ESFEtrIFICACION DE LOS INTERRUPTORES
La seleccion de un tinterruptor para un eistem¡ de
energia no depende golamente de la corriente qua pasa por
eI lntrruptor en laE condicione¡¡ normales de
funcionamiento sino tambien de la corriente maxima y qLre
ha de roportar rnomentaneamente, y de la corriente que
puede tener que interrumpir. La funcion es conectar y
desconectar un circuito electricor Gtn carga nermal y en
condiciones de fal la.
2.9.1 Eepecificacion de loe interruptoreg de baja tension
2.9,1.1 Voltaje nominal: Es el voltaje no¡ninal de
operacion existente en :1 punto de instalacion del
interruptor. La tension nominal de serviclo de un aparato
de maniobra¡ rr Ia tension de referencia para euts d¡tos
ceracteristicos es decir la capacidad de ruptura (poder
de corte) de un interruptor o la clage de servfcio¡ y la
categoria de utilizacion de un arrancador.
LoE valoree normalizadog para las tensitrnes nominales de
los aparatoe se dan a continuación.
10ó
Tabla 2OA Valores normalizedoE de tension
I Corriente Continuai Voltaje
2460
110?20440ó607SC,
1200¡ 1500! 2400
i Corriente Alterna !
! Voltaje I
t?4lá0i 125', 22O! 3BO| 500i é60! 1000IIII
IIta
I,II
II
2.9.I.7 Voltaje maximo de operacionr Correspondn
voltaje maximo normal de operacion tolerable por
interruptor sin deterioro de sus caracterigticac.
al
eI
2.9.1.5 Corriente nominal ¡
la cual estan diselntados los
exceder 1a temperatura de
sus cor¡ponentes activos.
Es la capacidad continua para
contactoe del interruptor sin
elevacion limite que soporta
el valor Rl'lS
polo y en
2.?.1.4 trapacidad de corto-circuito¡ Hay dos v¡lores
Icc gue cicln asirnentricos y timetricos¡
de
A. Corriente de apertura simetrica¡
Ios componentee AC de corricnte en
inetante de la separacion.
F. Corríente de apertura agimetrica¡
de
el
Es
e1
Es el valor Rl"lS de
Ia
de
L07
corriente total en polo en eI instante de separación
los contactos, convencionalmente la capacidrd de
apertura de un interruptor se indic¡ en llVA.
?.9.1.S Capacidad de cierre: Este v¡lor caracteriza lacapacidad de interruptor para cerrar sue contactog contraIcc. Capacidad de cierre = 1.8 x Z l.lva cc eimetrico.
2.9 . L .6 Frccuenci¡: Clrando se
con frecuencia diferenteE de 50
importancia a la cargabilidad,
vida util de los contactog.
deeean utilizar en redes
y ó0 Hz hay gue prestarle
capacidad de corriente,
?.9.2 Seleccion de los interruptores: A contlnueciÉn se
calcularán interruptores A, Br C, Dr Fr G.
voltaje Nominal¡ El voltaje al cual van a trabajar loe
interruptores es de 44O voltios
interruptor
interruptor
interruptorinterruptorinterruptor
interruptor
44O voltiog
44O voltios
44O voltio¡
44O voltio¡
44O voltioE
44O voltioe
Voltaje Haximo de Operacion¡ Dado por el fabricantn.
corriente Nominal ¡ A la corrLente nominal Ee debe
108
multiplicar por un factor de seguridad de l.ZS.
Los serviciog individuales instaladoe en tableros deben
tener como medio de proteccion y desconexion
interruptores automaticos. su calculo Ee hace teniendo en
clrenta ¡ 1a capacidrd nominal del total izador ¡ EÉ! calcula
tomando corno base los Kva aprobados para el gervicio de
donde Ee obtiene la corrlente nomln¡l a la cual se le
aplica un factor de 1.25 regun las norrnali de EMCAL¡ para
instalaciones de eervicios de cnergia.
interruptor A: In = 1OOO Kva / (t.732 x 44O volt)
In ¡n 1312.2
1.25x In=1.25x1512.2
- 1á4O.2S Amp
interruptor Bt In = ?lL Kva / (L.73? x 44O volt)In = 3lá.23
1.25 x In=1.25x31ó.23
= 5?5.287$ Amp
interruptor C¡ In = 24L Kva / (L.732 x 44O volt)In - 31ó.23
1,?5x In=1.?5x316.25
= 3?5,2? Amp
interruptor D¡ In = 274 Kva / (L.Z3.? x 44O volt)
109
1.25 x
interruptor E¡ In = 39 Amp motor
2.O x 39 Amp = 78 Amp
De acuerdo a la Eeccion 43o - 32 de la norma zoso del
Icontec el dirposltivo de protoccion contra corto-circuito y falla a tierra del circuito ramal del motor,
deberá 6er capaz de loportar la corriente de arranque del
motor. Le proteccion requerida se considerará cumplida
cuando este dispositivo de proteccion tenga una capacidad
o ajuste que no exceda los valores dados en la table ll.
Dependiendo del codigo de1 motor Ee multiptica por un
factor, la corriente nominal pera el calculo del
conductor que aparecen en la tabla ?1, di.choe factpres
ogcilan entre 1r5 y 2rS,
interruptorF=G=E
Corriente de corto-circuito: Hay que eepecificar la
corriente de corto-circuito Eimetrica y aeimetrica, la
corriente de corto- circuito simetrica se calcurlo
anteriormenter para calcular Ia asimetrica 6e calcula en
forma prectica utilizando un factor de multiplicación de
: 1.6 para alta tension, 1.5 para valores menores a SOOO
volt, para interruptores de aire menores d óO0 volt el
In=
In=
3ó2.15
1.25 x
452.69
Amp
362. I 5
Amp
Uniwrsidad Auionomo da fttiünte
.\
110
factor de multiplicación eg de l.?9.
interruptor A¡ Icc simetrica = 23.7 Kva
Icc asirnetrica = 23.7 x 1.25
= 29.ó3 Ka
interruptor B¡ Icc Eimetrica = ZS.S Ka
Icc asimetrica = 23.S x l.ZS
= 29.13 Ka
interruptor tr¡ Icc simetrica = ZS.S Ka
Icc asimetrica = 23.3 x 1,25
= 2?.13 Ha
interruptor D¡ lcc simetrica - ZS.? Ka
Icc esirnetrice = 25.2 x 1.ZS
=2?KaNota¡ 5e toma la corriente de corto-circuito asimetrica y
te selecciona el interruptor por encima de dichacorriente de corto-circuito calculad¡ anteriormente.
Interruptor E = F * G ¡ fcc simetrica = ZS.7 Ka
Iec asimetrica E ZS.Z x l.ZF
29.ó3 Ha
En las tablag Ne' zL a zs 6e determinan lascaracteristicas de log interruptores a utilizar s¡egun
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¡rúl-
116
standares de fabricantes.
2.9.3 Pruebas a los interruptores automaticoe
Las pruebae para verificar lag caracteristicas de loE
interruptores inc Iuyen :
- Ensayos de prototipo
- Enaayos de rutina
2,9.S.1 LoE ensayos de prototipo incluyenr
A- Eliminación de los limites de aumento de la
temperatura (ver clausurla 8.22 de l¡ norma Icontec ?116)
B- Verificación de las propiedades dielectricag (ver
claursula €l.2.3 de la norma lcontec 2f 16)
c- Verificación de las capacidadee nominales de conexion
y de¡sconexion (ver clausula 8.2.4 de la norma lcontec
2116 )
D- Verificación de laE capacidadee para eoportar lacorriente de corto tiempo (ver cl¡usula B,Z.F de la norma
Icontec 211ó)
E- Verificación de Ia operación oec¡nica y de Iag
resigtencias mecanicas y electricas (ver claueule 9.2,6
de la normE Icontec ?f16)
F- Verificación del funcionamiento en sobrecarga (ver
clausula 8,?,7 de la norma lcontec 2116)
B- Verificación de las caracteristicas de disparo (ver
LL7
clausula 8.2.8 de la norma Icontec 3f1ó)
H- Verificación de reqlrisitos adicionales para
interruptores aurternaticos con fusiblee integradoe (si €rs
aplicable, ver claueula g de la norma Icontec ?1fó)
2,?.3,2 Lo¡ ensayos de rutina incluyenl
A- Ensayoc de operación mecanica (ver clausula B.S.l de
la norma lcentec 2116)
B- CalibraciÉn de desconectadores (ver clausula B.S.Z de
la norma lcontec ?LLb)
tr- Ensayos dielectricos (ver clauEula 8.3.3 de Ia norma
Icontec 21f6)
Los ensayoa prototipo deben h¡cerse en un interrlrptor
n¡aeetro si no se conviene otra cosa con el fabricante, el
cual debe estar en buenas condicione$¡
2.10 ESPECIFICACION DE EEUIPOS DE I.IEDICION
2,10.1 Especificacion de los voltimetreg¡ Us¡dos pare
medir volt¡je entre lineas o entre lineas y neutro.
?.10.1.1 Ex¡ctitud de medida¡ La clase de exactitud ve
indicada en la escala ee decir:
1.5 marca de clase para erroreg de indicación tomando
corno referencia la longitud de la escala,
119
1.3 marsa de clase para errores de indicación tomando como
referenci¡ el valor efectivo.
1.5 rnarca de clase pera errores de indicacion tomando
corno referencia eI valor fin¡l del rango.
?.10.L.2 Rangos de medicion¡ Loe valores finales det
intervalo de medicion de todo¡ log instrun¡entos ¡e han
fijado de acuerdo a una serie de valoreg: S¡ Z.S¡ 4¡ 6 y
loE valores que resulten de rnultiplicar dichoe nurneros
por lC¡ a una potencia de 10.
LoE voltajes se guminiEtran tembien con rango¡ de medida¡
de 11O y 5OO voltioe
2.1CI.1.3 Posicion de montaje¡ Lae propiedades de la clese
restrictiva ron varidae solamente pare la¡ posiciones
correapondientes a dichas marcas, las cuales son¡
vertical, horizontal, inclinada a ó0 grados,
2.10.? Seleccion de los voltirnetrost S:glrn el presente
ejemplo será¡
Rangoe de medicion¡ Debido a que el volt¡je a medir es de
44O voltios se escoje a un rango de O - 5OO voltiog,
Ex¡ctitud de medicion: La e'xactitud de loE in:¡trumentos
para tableros es de 1.5 el cual ee eI error maxÍmo de
indicacion (desviacion de medicien) es i 7.F voltiog.Poeicion de montaje¡ solo ee puede ro]a"r en posicion
Dcom EibJ;otxo
ÚlOJg0.rlUtú
LliJÚl
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0J1g
r¡l16
U.'llJu¡
.Ft
L0,+JU16
LrúU{JN16
ñorúF
120
vertical.
Nota¡ Eonsumo del voltimetro maximo eg de 5 V,A.
En la tabla 26 ge determinan las caracterieticas del
voltimetro a utilizar seglrn standaree de fabricantes.
2.11 ESPEC¡FICACION DE LAS AI'IPERII-IETROS
UsadoE pará medir la corriente secundarie.
2.11.1 Exactitud de medid¡¡ Idem al 2.10.2 voltimetros.
2.11.2 Rangos de medicion¡ Log valores finales del
intervelo de medicion de todo¡ los instrumentos s€r han
fijado de acuerdo a una serie de valoresr 1, 1.5, A.S¡ 4,
ór en el pedido debe indicarse la relacion de
transformacion y el valor final del rango de medicion.
2.LL.5 Corriente norninal¡ Para aquellos amperimetros que
trabajen con transformadores de corriente Ia corriente en
el secundario TC eg de 5 Arnp igual quc la corrlente que
circula por la bobina de corriente de loe amperimetros.
?.IL.4 Seleccion de loa anperj.metros¡ De acuerdo e elpresente ejemtrlo será:
Rangos de medicion¡ Debido a que la corriente secundaria
maxima en la linea es de 131? A¡np, eecojemos un rango de
121
(¡ 15OO Amp, para Ia medicion Ee necegita un TC el cual
se especificara mae adelante.
corriente nominal ¡ La exactitud de loE ingtrumentos Dara
tablrros correeponde a la clase 1.ñ la cual el error
maximo de indicacion (desviaclon de medicion) eE + SO Amp
Posicion de montajer solo se puede montar en f,osicionvertical ,
Nota¡ Tiene un cc¡ngLuno maximo de 1 v,A. En la tabl a 27 se
determinan las caracteristic¡s de amperimetro a utilizar
segun standares de fabricane.
2.LL.5 Ecpecificacion de los trangformadores de corriente
de baja tension: De acuerdo a lo mencionado en el
capitulo 2.4.1.1 sobre la especificacion de los
transformadores de corriente seleccionemog para los
amperimetroe de la gubestacion de baja tengion.
2'11.ó seleccion de log transformadores de corriente pare
baja tengion: tengion nornínal = 44O voltiosPresicion ¡ Seglrn f .*" normas de EHCALI para
transformadores de corriente para medida en baja tengion
rnenor a óoc¡ voltios la precision gerá o.s norma I.E.c¡ y
0.é nor.na ANSI r Bñ cl presente ejemplo el voltaje es
rnenor de 6OO volt por lo clral Ia presicion sera de O.F.
Potencia nominal (cargabilidad): para determinar Ia
cargabilidad es solo sumar el conÉ;umo propio de la bobina
L?2
del cosenofimetror y lasde corriente del amperimetro.
perdidas en el conductor.
Perdidag V.A. linea =
V.A. amperimetro =
V.A. cosenofimetro =
2.O33 V.A
1V.A
3 V.A
ó.o53 V.A
Relacion de transformacion¡ Tene¡no$ en et actual gistema
una corriente secundaria de 1312 Amp. como el del calcnlo
anterior.
LaE relaciones de transforamcion Éon! Loo/ zoo/ 4eo/ áoo/
lOO0./ 15OO/ 200CI/ 5 Amp. se debe tener en cuenta que el
TC trabaja entre un 5O7. y un 1OOZ ya que si trabaja per
debajo del 50% Ilevaria ¡ errorcs de medicion.
La relacion escojida eg de 1SOO/5 Amp.
Corriente termica¡ ó0 x I nominal primaria
Corri.ente dinamica: I Iimitada
Teneion de aislamiento¡ 50O volt
En la tabla 28 se determinan lag caracteristic¡g de losTC e utilizar en baja tenEion para alimentar equipo
auxiliar de medida.
?.11.7 Especificacion de los cogenofimetros: utilizadogpara medicion del factor de potencia en una gola
direccion en gisternas de corriente alterna monifasica.
2. l1 .7.L Exactitud medida: Idern a 2. 10. I de los
123
v(]l timetros.
?.11.7.7, Rango de medicion: El rango de medicion viene de
0.5 cap - I - CI,S indicativo,
2.11.7.3 Tension nominal¡ Tension a la cual ;e va e
conectar eI cosenofimetro dichas tenEioneg son¡ tlo, zzo.-
26O volt.
?.11.7,4: Frecuencis: ó0 Hz f reclrencia industrial.
2.11.7.3¡ rntenEidad nominal¡ corriente al cual trabaja
el cosenof imetro la In != 5 Ampr €rr decir conectada
atraves de un transfor¡nador de corriente.
2.11,8 seleccion det cogenofimetro¡ Exactitud de medida¡
La exactitud de IoE instrumentos pare tabrerog eE de l,sRango de medicion¡ O.S - 1 - O.s
Tension nominal z 26Q voltios
Frecuencia: óO Hz
I Nominal¡ 5 Amp
En la tabla 29 se determinan las carecteristicas del
cosenofimetro a utilizer segun gtandares de f¡bricantes.
El consLrmo propio por fase es de S V.A.
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L?7
2.L2 I"IEJORAMIETNCI DEL FACTOR DE POTENCIA
Cuando 6e proyectan inetalaciones puede con¡iderers€t quGr
loE consumidores de potencia rcactiva trabajan con un
factor de potencia medio de aproximademente O.7, l¡c
maquinas electrices y algunos etroE elementos coroo los
balstos elumbr¡do fluorecente demanda una componente de
reactiva.
Esto hace disminr-rir la potencia util de Ia ingt¡lacion
ademas con las perdidar por efecto joule se digminuye la
eficiencia y aumenta la caida de tenEion. Eete
inconveniernte 6e puede reducir o eli¡ninar con eI uso de
condens¡dores instaladoe en la proximidad de las carges,
el factor de potencia de una instalacion, dependiendc¡ de
su tamafio y ruts caracteristices se pueden corregir ya see
ugando motores gincronos que inyecten potcncia reactiva o
con un banco de condensadoree. El grado de compeneacion
de energia reactiva eg el resultdo de un calculo de
conveniencia economJ.ca, por otra parte siempre eE
conveniente reportar el factor de potencia con un valor
superior al minimo establecido en el contr¡to con la
compaPlia euministradora gue en el presnnte caso ee EMCALI
el cual exige un factor de O,89 con respecto e la
subdivision en varlas unidades o modulos¡
-Disposición dlstribuida¡ de menera que un condensador ¡e
instale actuando sobre cada carga For corregir
128
congideradaroente En rnuchos casog corfio la solucion ideal.
Eada condeneador Be inEtala Junto a la carge, tiene
inconvenientes de costo elvado cuando se trata de un
nurnero grande de cergas ya gt.re requiern una cantidad
considerable de condensadores y máy6r numero da elementos
en la instalscion.
-Dieposición por grupo! esta es la que roas sG usa en la
practica ya que permite equilibrar lag exlgencias
economicas, corno la utilizacion diEcret¡ de las
insta I ac iones .
-Disposición centralizada! Be instala solo un grupo de
condensadores a la entrada o punto de alimentacion de la
instalacionr GlE basicamente simplificada y en cierto modo
es equlvalente al anterior, conviene la utilizacion de la
conexion automatica,
Lag empreees suministradorag de energia electrica como
lot¡ usuarioE deben procurar pare une inet¡lacion deda,
obtener el maximo de potencia activa, si se trata dc una
instalacion nuevar su precio sera tanto ,nas clevado
cuanto menog sea el factor de potencia. A preverr ri r¡l
Fp es peque'llo; una potencia aparente mayor e6 decir
transf or¡nadoreg de rneyor geccion y proteccionets
previstas, aurnento de 1a potencia contratada con EMCALI
para unos levadog valoreg de funcionarniento.
De una ,nanera general aproximadam, se puede decir que el
costo total de una instalacion electrica nueva es
L29
inversamente poporcional aI Fp.
Cundo se trata de una in¡tal¡cion ya existente es decir
prevista para une determinada potencia aparente,
demuestra que proporcionara una potencia activa tanto
menor sea el Fp.
En resLrmen ei se diemj.nuye el Fp dirminuye el rendimiecnto
de la instalacion. En una instalacion ya realizada un
factor de potencia bajo implica aumento de las perdidas
por calentamiento en los conductoresr aumento de caida de
tension, subeetaciones en los receptores de energia 1o
que eignifica una desventajosa midificacion de 6uei
caFacteristicas de funcionamiento, aumento de precio de
la energia electrica recibida.
Lag ventajas de un elevado factor de potencia son¡
A- Facilita eI suminigtro de tension nominrl e los
aparatos receptores tales como motores, lamparas, etc.
B- l'lejora Ia regulacion de tension €rn transformedores,
mototres.
C* Dieminuye las perdidas por calentamiento en los
conductores de alimentacion.
D- Disminuye lae perdidae por calentamiento cn lo¡
tranEformadores,
E- Disminuye los costos de energia electrica por una de
estaE causar.
Drpfn B,bi'rn'tro
13c,
F- gi exirte penalizacion por bajo factor de potencia
E¡- 5i existe bonificacion por ectuar con elevado f¡ctor
de potencia.
2.1?.1 Especific¡cion del banco de condensadores¡ A
continuacion sc definen algunos conceptos relacionados
con los conden¡adores industrieles.
2.L2.2 Capacidad nominal ¡ Eg el concepto que define al
condenEador y egta referida a la temperetura de 2O grados
centigrados yr 6!ñ caso necesario e la tension noninal Un
y la frecu¡ncia nominal Fn.
2.12.3 Eoeficiente de Temperatura de Ia Capacidad (ac) ¡
Eg la variacion media de la capacid¡d, referida a I grado
kelvin, dentro de Lrn cierto margen de temperaturar tl a
t2 y deacuerdo con la expresionr
2 (c2 - cl)g E -F----
c (c2 + cl) (t2 - tl)
A causa de la dependencia de ac con la temperature, el
rnargen (t? - tl) dcebe elegirse guf icientemente pequFto.
2,.L2.4 Tension nominal Un¡ Es una tension continua o el
valor eficaz de una tensi.on sinusoidal a la frecuencia
nominal Fn. A partir de este valorr s€i calcula el
aislarniento U, el aislamiento de la armadura respecto a
t31
la carcasa. Estos valoreg deben elegirsc segun el valor
de eervicio mag desfavorable que puede preeentarÉe en log
borneg durante un lapso de tiempo muy largo.
?.1?.5 Tension de serie Ur¡ Es una tension dr aislamiento
normalieada para condensadoreg directamente conectado¡ a
las instalaciones indlrstrialee, la teneion de ¡ervicio
gue 6e permite de forma permanente as normalmente
euperior en 157. a la tension de gerie.
A continuación, en las tablaE dade¡ a continuacj.ón
se expresan Ia¡ tensiones nominales Un y las
correspondientes tensione¡ de eerie Ur de redee
electricas de corriente alterna de baja tension y
condengadoree.
Tabla Tensioneg nominales y teneiones de ¡erie p¡re redes
de baja tension.
Teneioneg no¡ninaleE Un lOO 125 2?O 38O 5OO - (voltios)
TenEines de serie Ur 125 25O 5BO 5OO 1OOO - (voltios)
Tabla Teneiones
tengion.
Tensionee Ur(Kv)
Tensione¡ maximasde aiElamiento
(Kv)
serie pere redee de media y alta
3 ó 10 13 20 ?5 30 43 60 110 ?20
16 22 28 s8 50 óO 70 ?S 140 183 395
2.L2,ó TenEion de creeta Us: Es el valor de creeta maximo
l5?
que se puede preeentar en un condenEador.
?.L2.7 Tension Limite Maxlma Ug: E¡ l¡ ten¡ion naxima de
servicio permanente, que difiere en las digtintas formas
conetructivas y aplicacic,nes y Fe indica prra estae.
Frecuentementer BLI valor dieminuye con la tcnperaturE.
2.12.8 Frecuencie de reconencia Fr: Ee la m¡ts baja
frecuencia Fare la que Ia reeietencia aperente deI
condenEador, ctrn tenEion sinusoidal, preaenta un v¡lor
minimo, En las descargesr el condengador ogcila con Ia
denominada frecuencia propie. Fe.
2.L2.9 IntenEidad nominal In: EE la cornponente dasfasada
90 grados en adelanto de la corriente, con la tension
nominal Un, con la capacidad nominal Cn v con la
frecuenÉia nominal Fn,
2.12.1O Potensia nominal On¡
roectiva es el producto.
Llamada t¡mbien potencia
Qn = Factor de faee x Un x In
Factor de faae = I para eigtemas monofasicos
L.732 p.ra gistemas trifaeicoe
2. L2. LL Potencia limite permanente CIg¡ EE Ia maxima
potencia admisible en servicio permanente.
?.1?.1? Energia
correspondientes
nominal tnl esta
nominal Wn¡
e la teneion
€lxpreÉa por
Ee Ia cantidad
nominal Un y e
Wn - OrS Cn Un
133
de energia
la capacidad
2.12.13 Fotencia de perdidar Pvr De un condensador
corriente alterna¡ GtB la petencia activa que absorve.
2.L2.L4 Factor de perdida tang alfa¡ Ee la relacion
entre la corri.ente actlva y l¡ corriente reactiva o entre
1" potenci.a activa y la potencia reactivar €i decir:
PvTang alfa
On
2.12.15 Resistencia de aislamiento Ri: E¡ la relacion
entre la tension de corriente continua aplicedo t y Ia
corriente que circula despues de cierto tiempo (6O seg).
Depende de la temaperatura, de la tengion y de1 tiempo
(ee toma corno temperatura de referencia, 20 grados
centigradoe ) ,
El producto
capacidad.
Si rve corno
d ie I ec trico .
la regigtencia de aislamiento y Ia
medida de Ia calidad del aielamiente
154
?.12.1ó Seleccic¡n de loE condeneadores: Hay dos metodos
pare calcular el banco de condensadores ptre eI
mejorarniento del factor de potencla, dichog metodoE lson!
el metodo matematico y el metodo por tablasr ambos
metodos son exectoe, tron la diferencia de que eI metodo
por tablas es firas rapido. A continuación se hallara el
banco de condensadores para el presente ejamplo en el
cual se aplicaran los dos metodoe.
2.L2.L7 Metodo matematico¡ EE necegario que den loE
valores tales colro voltaje, eorriente de carga y f¡ctor
de potencfa. Es decir valoreE pera loe cuales se pueda
construir el triangulo de potencia.
En el presente ejemplo tenemoE¡
S = 848 Kva
Fp=O.7=)O
V = 44O volt
=) $i = L.732 V
s
= 45r57 grados
x I calcurlamos I para poder hallar P y Q
€l48 KvaI e ---------- = a----€-- = 1112.7 Amp
L.732 x V L.732 (44O volt)
SecalculaPyGlp e L.732 V x I cos 0 = L,732(44O) (1f12.7) (cos 45.57)
P = 595.6 Kw
Q = 1.732 V x I sen Q = L,372(44O) (1LL2.71 (sen 43.57)
Gl = ót)5.59 KVAR
Iact = 112,7 Anp x cos 43.A7 = 778.89 Amp
135
Ireact = 1112.7 Amp x sen 45.57 = 794.65 Amp
lclact-Ireact
= 778.99 - 794.63
t = 111?.7 i45.57
El factor re debe corregir a O.Bg que €rs el minimo
exigido por EMCALT, Ee corregira e o.g pare no estar en
el minimo requerimiento,
Cos0=O.9O=)O=?5.84
P = L.732 V I coe O
p 5?S.é Kw! = ---- -- ¡B
L,732 V cos Y I.75.2 (440lcos ZS.B4
I - 8ó5.44 Amp
$ e L.732 I x V
= L.732 (440) (8ó5,44)
S = 659.6 Kva
Q = L.732 V I sen Q = L.732(44O) (865.44)sen ZS.B4
Q a 287.5 KV¡r
Los Q de log condcnradorels.
Bc-G¡-QT o,?
= ó05.59 Kvar - 2fJ7.5 Kva
Qc = 318.O9 Kvar
318.O9 KvarIc = -F---- ------ = .J 4L7,SE Amp
L.7s2 ( 44o )
fs = 774.89 - J 794.63 + ¿ 417,38
13ó
Is=865.45! -25.84
2.12.18 Metodo de tabl¡E¡ Por medio de tablas es mag
rapido y necesitamos eaber¡
P (Kw) actual
Ip actual
Ip deseado
Calculamo¡
Glc = P actual (Kw) x factor
5e busca en la tabla x el factor
Factor = {).S4 y la Pot (Kw) E SgS,ó Kw
Oc '= 593.á Kw x O.53ó
Qc = 318.17 Kvam
Los factores para el mejoran¡irnto del F.p ¡e dan en latabla 30.
5e debe censiderar los tipor constructivos exi¡tentes en
el ¡nercado esi como l¡E caracteriEttcas de loE eparatos
de conexion y proteccLon,
Tension nominal un - 44o voltr sagun tabla enterior es de
5OO volt
Tension de gerie Ur = 5OO volt
Tension de cresta = cada por el fabricantr
Tengion limite maxirno = dada por el fabricante
2. 13 trONDUtrTORES ELECTRICOS
f---------ll¡bl¡ J0 F¡cton¡ dr Corrxcim drl F¡cto¡ dr Potenci¡
lFMTOf, D€ ! TACT|IT D€ P|¡TETC¡T MSEAI'{I EI PORCETTATE
llilc¡ft(il! 00! 0l¡ gzi 83i 8r! 8¡! 8ór 87¡ 88i g9! 90! ili nt 93i tf ! I
l0 !0.902 !1.000 ll.olf i t.of it.00ó lt.ltz !l.tJ9 [.]ót it.l92 | 1,22 n,2t6 i1.278 :1.303 u.u7 it.Já9 u.foIt 10.95ó !0.9ó2 i0.988 ll.otf ! l.of ll.0óó it.oll !l.ll9 it,tfó it.l7f il.202 ! 1.23 !1.2t7 it.29l ¡t.J23 !1.3tt2 i0.89f i 0.92 ¡0.9fó i0.t72 !0.?90 !1.02ó !1.0il !t.07? !l,l0l !1.152 ! l.¡ó ll.lóó il.zll lt.2fg it.zgl !1.31t¡ ¡0.tt !0.87ú !0.902 i0.978 i0.9il !0.98 [.007 i1.033 ! 1,0ó !1.0J0 !l.uó il.lfl it.l7t !1.20t il.23t !t.2?lf !0.ó02 !0.8J1 !0.8ót 10.8t7 i0.9tJ ¡0.9¡9 i0.9óó !0.9?:l it.0tt ¡1.0{t [.07] !1.t03 I Lls !t.l¡f:1.19ó ! t.25J 10.7ó9 !0.791 !0.821 !0.8f7 i0.873 i0.89t i0.92ó i0.tt2 i0.97? !1.007 !1.051 !1.0¿J ! l.0g lt.tzf ll.ltó ! l.lló i 0.7¡ i 0.7t i0.78:l !0.808 i0.8Jt ! 0.86 !0.887 f0.915 ! o.tf i0.9óg !0.99ó tt.02f !l.0lt il.00t it.ll7 ¡l.ll17 !0.ó92 10.7t0 !0.7ff | 0.77 i0.79ó !0.822 !0.0f? i0.8ru i0.902 ! 0.9¡ ¡0.tJ8 !0.99ó il.0l3 il.0f7 lt.ott tt.ttt8 lo.alt !0.ó81 !0.707 !0.73J !0.7t7 i0,78t !0,817 i0.838 !0.8ót t0.09¡ !0.921 !0.9t9 !0.97ó ¡ l.0l tt.0l2 !1.0719 !0.ó18 !0.óff ! 0.ó7 i 0,ó9 i0.722 i0,lL !0.775 i0.80t !0.928 !0.8t6 i0.g0f !0.912 !0.939 !0.9t3 it.00l !t.01ó0 10.58f i 0.ól i0.ó5ó 10.óó2 i0.ó8ó i0.7tf ¡0.7{l i0.7ó7 !0.79f !0.822 | 0.81 !0.879 ¡0.90Í i0.?J9 t0.t7t !1.00ól !0,1f9 !0.tñ 10.ó01 i0.ó27 i0.ó53 i0.679 !0.70ó i0.732 !0.7t9 ¡0.707 t0.8lt i0.8f3 i o.gt !0.90t !0.93ó ! 0,tó2 io.¡lt !0.511 !0.3ó7 i0.t9J t0.619 ¡0.óft t0.ó72 i0.ó98 i0.72t !0.7t3 i0.781 i0.80? 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!0.13t ¡0.117 !0.185 i0.209 !0.231 i0.2ó2 i0.288 iO.Jlt !0.JfJ !0.171 !0.J?? !0.f2ó i 0.fó !0.092 i0.t2r77 i0,079 i0.l0t lo.tJl t0.t37 t0.t8J i0.209 i0.25ó i0.2ó2 i0.299 ¡0.J17 i0.3{l ¡0.315 ! 0.1 lo.lJf i0.f6ó i 0.,8 l0.0tJ 10.07t !0.103 !0.tJl !0.1t7 i0.lóJ | 0.21 !0.23ó i0.2óI i0.29t t0.319 !0.3t7 t0.37f i0.t0g t 0.lf ¡0.f779 i0.02ó ¡0.0J2 i 0.07 !0.t01 i0.t3l to.ltó i0.t83 i0.209 !0.2J6 i0.2óf ¡0.2?2 ! 0.32 i0.3f7 t0.3gt i0,fl3 i0.ff80 ! 0 !0.02ó 10.0f2 i0.078 !0.10f ! 0.1tr 30.1t7 i0.t8J | 0.21 !0.2J¡ i0.2óó ¡0.2tf !0.J21 i0.3Jt !0.J87 i0.f28t !......i 0 !0.0?ó !0.012 10.078 i0.l0f i0.l3l i0.lt7 i0.l8f t0.2t2 ! 0.2f i 0.2ó ¡0.??l !0.32t i0.5ól i0.3t82 !......1......i 0 !0.02ó ¡0.012 t0.078 i0.10! t0.tJl t0.l3g i0.l8t !0.2tf ¡0.2t2 !0.2ó9 !0.J0tr ¡0.tr3t !0.3ó,8J 1......!......!......1 0 i0.02ó 10.012 !0.079 ¡0.101 !0.1J2 i 0.lt ¡0.lgg i0.21ó i0.2ftr i0.277 !0.509 i0.3f:8l !,.....!......!......!......1 0 i0.02ó 10.01tr i0.07t i0.10ó i0.l3f !0.1ó2 ! 0.1? i0.217 i0.zil i0.293 !0.ilIt 1......!......!......!......!......t 0 !0.027 i0.05J ! 0.00 !0.100 !0.1Jó i0.lóf !0.lgl !0.22J !0.23t !0.298ó !......1......!......!......¡......!......i 0 !0.02ó i0.0JJ !0.081 t0.lot !0.137 i0.17ó io.lgt i 0.2tr t0.2ól87 !......!......!.....,!......!......!.....,!......i 0 !0.027 i0.0tt i0.00J !0.lll t0.lfl !0.1r2 i0.20f !0.?388 !......1......!......1,.....1......1......!......1......! 0 i0.02ó i0.01ó i0.008 !0'llJ i0.lff t0.l7l i0.21,$l 1......!...,..!......!......!......1......1.....,!......t......t 0 i0.028 10.0!t i0.08e !0.llt !0.lft i0.lS90 1......1......!......1......!......t......t......!......!......1......¡ 0 !0.028 t0.010 I 0.00 l0.tzt t0.ttitl 1......!......1......!......1......!......!.,....1......!......!......!......t 0 i 0.0t !0.0ól t0.091 !0.12:92 !......!......1......1......!......1,.....!.....,!......!......t......1......1......t 0 l0.0Jl i0.0ó3 i0.09:tJ !......!......1......1......1......1......1......t......!......!......1......1......1......1 0 l0.0JZ 10.0ü9f ! . . . . . . ! . . . . . . ! . . . . . . ! . . . . . . | . . . . . . | . . . . . . t . . . . . . | . . . . . . | . . . . . . ! . . . . . . | . . . . . . | . . . . . . t . . . . . . ! . . . . . . ! 0 I O . 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100 I . . . . . . | . . . . . . I . . . . . . I . . . . . . | . . . . . . | . . . . . . ! . . . . . . | . . . . . . ! . . . . . . t . . . . . . t . . . . . . t . . . . . . t . . . . . . | . . . . . . t . . . . . . t . . . . ,
, ts8
En cualqurier ingtalacion electrica, los elementoE que
conducen la corriente electrica de la fucnte a les cargas
o que interconectan los eltmentoe de control ¡ llon los
conductoreg electricos, por otra parter por r¡zone¡ de
seguridad de Iog r¡iEnos conductores, norn¡lmente se
encuentran instalados dentro de canalizacione¡ electricas
de distlnta naturaleza y cuye aplicacion depende del tipo
de instalacion electrica de que ee trate.
D:sde el punto de vista de lls normas, log conductores ge
han identific¡do por un nurnero que corresponde a lo que
comunmente se conoce como el calibre y que generalmente
Ee sigue eI gistema americano de designacion AWG
(American Wire 6age) siendo el rnas gruego el numero 4/O.
Siguiendo en su ordnn 3/Or 2/Or L/Q, 1, 21 4t 6r B, 10,
L?, 14, 16, 1A y 20 que er el mar delgado usando en
instalacioneg electricag. Para conductorer¡ con un area
mayor del derignado co,no 4/O, Ee hace una designaclon que
esta en funcion de eu aree en pulgadas¡ páFe lo cual se
emplea una unidad denomineda el circular mil eicndo asi
como un conductor de 25O correspondera a aqual cuya
seccion sea de ZSC!,OOO GH, y asi eucesivemente,
5e denomina circular mil a la seccion de un circulo que
tiene un diametro de un milesimo de pulgada (O.OOI pulg)
o en forma aproximada lmm - 2OOO Cl"l.
Los conductores se aiEl¡b¡n con hule,
comercialmente como tipo Rr actualmente
conociendose
se fabrican
159
aiglanteg de tipo termoplagtico (T) con digtintas
denominaciones comercialeg, 6€rgun el tipo defabricante,
eiendo lor mas conocidoc por ser a prueba de agua entre
otras propiedadee los siguienteg¡ tipo Tw, vinanel 90Or
vlnanel nylon, vulcanel Ep, vulcanel xlP, THt¡fN, RUt{, TWDr
THW, PILC| V, RHH.
En le tabla 32 áparecen
en cobre y aluminio con
urno de el log.
calibree de log conductores
corrientes guc maneja c¡da
los
las
2.13.1 Numero de conductore¡ en un tubo conduit o en
ductes¡ Normalmente Ioe conductoreE en lae in¡talaciones
electricas Ee encuentran alojadoe y¡ sea cn tubo¡ conduit
o En atro tipo de canalfzacione¡. Como es sabido, Ioe
conductoreg estan limitados en ¡Lr capacidad de
conduccion de corriente por el calentarniento, debido a
las limitaciones de tipo termico.
Debido a eEtas re¡tricciones termica¡ el numero de
conductores dentro de un tubo conduit ge linita de menere
tal que permita un arreglo fisico de acuerdo a 1¡ seccion
del tubo conduit o de la canalizacion, facilitando sLr
alojamiento y manipulación durante la in¡talacion. Para
obtener la cantidad de aire necesaria pare disipar el
calor¡ sr debe establecer la relacion adecuada entre la
seccion del tubo y la de los condlrctoreg.
140
En la siguiente tabla se rnuestra comparativamente
capacidad de condutccion de corrientc con respocto
nurnero de conductore en un tubo conduii o conductos.
Tabla 31 Eapacidad de corricntc por nurnero de condutores
Numere de iCapac. de corrienteiCapac, de corrientelconductores!perm. Eñ condult en!perm. en ductos en t
iz17.i---i ---!---- -------!
la
al
I
4
7
?5
31
43
3
6
24
30
42
n¡ag
II
IIIItIIIIII¡IIIII
IIII
100
80
7CI
60
60
50
100
1()0
100
100
100
10{)
Log conductog ofrecen ventajas en comparacion con los
tubog conduit debido a que ofrecen mayc¡r espacio para
alojar conductore¡ y sc¡n mag facil dc alambrar egto en
sistem¡s menorer de diEtribucion en dondep pcrr un mismo
ducto Ée pueden tener cfrcuito¡ multlplee, ofrnciendo
ade¡n¡s ventajas de ser facil de alambrar, tenirndose un
mejor aprovechamiento de la capacidad conductiva de Io¡E
conductores al tener mejor disipacion de calor.
Tienen I a desverntaj ¡ de que requieren de rnayor
mantenimiento,
2,L3.2 Facter de correccion por aumento de temperatura
lrDlr 38 o¡proidrd dr rntmlo¡ dr lo¡ rlrrlor¡ dr oolm rl¡hdor
Crlroldrd rn uDr¡io¡ tr lo¡ rl¡,$r¡ dr colrr ri¡l¡do¡.to m¡ dr t¡r¡ oonü¡cto¡r¡ o orbh¡ tor ü¡ot¡r, l¡¡rü¡ 0n un¡ t¡mrrrtulrubirntr dr 3l C (lt F)
Bilgr DE tElpEnilüt DEt cotDt ctü
¡tf0
üctl
6tc(f{t t)
?tc(t67 t)
0tc(tft F)
9CC
(tt{ f}ttc c
(mt t)t3t c
(et? f)¡tc
(8r¿ F)
$c3(488 t)
l¡Do
,lH"ltpo
,[[r$ilil|
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rlc lll lfi lfi i¡f llt llt ilt
ilr ilt ilt ilt ilt fil Nti ril
til Iil Íil til tfi üt tilaaaaaaaraaaa
aaaaaaaaaaaaaaa
til ilr tft fit fit ilt Iil
aaaaaaata
ata
aaaaaa
ata,aa
iffi ilt üt tfr tit
f8t,0tt¡á
?3tttfaa,traaaa
aaaaaa,aattaaaa
ttaaraaaaaaaaa,
L42
ambiente¡ Para el calculo del conductor a utilizar en un
die¡ffo electrico, el cual en algun punto donde la
tenperatura ambiente sea ,n¡yor o igual a 4O, ¡e debe
afcctar por un factor dl correccion por aumento dc
temperatLrrá.
E¡te factor de correccion pcrr aurnÉnto de trmperatura se
debe como habi.amos dicho a las limitacioneg que se
prescntan para dicipacion de calor. En la tabla 33 se
muestra el porcentaje de cepacidad de conduccion de
corriente respecto al aumento de l¡ temperatura ¡mbiente,
2.L4 CALCULO DE LOS ALITIENTADORES¡
3.14.1 Alimentadores a trblero¡ de control de potencia:
Cuando se alimenta un tabLero de control de potencia, la
capacidad de conduccion de log conductoree debe ler
al menog 125 % veccr la corrlente nomlnal del
tran¡formador o tran¡formadoreg de los cualee reciben la
potencia pera distribuirla a di¡tintoe alimentadorcs o
bien a centros de control de motore¡.
2.L4.2 Alimentadores p¡ra rnotorag electricog¡ Cuendo se
alimenta a un motor en forma individual, la cepacidad de
conduccion de los conductoreg del circuito derfvado debe
ser almenos L237. de la corriente a plena carg¡ o nominal
del motor.
lrbl¡ 33 frotorr¡ dr oonooion prr¡ trrnerrt¡n¡ ilton¡ r 3CoC rn intrllon¡
lEllP.
NDil¡8I¡LE
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c.?ú
6,ltc.3g
f.6l
'':.
t.'lQ,I?
t.8¡0.ffc.3lC,?7
ü.69
ü.t9
144
2.14.3 Alimentadores para centrog de control de motoreg¡
Cuando Ee alimenta mas de un motor, la capecidad de
coduccion del conductor e:¡ la suna de 1.25 veces la
corriente a plena carga dcl motor meyor rnes la ¡urma de
IaE corriente¡ a plena carga del resto de motore¡.
I = 1.25TPc
Donde ¡
l'lpc
= corriente a
= corriente a
= corriente a
+ sumatoria IHPc
plena cerga en amperiosTpc
Flpc
Mpc
plena carga
plena crrge
del mayor notor
de otroe motores
?.L4.4 Ealculo de los conductor;e por caida de voltaje¡
El voltaje en los terminales de la carga e6 por lo
general menor que el voltaje de alimentacion, la
diferencia de voltaje entre esto¡ doE puntos se conoce
como " la caida de voltajc".
Las normas tecnicag pare ingtalaciones electricag
recomienda que la maxima caida de voltaje (deede la
alimentacion hasta Ia carga) no debe exceder al 8%, el 37.
te permite a log circuitoe derivado¡ (del tablero o
interrupter a la ¡allda para utilizacion) y el otro 27. Ee
permite al alimentador (de la alimentacion al tablero
145
principal ).
Para estar Eeguro de que lag caida¡ de voltaje no exceden
esoE valoreg eE necesario calcular las caidas de voltaje
en log circuitoe derivador y loE alimrntadorGE, En las
formulas gue se dan a continuacionr E€t cmplean la
siguiente nomenc latura,
I = corriente en amperion por coductor
Vf = voltaje entre faseE
Vn !¡ voltaje de linea o neutro
L = longitud del conductor en metros2
5 - Eeccion del conductor en mrn
Ef = caida de voltaje entre fasesr Bñ volt
87. = caida de voltaje an porciento
P = resi¡tividad del conductor
Sietena r¡onofágico
4LiET. = -------g x 1OOZ.
Vnlg
Sistema trifásico 3 hilos
2 x 1.732 LIEZ = ____f x 1OO7.
cVf
Sistena trifásico 4 hilo¡
2LIET,= ------px 1OOZ
sVn J
?,14.5
tenEion:
Potencia
Luego
t46
Seleccion de conductores a utilizar rn baja
Eonductor a tableros de control de potenciar
del transformador - lOOOKva
1OOQ KvaInominal - ---- --- E 1312 Amp
L.372 x 44O V
Iconductor !r 1.23 x 1312 - 1á4O Amp
Sagun la norma 2O5O del lcontec dice que pare calculo de
los circuitoe ramales para carga continua no debe Ber
rnayor del BOZ de la capacidad nominal del cj.rcuito.
Excepto cuando incluya loo dispoel.tivos de proteccion
contr¿ sobrecorrientee.
Ee aprobado pare funcionamiento continuo al lOO7. de Ia
capacidad de corriente.
Para alimentadoreE dice que los conductore¡ del
alimentador debe tcner suficiente capacidad de corriente
Fera suministrar la carga, cuando un alimentador sirve
cargas continuag o cualquier combinacion de cargar
continuas y o continues. Ni la capacidad nomin¡l del
dispositivo de sobrecorriente ni la capacidad de
corriente de los conductore¡ rera rnenor gue la cerge no
continua mas el L237. de las carga continua.
Excepto cuando el conjunto incluyendo loe dispositivoe de
proteccion contra sobrecorrlenteE de log alimentadoreg
sea aprobado paFa furncionar al 1OOZ de su cepecidad
nomlnal r ni Ia capacidad nominal de los conductores Eere
L47
rnÉnor que Ia gurna debido a que no se cclnoce coroo es la
trerga (continua o discontinua) tomaremos un factor de
seguridad del 1.25 de la corriente nominal teniendo
presente que esto nor lleva a un eobre costo en el
conduc tor.
Debido a le gran capacidad de corriente que es neceeario
llevar pcrr fase. Els preciso hacerlo a traveg de varioE
conductores para una misma f¡se.
Es decir la magnitud de corriente que obtuvimog despues
de aplicar el factor de eeguridad lo dividimor entre el
nunero dn conductorer¡ que deternrinamog sea el apropiado
para eI presente dise¡lo.
Lo anterior ge hace neceEario puGls no existc un condurctor
norrnelizado capaz de conducir tal valor de corrienter ele
neceEario I levar varios conductoreg por fase, pLres
reeulta mucho mas economico, ademae de maniobrable que
utilizar conductores de mayor calibre.
1ó4Ct AmPII' cond. = ---- = 273133 Amp
6
Se puede entrar a calcular para 3r4 y S conductores por
fase y hacer un calculo economico de cual alternativa es
menog costosa.
El calibre de conductor a utilizar de acuerdo a
tablas normalizada por log fabricantes será¡
Ias
144
3OO MCl't - THI¡J.
Es de anotar que egtos calibres de conductoree 6e
calcularan corno digirnos al principior Én bacae a la
potencia total del transformador y no en base a la carga
que se instalara inicialmcnte.
El determinar el calibre del condlrctor a utilizar en baee
a la carga a inst¡lar tiene la desventeja que ern el
¡nomento de aumentar la carga hasta la capacidad nominal
del trangformador se hace nece¡ario aumentar er numero de
conductores por fage con la correspondiente dificultad
que esto ecarrea.
Se calclrlara para 3 y 6 conductoreE por fase.
El digeftador debe hacer un calculo economico de cual
aLternativa eg fnenoÉ cogtosa.
I cond = 1640 / 3 = 54ó.6 Amp
El conductor que naneja esta corriente segun la tabla 3?
gerá un 1OOO MCll - THW.
En el preeente digeFlo se tomera el conductor *
teniendo encuenta lo anterior mencionado.
EI area de los 6 conductoree se agu,ne cclmo Lrna
asumimog la corriente tot¡l por f¡se.
300 l'lcH
gola purs
2xLxIE7.= --f xLOA?.
SxVnL = 2O mtrs
f r 1512 mtrg2
$=152mm
I = 1/38
Vn = 254 volt
87. =
Nota ¡
_:_:_3:_:_::::---= ? r34 7. para 30O l"lCl,l1S2x254x58
En el caso que el porcentaje de
149
regulacion nos
permitidor sP
seccion eunque
hubiera dado por encima deI porcentaje
tendria qt-re escojer un coductor de rnayor
este pueda coducir la corriente calculada.
Conductores a maquinas de 241 KVA
24L KvaInominal = -----€ --= 31ó Amp
L.732 x O.44 Kv
I cond = 1,25 x 316 Amp = 595128 Amp
Se calculará para I y 5 conductoreg por fage.
Para un conducter por fage se utilizara un conductor
MCM y luego eI conductor a utilizar eerá¡
395.28I cond = ----,--¡E 131 ,ó Amp
3
En el presente diseño se utilizaran J conductoreE por
fage numerc, 1 AWG - THhl, teniendo encuenta el cogto de
laE alternativae,
Conductor a maquina de 27ó Kva
r nominar = ---1i:-:::-----r.7s? x or44 Kv
36?115 AmP
I cond = 1125 x 362115 * 45217 An1
Se calculará Fara I y 3 conductoree por fase, para un
coductor por fase se lrtilizara un coductor ft 7OO FICM
THW
150
45217 AnpI cond = -É---------= 15Or9 Amp
3
5e utilizaran 3 condlrctoreE por fase numero 1/O Ah¡E¡ - THW
teniendo en cuenta el costo de laE 2 alternativas.
CONDUCTORES A f'ICITORES DE 30 HP
r norninar = ----::-I::----- -= 59136 AmpL.732 x or44 Kv
A log conductores de un circuito r¡aral que alimenten un
solo motor tendra una c¡pasid¡d de corrientt no rnenor que
el 12SZ de le corrente nominal a plena carga del motor
sergun la seccion 430.?2 de la norma 2O5O del fcontec.
I norn = lr25 x 5?r3ó = 4?r7O Amp -) se utiliz¡ran I
conductor por faEe numero ó At¡lB - THW
Not¡¡ Log conductores calculadoe se alojaran en tubog
conduit, con un nunero rnaximo de coductoree por concuit
de acuerdo a la tabla 34 y Bu especificeción se deter¡nina
en log planos del proyecto.
2.15 CONDUCTOR NEUTRO
Para eI seleccionarniento del conductor nelrtro EHCALI r BS
claro Én decir que debe ser un calibre menor que los
conductores activog.
La norme 2O5O en el Art, 22(]-2? dice que l¡ cargá del
iT¡bl¡ 3f llur¡ro ¡¡riro dr conductorr¡ rn t¡¡¡ño¡ sacrci¡le¡ en ducto¡ o tubo¡
llunro r¡riro dr co¡ductore¡ rn condusto¡ o tubo¡C¡li!rr
Llz' i 3ll, i l, il-l/f.Í1-1/2.1 2, iz-lt?'i J. i3-t/2,i f. ! t. i
II
II
ItIII¡
t--!1u8effil | 7
il.2 lló AtEli ó
!1.ó uf At6li Ii2tunffit !Jtz.l ü0 Rt6l! I
i t2 I 20 i 35 ! t9 I 80 lll3 !17ó i i I i
i t0 i 17 !30 !il !ó8 i98 t$0 i I ! I
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i ¡ti it! illltll1ll
il i6 !8 '13
I
tf ¡i l7 !lt i
i3 ti ió tt0 liS tf ió !? !
r3 if it !8 ii------------ -----------i
1S?
neutro del alimentador sera el desequilibrio maximo de la
cerga determinada por esta seccion.
La cerge maxima del desequilibrio del neutro de un
alimentador sera la carga maxime conectada entre neutro y
cualesquiera de los conductores activo¡.
se exceptuan los sisternag de dos fasce de cinco hilos en
cuyo ca3o la carga asi calculada dc multtpricarEe por 1.4para un alimentador que Eirva cocinas dome¡ticag y
hornosr el desequilibrio de carga sera er 7e7. de la carga
entre condlrctores activos.
Para gistemas de corriente continua de s hiloE o de
corriente alterna monofalico, trifasice y dr cuatro hitoEy de dos faEes de cinco hitoe. Eie puede aplicer un F.D
del 7QZ a la corrinte de descquilibrio que Eea mayor de
?OQ Amp.
2.15.1 seleccion de condlrctor neutro¡ se debe ¡aber si
Ias cargas a instaler son eguilibradoE o Dor de eso
depende la seccion del cenductor neutro como Ee rnlnciono
an teriormen te.
Debido a que en el presente ejemplo en un sistama
trifasico equilibrado (pocas cargas nonofaslcas). para el
seleccionamiento del neutro tomaremos doe calibrrs por
debajo del conductor activo.
Conductor Neutro = 6 conductores S/O THt¡f en elalimentador A.
üÚlrltt.LoItllüLo+)UJTIcoU
{ctú
lú¡üco.r{Urú
Lúú¡-ot-l
o+Jcr[U
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r¡l[¡tro'rlUrfi
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oo>L'-l +J43u0lücLLoo+) +tUU)JIr3LLoouuürüEEaoLL!J¡'Fl .^{
úfüfJÜ
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o
co.rlncü+)
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úüLo+Ju3!úutflú
ü!nrúc¡U.'r I4rfi ü.rlLO0, +r+r -{UJrúuLLñ'.1ÜUt.nrú
T(ú
F
ülrlt6t-LottLo+,UJ
10coU
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tlfllc0.r{urú
Loo.oo
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L¡rúl!
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11
gu0lIt0o
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rú+JÉlo
c0.r{ücOJ
+J
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ulü!-o+,
=1lcüuoo
EL'!
liulfú ll.u..{ tl+J|J| trl'.{LO0J +¡+J ..1u3úuLLrú '.1ÜU@¡?
rú
-orúF
Conductor Neutro = productores l+ 3
C = D = tres conductores {f 3 THW
En las tablas 35, 36 y 37
caracteristicas de loE conductorea
el presente diseflo.
L37
THt¡l en el alimentador
sEr determlnan Ias
neutro ¡ utilizar en
En las tablas 35, 36, 37, 3B Be d¡terminan las
caracterieticas de log conductores a utiliz¡r É.rgun
standares de fabricantee.
2.L6 ]'IALLA DE PUESTA A TIERRA
Uno de los aepectog mas importantes para proteccion del
perconal es la de disponer de una buena proteccion contra
sobretenalones Bn la eubest¡cion, lo cnal se logra
mediante el disetto de una red (malla) edecuada, a la cual
Ee conectan los neuttros de los equriposr loe pararreyorr
lae eetructuras metalicas de los equipos y todas aquellae
partes metalic¡s de los equipos y todas aquellar partes
metalicae que estan al migmo potencial de tierra.
2,16.1 Caracteristicas de una malla de puesta a tierra:
Es importante que una mal la de puesta a tierra cumpla con
las siguientes funciones:
-Proporcionar un circutito de muy baja impedancia ¡rere la
circulación de las corrientes a tierra ya sea que E€r
deban ¡ una fal la de corto circuito o a la operación de
l58
L(n pararrayos.
-Evitar que durante la circulación de las corrientes a
tierra puedan produrcirse jdiferencias de potencial entre
distintos puntos de lac inEtalaciones electricas(dietintos de las partes vivas) ¡ que signifiquen un
peligro para el personal,
-Facilitar mediante el uso de relevadores l¡ eliminacionpronta de fallas e tierra.
-No presente calenta¡niento exce,sivo por el peso de las
corrientes de falla.
-Tenga una alta registencia a la corrogion,
2.1ó.2 corriente maxima tol¡rable por el cuerpo humano¡
segun estudiog realizados el cuerpo humano puede tolerar
corrientes un poco rnas altas a 2E cicloe/eeE, empicza a
percibir corrientes, cuando esta marca apoxinadamente Imiliamperio y entre 9 y 25 miliamperios puede causer
dolor y deficiencia dle control mugcurlar hasta el purnto
que hace casi imposible soltar un objeto energizado que
halla sido agarrado.
Para corrienteg rnas altas (5o a loo) miliamperioa puede
ocurrir la muerte debido a una condicion coronariaconocida como "fibrj.gacion ventricular", sin embargo una
persone puede aoportar corrientes mas altag gin causar
"fibrigacion ventricular" si Ia duracién es demaeiado
corta.
159
La eiguiente ecuacion recomendada por Ia IEEE st-d S??
19BE es basada en prutebas limitadae a S segundoe de
duracion.
t =0,11ó /t[Tb
donde¡ I = cerriente en amperiosb
t = duracion de lacorriente en segundoe
La ecuacion anterior quiere declr que el cuerpo humano
puede soportar Lrna corriente de r amperioe hasta por Lrnb
tiempo t segundos sin que Ee produecan daños
irreparables,
?-L6.2.L Voltaje de toque¡ Eg la diferencia de potencialque debe presentaree ¡ntre una nano y los pies de una
persüna perá poducir la maxima corrientc tolerable ( I )
Para eI calcurlo de la re¡istencia total de ros ""rlr*=
por loe cualeE ci.rcula I , rcr trata el pir corncr unb
electrodo €!n forma de plato, con une resistencia de spe
(resistencia entre el pie y el pto de dispersion) y se
despresian las resistenci¡s de contecto pera llegar e gLre
la resigtencia total del ramal egta dada por¡
R =ft +R /2
Donde¡ Rt
/2=
resigtencia del cuerpo en ohmios( IEEE recomienda 1OOO ohmiog)
reEistendia de log pies en paralelo
= 3PE
= resistividad del terreno
Ri
fs
Unr'cnrcod ,irrtor¡irrnu ir ftml
--_ 5': i13-J
1óO
Remplazando los valoreg recomendadoe ee obtiene:
R =1OO+1r5 rt
Teniendo encuent¡ que el volt¡je de toque E = fttt
I ycomot =O.'LL6/ 1,Et"n*ro"tbb
E = (10oo + lrsPr ) x Q.LL6/ \E=>tE = (116 a. or L7a fsl / rlt't
2.1ó.2.7 Voltaje de paso¡ Er la diferenci¡ de potencial
que debe presentar¡e de un pie a otro para producir la
maxima corriente tolerable ( I ).b
En el momento de produrcirse una falla, la corricnte en
forma muy aproximada hace eI recorrido que Ee muestre en
la figura enteriorr €:r decir la pereona cerce a. la
in¡talacion fallada¡ con loe pies abiertos (caminando)r
actua como un dfvisor de corriente capaz de soportar
solamente hasta I amperios.b
tomando a R * SPs y R = 1OOO tenemos¡fb
Rp=1OOO+6fs
Luego la tension de pa6o es igual a:
Ep = R . I Ep = (to0o + 6fs) (orttó//f,bb
1ó1
Ep=(11ó¡or'969al/l[TSiempre se dabe cumplir que E ( Ep
2.1ó,3 Resistividad del terreno y tierr¡ propiamente
dicha¡ Se llama tierra en general a lo¡ elementoe que
constituyen el terreno tale¡ collo arena, grave, arcilla,
etc. Para la determinación de la resistencia electrica de
los circuitog a tierra tiene importancia fundamental la
regiEtividad o 1a reEigtencia especifica del terreno que
se exprega en ohmioe - metro ( ohm - mt ).
Eeta resistencia especifica depende eEcencialmentn de loe
siguientes factoreel
a) Conetitucion o naturaleza del terrene
b) Humedad
c ) Temperatura
La siguiente tabla (de Rudenberg)
Fare diferentes tipos de terrenos,
TIPO DE TERRENOPantanoso o humedoArci I loeoArenoge humedoArenogos secoRocogo
¡nuegtr¡ Ia reei¡tividad
RESISTIVIDAD (OH1-4 - HT)50
100200
10003000 - 10.000
".L6.4 Electrodog¡ Son varillas
ma6 o nenos blandog y que sÍrven
humedas y por lo tanto con rnenor
que Be clavan en terrenos
pera encontrar zonaE tnas
re¡ietividad electrica.
162
Por regle general las varillas dehen estar espaciadas a
una digtancia rnayor que su largo y en puntos de alta
densidad de corriente tales corto area de perarrayost
neutro de transfor¡nadoreEr etc.
2.L6.5 Eonductoree¡ Loe conductores mag utilizados en Ia
construccion de mal lag de tierrag son loe de cobre duro y
serniduro por su alta resistencia mecanica, mejor
conductividad tanto electrica como termica y sobre todo
por ser altamente reEietentes a Ia corrosion.
?.L6.6 Calculo de Ia malla de tierra: Para efectuar el
calculo de Ia mal la de tierra re deben tener definidos
los siguientes puntosr
-Nivel de certo-circuito maximo en la subestacion
-Resietividad del terreno
-Resietivid¡d superf icial
-Tiempo de operacion de Ia proteccion principal
-Tiempo de operacion de la proteccion de respeldo (si la
hay )
-Temperratura del suelo
-Temperatlrra de Ia unionee
La IEEE (norma std EO de L?76) recominnda utilizar la
siguiente expreeion pare calcular eI aree minima del
conductor a utilizar en la construccion de la rnalla de
tierra.
1ó3
ft=Icc
If x fs --> lr5A=
r lloe 10 [ (rm - Ta) I\l l--------- + r J ./ 33e\l lzs++Ta I\LJ
Donde¡ A¡ geccion tr¡nsversal del conductor de cobre en
circular mls.
Icc; corriente de corto-circuito o da falla €rn
amperios.
fg¡ factor de seguridadr i€! recomiernda lrS
sr tiempo en segundor durante el cual la II falla(II ) circula.
fTm¡ temperatura maxima permisible en las unionee
de la malla en grados centigradoe (detrende de Ia calidad
y el tipo de les unioneg) ¡ pera uniones Eoldadae Tm = 45O
gradoe centigrados.
Ta: temperatura promedio del suelo Gln gradoe C (SO
grados centigrados valor practico experimental ) con
relacion e la seccion del cenductor de cobre la IEEE
recomienda los siguientes conductoree cotno minimo.
L/O para mal las con unionns soldadas
2/A pera mal la6 con uniones pernadas
2.L6,7 RegiEtencia de la mal la¡ Lr resistencia de Ia
malla ge determina mediante la sigulente exprelion:
R=P/4r+P/L Donde¡
164
R = resiEtencia de la mal la en ohmioe
p c resistividad del terreno en ohm - mt
L = longitud total del conductor de cobre
r = se determina igualando eI area totel de la malla con
la ecuacion del area del circulo.2
Area de malla = TÍ, r =) r = \¡[_\l ?r-
?TKm = L/2 Ln D lL6hd + Ll Ln t(3/41(s/6't u/B) (9/to). .etcl
El numero de factoreE entre parentesis del segundo
termino es 2 nenos que el numero de conductores en
perelelo a lo ancho de Ia gubestacion.
ftf = (ancho de la malla (mts)) / D + 1
M !a ( largo de la malla (mts) ) / D + I
K5 's L/ar (t/?h + Ll D+h + L/?D + 1/3D + ...etc. )
El nurnero total de terminos dentro del parernteele €'s
igual al numero (H) de conductoreE pareleloe a lo largo
de la subeEtacion.
En lae expregiones¡
D = Espaciamiento entre conductoreg de la malla (mte)
h = Profundidad de localizacion de la malla (mtE)
d = Diametro del conductor en metros
El factor Ki vari¡ entre LrZ y 2 dependiendo del tamaPto y
geometria de la malla. Se aplica quel
Si N < 7 Ki = (r.65 + O,L7Z . (N)
165
SiNlg Ki=2
2.1á.8 Longitud minima requerida de conductor para un
dise'lto seguro de La rnal la ¡ Inicialmente vimos que
eiempre se cumple que¡ Et { Ep pues3
r = radio de un circulo de area igual a la de la malla en
metrog.
En la expreeion, el primer termino corresponde a la
resistencia de un plato circular de area lgual aI terreno
en que e;ta ingtalada la malla.
El segundo termino adiciona un factor que tiene en cuenta
Iag diferencias entre el plato idializado y la
configuracion real.
Valores de resletencia rnaximas de mallas de tierra¡
Voltaje Nominat (Vn)
Vn < 34.$ Kv
34.5 { Vn ( 115 Kv
Vn > 115 Kv
?.16.8.1 PotencialeE de pero y de toque de la malla¡ Los
potencialee de toque y de peeo producidor For la malla
dependen de la geometriar carecterigticas y Eitio de
inetalacLon de la misma.
La IEEE para el calculo de estos potenciales establece
Iae siguientee expreeiones practicas:
166
E toque = Km Ki
E pase = Ks Ki
?
.P
T/L
T/L
Donde ¡
p = resistivided del terreno en ohm - mt¡
I = corrienteg maximas de fatla en amperios
l- = longitud total del conductor de la malla
Km y Kg = coeficientes de configuracion de la malla.(considera la geometria y caracterj.sticaE d: instalacion
de la malla)
Ki = factor de irregularidad, este relacionado con el
tameFlo de Ia red y se involucra para considerar Ia no
repeticion uniforme de la rcc presisamente por el tamapfo
de la n¡lla.
Los factoree Km y Hs se calculan con lae aiguientee
ex preeioner 3
Et = 11é + O.t74fs / JT y Ep = ttá + a.6?6fe / rFLuego r
La longitud minima requerida d: conductor para gerantizar
un dirello Eeguro resulta de igualar las tengiones de
toque maximo permirible y la presentada por Ia malla.
Km Ki PI./Lmin :a (11á + O. L74 Ps ) / y'E1
Lmin = Km Ki PI flf / (Ltó + o.L7a f slLa longitud de la malla calculada ali, mantiene elpotencial de toque y por conriguinnte el de paro dentro
de lirnites de seguridad para una deterninada
configuracion de la malla,
L67
En Ia medida en que L se i.ncremente, la seguridad BGr
aumenta, pues loe voltajes de toque y de paso que pueda
producir la m¡Ila dieminuyen.
En resumen el metodo de calculo de la mal la de tierra
conEiEte en un proceso iterativo tendiente a determlnar
Lrne configuración de condlrctoree dispuestos en forma talque !
a) Log voltajes de toque y de paso estan por debajo de
loe maximos tolerable¡ por eI cuerpo humano.
b) Oue la resietencia total de la malla este por debajo
de un valor deterrninado.
Por lo general al cumplirse una condicion se cumple la
otra.
ObgerveEe quc el metodo no involucra p¡ra nada las
conocidas verill¡s o electrodos de tierrar norñalmente
usadas en mallas de tierra, Esto qulere decir que con la
utilización de golo conductor es posible cumplir loe
objetivog de una malIa.
Sinembargo con el fin de Eegurar mejor el cumplimiento
del objetivo de Ltna mal la els practica normal usar
varil lag en puntos claves como pararrayosr
tr¡nsformadores de medida, transformadores de potencia.
2.L6.9 Calculo de la mal la a tierra¡ A continuaciónprocederernos al calculo de la mal la de tierra pera el
168
presente ejemplo.
Donde ¡
= FC¡ mt (reEistivid¡d del terreno)
= (resistividad de la grava)
Largo de la malla - 3rO mts
Ancho de la nalla = 3rO mts
Ta g 5O grados centigrados (temperatura ambiente maxima)
h = IrO mts (profundidad e la cual ge colocaran los
conductoreg )
I lcc= 237t)0 Amp (corriente de f al la del Ei:stema en la
subegtacion )
s = Or5 seg (tiempo de clarificacion de la falla)
Tm = 450 grados c. (temperatura nraxima permisible para
unioneg soldadas)
A) TamaFlo del conductor de tierra.
El tamaflo del condlrctor se determina apartir de la
siguiente relacion,
lrF Icc
log 10 Tm - Ta+1
?54 + Te
33xsA = 287691rs
El conductor
Capacidad de
300000 cMÉ__ =
árS CMlAmp
sera No. 3OO F|CM
transporte de corriente =
4ó156184 Amp > 296125 Amp (Icc)
1ó9
Se puede utili¡ar el cable No. SCIO t'lCH por que para
fundirse e6 necesario una corriente superior e 4áiooc)
Amperios.
B) Ealculo de la longitr-rd del conductor
Usando la formula de la IEEE - AO tenemos:
Km KI lcc. /fL=1é5 + Or25 *f
=
El nurnero de conductores en paralelo es igual a:
:::::_i:1_::: ., = _13__ * r = 4D lro
:::::-:::_:::: ., = _11__ * I = 4D 1rQ
El coeficiente Km se calcula de Ia siguirpnte expresion.7
Km = L/2 [Ln (lr0l/L6 x 1rO x O ]OZe67l +
L/Et-n(3/4) (5/é) l
Km = t).O265
Et coeficiente Ki ser calcula mediante la formule
siguiente.
Ki = 0165 + QrL72 x n = I'SSB
n = s numero de conductores en paralero en la malla,tomados en una misma direccion.
O!O2á5 x 11338 x SO x 29é.25 x OrZLmin = ------ a-- - ?Fr6á mts
165+O'25x3OOO
La longitud de Ia malla Eera de ?4 nts sin incluir lalongltud del cable de conexion desde la parte de loeequipos aterrizados hasta la malla ni la longitud de la
Uninnidod üutonomo dr 0rridmtr
Degm BrbLotero
170
váril Ia cooperwel l.
2,16,1O Ealculo de la reeistencia de la mal Ia¡ La
resistencia electrica de Ia malla de conexion a tierra se
puede calcular de la siguiente expresion.
R=P/4r+PlL r=ft = 50,/4x1,954 + 50/33.76 = 7.AA
p = regiEtividad del terreno - mt suelo organico
ft = resistencia de la mal la
r = radio del circulo con la rnisma erea ocupada por la
mal la
[ = longitud total del conductor enterrado en mts.
Ccrmo Ia resistencia de la nralta de tierra es rnayor al
valor normalizado de mallas de tierra para el nivel de
tension al cual corresponde, sE hace necesario realizar
un tratamiento especial del terreno, el cual en ultimeg
nos servira para reducir el valor de nuestra resigtenciapropia de la malla.
La resistividad del terreno en -mt del Euelo despueg
de efectuado el tratamiento de tierra fue de lS ( -mt).Luego:
15
,fG
15
2. L7 PRUTECCIONES ELECTRICAS¡
L7L
Las proteccioneg electricas en Lrn eigtema de potencia son
usadae para clasificar fallar en el rnenor tiempo poribley sacando de servicio el menor numero de ele¡nentos.
Esto produce necesarlamente un servicio electrico rnas
continuo y con mejores ceracteristicas tale¡ como voltajerner regulados, eliminacion o rapide de transitorioe etc.Limitando las pesibilidade¡ de daño en el equipo.se debe congiderar ar seleccionar lag proteccionclsr elcosto economico pare lograr un equilibrio entre lasnecesidades y loE recursos.
No eE de nueetro caso entrar a definir loe tipos de
proteccion€rs¡ solo mencionarermoE las clages de
protecciones electricas y que aplicebiided tienen en laLndustria.
2.L7.L Clases de proteccion:
?.L7.1,1 Proteccion de sobrecorrientes¡ La¡¡ reles de
sobrecorriente puedan ser de s tiposr rele de corrientedefinida, rele de corriente y tiempo definido, reles de
tiempo inverso.
7.L7.1.2 Proteccion de eobrecorrientee direccionalr Log
reles de sobrecorriente direccional e¡ el reledireccional de tierra.
L77
2.L7.1.3 Proteccion d I ferenc ia I
2.L7.1.4 Proteccion de dietancia
2. L7 .2 Proteccioneg en siEter¡a¡ industriales: A
continuación re preeentan los aepectos mas relevantre gue
deben conEiderarse en el tratamiento de lae preteccioners
electricaE en un gi¡tema induetrial ¡ hay equipos de
protecclon unitari¡ que son aquellos que eolamente
detectan fallas fuera de gus elementos.
Ejemplos de eete tipo de dispositivos son lo¡ reles
diferencialee, de presion, termicoe etc. Loe disposltivos
de proteccion no unitaria detnctan rapÍdamente fellas en
eI elernento al cual estan asignadoe, pero puede ver
fal las en purntos cercanes y de esta menere pueden actuar
como proteccion de respaldo.
Egtos pueden Ber releg de distancia y sobrecorrientes los
fueibl,es y dispositivo¡ de acclon dLrecta.
En 1a proteccion de eisternae indnstri¡les se utilizan
primord iat men te .
7.L7.2.1 ReIe de Eobrecorriente¡ Eg tambien ampliamente
utti I i zado en sisternae de potenc ia , I as curvas
caracteristicas a diferencia de loe futsibleg y
dispositivog de proteccion de accion directa son exactas
y no incluyen por lo tanto margenes de tolerancia.
cuando sea requerido Frevenir al rele de operacion en un
173
Eentido tse debe disponer de urn rele de gobrecorriente
direccional, esto ocurre en sisternas en anillo o con
varias fuentes de alimentación siendo este ultlno muy
comun en sistemals indugtriales ueadas pera clasificar
fal la corriente.
2,L7.2.2 FuEibles: Lag caracteristicas corriente - tiempo
de los fusibles generalmente se da con una region
I imitada por 2 cLrrvas¡ la inf erior indica el a¡inimo
tiempo para gue Ée produeca la fundiclon del elemento
protector y la superior que da el tiempo total pere gue
el arco se extinga.
En la coordinación de protecciones dlrbe tenerse encuenta
la tolerancia de daFto¡ usualmente 25% por d;bajo de la
curve inferior gue da el tiempo para el que debe
clarificaree una fal la antes de que el fueible Eea
debilitado y por lo tanto ceu6e etn otra oportunidad une
operacLon erronea.
2.L7.2,3 Dispositivos de accion directa en interruptoresde aire 'o de potencia: Como su nombre lo indica son
aquelloe que actuan directamente ¡obre los interruptoresde potencia y por 1o tanto no requÍeren bobinae de AC o
Dc pare dar dieparo' sion m¡s comunets egpecialmente pera
operar gobre interruptores de h¡sta 600 V, pero algunar
veces operan gobre interruptoreE de mayor voltaje y en
L74
estoÉ casos gon generalmente al imentadog por
tranEformadoreg de corriente.
Estos dispoeitivos pueden 6er operadoe porr
A. una armadura atraida por la fuerza electromagneticague produce la corriente de falla que fluye por una
bobina de disparo gerie.
B. una larnina bimetalica que actua por el calor generado
por la corriente de falIa.
LaE cLrrvag cerecteristicas de estoe disporitivoggeneralmente son el resultado de la union de curvas
instantaneas y les llem¡das de retardo largo o corto.
La corriente de arranque de loe diapogitivog de ret¡rdo
lagor eÉ ajtrsta normalmente en 80, lOO, 14O y 16Cr el
valor nominal. En Ios de retardo corto, lal celibracioneE
son de 5, 7.3 y 1O veces el v¡lor nominal.
?-L7-?'4 Dispositives de accion directa en interruptoresde caja moldeada¡ Este tipo de disporitivo es utilizadoen circuLtog de voltajes aun mas bajos y eunque de
caracterigticae gimilares a log anteri.oreg, presentan ladlferencia de que en este ce¡o er muy cclmun Iacombinacion de Lrna caracteristica termica y de Lrne de
disparo magnetico inrtantanero. De erta manera rrgarantiza operacion temporizada en gobrecorrientes
moderadas y operaciones inetanteneas en corrientes de
175
alta magnitud. La caracteristica termica eE ajustada en
fabricar pero normalmente la instantanea permite 6er
modificada en el campo.
El valor minimo de disparo de la curva tcmporizada es
j.nmodificable, pero el valor maximo depende del valornoninal seleccionado, En cambio, el valor maximo de lacurva instantanea es el misno prra todoE los valoresnominales, pero el mini¡no puede ajustarge.
Et tiempo de ctarificacÍón del arco es incluido aiempre,
tanto para la currva inetantanea co,no pera la tenporizada,
LaE curvas Eon dibujadag en multlplos de la corriente de
erranque de la bobina. Eada carecteristica posee un
limite superior y uno inferior para dar toleranci.a a las
variaciones inherentes al circuj.to magnetico.
EE conveniente tener en cuenta una tercera curve gu€l no
siempre se dibuja en la caracteristica y la cual esta por
debajo del limite inferior. Essta curva tiena en cuenta eI
efecto de inercia, por el cual el dispoeitivo puede
dispararse Ei una vez que ha arrancador no se reduce ta
corriente al Bo7. de la corriente de arranque en reles de
retardo largo y el 2Q% en los de retardo corto.
?.17.3 Esquemae de proteccionl
esquemas de proteccion de un
imposible, dada 1a infinidad de
pueden darse a cada situacion,
Dtfinir exact¡mente los
eistema electrico es
alternativas validas que
Sin embargo y teniendo
encuenta 1o anteriorr sG! ilustraran en este
algunos Elsguemas a nivel de guia que plreden
pare la proteccion de diferentes elementoe que
un sisterna de potencia.
L76
capitulo,adoptarse
conforman
cualquier esqutema de potenciaciones debe coneiderar Lrn
balance entre Ia parte tecnica y econemica, por Io que en
maquinaa pequeftas o elementos de poce irnportancie, no Ee
emplean dispositivoe Eofisticados de proteccion.
Las especificacloneE de los elementos que aqui se
utilizan ron coírunes en la red nacional y particularmente
en la del siEtema del guroccidente colombiano. Este hecho
ein embargor no debe restarle generalidad al tratamiento
del tema,
?.L7.3.1 Proteccion de generadores¡ Hientrag mag
inportante Eea un generador para eI gsistema debe tenerEe
rneyor cuidado en la seleccion de sug protecciones.
Al definir eI esquema de proteccion del generador ;edebe tener en cuenta ademas de su importnncie y de su6
caracteriEtica¡ tecnicag como potencia, volteje y tipo,l¡s consideraclones de caracter economico.
5i se emplea un esquerma de proteccien muy completo Ee
tendra con toda seguridad al generader bien protegido
contra cualquier falla que se presente, pero eE posible
que al comparar el costo de la proteccion con el de toda
Ia egtacion generadora no Eea ju¡tificable,
L77
principalmente en unidades de tanalfos pequeltos.
Por 1o tanto ers necesario definir un esquma de proteccion
adecltado al tamaFlo de la maquina. De acuerdo a las normae
IEEE 242-L97á gobre proteccion de generadores y a le¡
eugerencias de casas fabricanteg tne recomiendan dos
esguernes pera la proteccion de generedoree.
A. Generadores haeta de 5 l'lva
Para generadores de estag potenciat Ee considera
necesario que dieponga de 3
-proteccion para fallas internag
-proteccion de respaldo para fallae externes mediante
reles de sobrecorriente con resstriccion de voltaje
-proteccion de potencia fnverEar Bi la turbina no tiene
una proteccion similar
-proteccion de fal Ia a tierra mediante un rele de
sobrecorrientes
-proteccion contra sobrecargas mediante rele de
temperatura
B. Beneredor€rs con petenciae mayoreg de 5 tlva
Este esquerna debe estar compuesto de:
-proteccion diferencial pare fallas intern¡s
-proteccion de falla a tierra medi¡nte rele de alta
impedancia
-proteccion de respaldo mediante rele de digtancia o de
eobrecorriente con restriccion de voltaje
L7A
-Froteccion de potencia inversa si 1a turbina no dispone
de una proteccion similar
-proteccion contra corrientee de secuencia negativa
-proteccion de perdida de excitación
-proteccion contra sobrecarga mediante rele de
temperatura
Las proteccJ.ones de sobrevoltaje y baje volt¡je, como lasde alta y baja frecuencia ge recorniendan pera unidades
grandes¡ re incluycn en el esguema trorno opcionales, lo
cual se indica con eI circulo punteado.
2.L7.5.2 Proteccion de traneformadores¡ La proteccion de
los traneformadores r€r hace tenlendo en cuenta Eu
potencia, voltaje, tipo de conexion a tierra y ubicacion
dentro del sigtema.
De acuerdo con estas caracteristicas se puedsn establecer
tres grupos de transformadoreg.
A. Auto transformador 22A/115/13.2 Kv
Estag maquinas deben incluir las eiguientes protecciones¡
-proteccion diferencial
-proteccion de gobrepresion
-proteccion termica
-preteccion de sobrecorriente para cada devanado
incluyendo el de compensacion si :re cárga
-indicación de bajo nivel de aceite
L79
B, Transforrnadoreg 11S/S5/13.2 Kv
Las protecciones Eon egcencialmente las misrnas gue lasenunclad¡e en el literal 6.3,2,1, teniendo en cuenta lasmodificaciones para las conslxionee de Ios reles de
gobrecorriente.
C, Transformadores de 33./15.2 l{v
Para eetos transfornadoreg no se justifica la instalaciónde reles diferenciales no de relee de eobrecorriente €rn
el lado de alts. Las demas protecciones gon como en loscasoÉ anteriores,
2.L7.3.4 Proteccion de lineas:gobrecorriente, de distanciagobrecorriente
De aclrerdo con el nivel de voltaje
se utilizan los siguientes €r¡quemas
La proteccion
y direccionalee
que presenta Ia linea
de proteccion.
de
de
A. Lineas de ?2Q Kv y 115 Kv
En este tipo de lineas debe utili¡arse les siguienteerelesr
-rele de digtancia
-rele direccional de sobrecorriente
-rele de cierre
-rele de recepción de seital portadore
cuando Ee trata de circuitos radialee, ros relesdireccionales de sobrecorriente pueden Eer reernplazadog
por reles de gobrecorriente.
B. Lineas de 33 Kv y 13.2 Kv
Este tipo de Iineag deben
sobrecorriente. Si se trate
se recomienda utilizar
sobrecorriente.
En circuitos radiales de lS.z
inc luir dentro del eEquerna
recierre.
lBO
protegeroe con reles de
dt* lineas en anillo a SS Kv
releg direccionales de
Kv y 33 Kv¡ BE recomienda
de proteccion, reles de
En toda obra de arnpliación
siguientes personas eI
representante Iegal que es
del diseflo o proyecto, el
fnterventor,
3.O MANE.TO DEL PROYECTO
industrial, participan las
duello de Ia obra o Eu
la industria nismar el autor
constructor de la obra y el
Las ernpresas tienen diferentes politicaE dependiendo
tambien del tamallo de la obra electrica a contratar.
Por ejemplo en una ebra pequefia el diseFtador del proyecto
puede ser el mis,no congtrurctor, el duefto de la obra hace
Ias veces de interventor o supervisor. En obres de mayor
envergadura es preferible que el dueflo de la obra
contrate el diseFfo, €laboración de planos,
especificaciones tecnicag¡ condieiones legales, en el
eetudio de factibilidrd con una firma consultore, con eI
fin de evaluar todas laE posibilidadeE alternativas,
definir el mejor diseFfo desde todog los puntos de vista.
Despues de eetor B€ produce a eolicitar cotizaciones o
abrir una licitación privada con el fin de eecojer Ia
rnej or of erta sobre los mismos parametros de diEeffo.
182
Paralel,o a egta gestionr el dueño de la obra debera
contratar log gervicios de interventoria con el fin de
garanti¡ar el cumplimiento de todas las especificaciones
tecnicaE del diee?to.
3.1 RESPONSABILIDAD DEL PROYECTISTA:
La capacidad del consultor debe ser funcion de la
magnitud y cornplej idad del proyecto.
El duelto de la obra debe tener una idea clara de la
magnítud del proyecto y ajustar sLr eleccion a un
cuidadoso egtudio de la hoja de vida de loE profesionales
aspiranteg.
Elegido el consultor, este y el duePto de la obra deben
estudiar y eEtablecer Ios fundamentos o parametros del
proyecto que constituyen los terminos de referencia.
La responsabilidad que tienen los proyectistag frente al
dueflo de la obra condurce necesariamente a concederles el
derecho a supervisar la ejecucion del diselfo sin que su
intervencion pudiese significar, una interferencia con la
furncion propia qlre le compete al interventor designado
para el control de la misma. La responsabilidad del
proyectieta debe estenderse no solo al tiempe que dure la
construccion (obra) gino e un termino prudencial una ve¡
entregada la obra.
contiene la vinculacion del proyectista durante la
183
eiecLicion de la obra con eI fin de que puede verificar lacorrecta ejecucion de sLr
oportunamente los cambios que
elaborar los diseffos y planos
cambios o adiciones a la obra,
proyecto y efec tuar
se coneideren necegarios y
correepondientee a dichos
3.? RESPONSABILIDAD DEL CONSTRUCTOR¡
Para egte contrato er dueño de la obra suminiEtrara elconstructor todos los planos y egpecificacioneg; algunas
veces tambien materiales y equipos y provec! todoe losrecursor neceearioE para el pago al constructor d lostrabajos que realiza.
-curnplimiento de las eepecificacioneE del proyecto en
cuanto e condiciones tecnicas del equipo, calidadpersonal calificador reelieacion tecnica del trabajo.
-informar y conseguir aprobación de cambios y/oadicionales a proyecto.
¡l condicioneg de tiempo del contrato
* seguridad de1 personar a cargo y de las condiciones de
trabajo en general pera todo el pereonal
f orden y aseo
3.t.1 Poliaas de cumplimiento¡ para garantizar elcumplimiento de las obligaciones del constructor, elduefio de 1a obra exige las polizas qLre considere
convenientes por elrecomendacisnes del
184
mando de Ia obra o de acuerdo con las
consu I tor ¡
3.2.1.1 Foliza de manejo del anticipo¡ por eI lOZ. del
anticipo y con vigencia del 5O al lOO7. del tiempo que
dure la obra.
3.?.1.2 Peliza de eetabilidad de la obra¡ por el 1oz. del
total del contrato y con vigencia de I aFlo de garantia de
Ia catidad de la obra
3'2.1.3 Poliza de cumplimiento det contrato¡ por el Le?. o
2c¡7. del valor totar der contrato con vigencia der tiempo
total de la obra pare garantizar el cumplimiento totat
del contrato en cuanto a tiempo de duración y condiciones
tecnicas contratadas.
3.2.1.4 PoIiza de reBponsabilidad civil¡ por un valorfiio determinado por los daftos que pueden ocacionar en eldesarrollo de la obra, esta poliza se exige cuando laobra e6 realizada dentro de las instalaciones del duePfo
gobre la propiedad.
3.?.1.5 Poliza contra todo riezgo¡ Eeta polize se exigepare garantizar el pago del dalto al equipo entregado alcontratista para una instalaciónr por ejemplo un
185
transformador. 5e asegura
equipo entregado en rnanejo.
por el total del costo del
3.?.1,ó Poliza de pago de preetaci.one,g¡ Por el LO7. del
v¡lor contrato y con una vigencia de 3 aifoe apartir de la
finaliaación de la obra, tiempo en que caduca toda
reclamación laboral,
3.?.? Entrega de le obra por parte del constructor¡ Es
indispensable la responsabilidad que concierne al
cosntrurctor por aquel lo que se relaciona con las
discrepanciae entre el proyecto y Ia obra, aei como lae
fallag de construccion externas vigibles o aparentes.
Esta responsabilidad, dada su naturaleza dcbe ceeár en el
momento de Ia aceptación de la obra por el duefto previa
la inspeccion detalleda que realiza permancntemente eI
personal tecnico del interventor durante el proceso
congtructivo y final, que debe hacerse une ve¿
determinada Ia obra pera etaborar el acta de recibo que
sevira para la liquidacion del contrato. La aceptrción de
la obra libera al conEtructor de la respon¡ebitidad en
curanto a la conformj.dad de la obra con el proyecto y e
lag fallas aparenteer elXternas o vieibles salvo que el
conetrurctor las haya ocultado deliberadamente.
En lo que se relaciona con las fal las de conetruccion que
no son detectables y que podrian aparecer y afectar la
186
egtabilidad de la obra en el tiempo, la responsebilidad
del constructor sr-rbsigte durante un periodo prudencial de
la puesta en Eervicio o en funcionamiento¡ periodo que
depende de las caracteristicas de cada obra Y qL(e s€r
establece en el rersp€tctivo contrato y que eI dueño de la
obra considera suficiente para la apreciacion de esta
claee de defectos de contruccion.
En tales casos la responsabilidad del constructor
consiste en generel en reperar lo¡ daltoe o defectos Por
eu cuenta y a su costa. Sinrmbargo si las fallas son de
tal magnitud que pueden imputarse a falta de idoneidad
del constructor para el fin propuesto, t*l duelto de Ia
obra puede solicitar la terminación del contrato
aplicando laE eanciones previetar ein el mismo de acuerdo
con Ia gravedad de las fallas encontrades. Naturalmente
es indiscutible tambÍen la responsabilided del
congtructor por la destruccion parcial o total de la obra
a ceutsa de defectos de construccion y en tal cáso el
dueffo de la obra ejercera IaE ¡ccioners correspondientes
previstas en el contato, respaldadag por la garantia de
eetabilidad de las obras.
Es indispengable la obligación del constructor de
advertir al dueño de Ia obrar For conducto del
interventor o directamente, las poribilidadae
deficienciaE gue Begun su criterio y apreci.acion en el
terreno, pueden tener los disefioa, planosr calldad de
T87
equipoE y/o naterieles ELrrninistradosr cuando tales
deficiencias puedan ger detectadas o apreciadas durante'
la ejecución de los trabajos.
Dicha responsabilidad cega si el dueflo de la obra le
ordena que continue ciñendose al proyecto sin ninguna
modificación o utilice los materialetr o equipos qure leguministre.
3.2.3 Responsabilidad del interventor¡ El intervnntor o
eupervilor de la obra puede ger el migmo dueFlo de Ia
obra¡ o el consultor encargado del disrllo de l¡ obra
(Froyectista) o puede ser contratede con una firma de
ingenierir independiente.
Et interventor o supervisor de una obra es eI
representante de la entidad contratante ante eI
contretista y sut funcioneg consisten principalmente en
hacor cunplir el objeto dcl contreto en log terminos y
condiciones estipuledas en el documento respclctivo.
Deeempeñar tareas cn las cualeg deba cumplir funcionee y
actividades espccificadas. Servir der intcrmcdiario entre
eI dueño de la obra y el con¡tructor en las gestlones que
deben realizarse directamente entre lrecontratantes.
partes
Por censiguiente Grn la geleccion del interventor deben
cumplirEe loE miemos requieitos que pera el consultor
encargado de los estudios y diseños, pero aplicados a l¡
188
actividad de la interventoria.
En principio el interventor ntr debe ser el mi:¡rno
proyectista de Ia obra por que el interventor debe tener
la mas absoluta libertad de detectar y Proponer ajuetes
yla cambios en eI proyecto durante el periodo de
ejecucion de las obras. Dichos ajustes y/o car¡biog
debidamente motivadog deberan someterlos a la
conEideracion del duelto de la obra el cual los diecutira
con el proyectista y determinara si 6on o no visibles.
La reeponsebilidad del interventor consiste en generalt
en controlar o verificar por nedios tecnicoa el e;tEdo y
desarrollo de los trabajtrs a fin de determinar si se
estan ejecutando de acuterdo a lag reglas de una buena
tecnica constructiva, segun el proyector con nateriales
adecurados y dentro de lag normas contractualeE pactada.
Et proceso norrnal de la eJecucion de Ia obra y Ia
necesidad de precisar retponsabilidades requiere que eI
interventor reuna Ioe conocimientots tecnicos y Ia
experiencia necesaria para el cabal cumplimiento de sLt6
funciones y se le doter de facultader¡ ¡uflcientes para
Fesolver en el migmo terreno y ¡in dcmora, las coneLrltae
o cambios que le propongan el constructor o ge deriven de
necesidades o exigencias de la miema obra.
Tal coÉa supone que el interventor egte cepacitador poF
sLr propia calidad y experinncie profesional y por estar
189
revestido dE atribuciones a autoriuarf con limitanciones
determinados cambios o modificaciones en 1a obra.
El interventor debe regolver dentro de determinados
alcanceg, las discrepancias que pudieran ertrgir entre el
cosntructor y el proyectista siempre que no afecten la
esencia del proyecto.
La necesidad de que el interventor tenga la facuttad de
¡olicitar determinadas diecrepanciag que pudieran
presentarEe entre el congtrrrctor y el proyectista, exige
eutr la funcion interventoria no se encomj.ende al
proyectista, Es necesario independizar y precisar Eug
funciones a f in de que no EEr preeente duda alguna ern
cuanto a 6us rerpectivas responÉabilidadcg dentro del
proceso de Ia construcclon.
La funcion del interventor no golo debe 6er tecnica
aportando aI proyecto su mejor capacidad profeoional eino
que ademas debe acturar como un conciliador entre el duefto
de Ia obra y el constructor.
Para concretEr aun mes la responsebilidad del interventor
se puede decir gue el la esta ligada totalmente al
cumplimiento de cada una de las funciones y actividades
basicag eeFfaladas en el respectivo contrato de servicio y
en las reglamentaciones que para tal fin exiEten ern las
entidades oficiales y que seria largo e improcedente
enumerar porque Ia mayoria de ustedes las conoce.
Univarsiffi .lltlononrc ¡i¡
190
3.2.4 Responsabilidad del duePto de la obra¡ -obtener las
mejores garantias de realización del proyecto
-aeignar respclnsabilidades y funcioneE
-evitar la adopci.on de solucionee apresuradas o de
cornpromieo, sin el debido conocimiento y estudio
-burscar el asesoramiento adeclrado y los medios fnasi
idoneos posibles
Por consiguiente es 6u responsabilidad¡
A. La eleccion del consultor para realLzar eI estudio.
Para ello debe tener lrna idea clara de la magnitud del
proyecto y adecuar su eleccion a baEe de un pormenorizado
analisis de los antecedentes profesionaleg de log
candidatos.
B. En la misma forma debe proceder pera la eleccion del
interventor.
C. La toma de decisiones pera escoger el tipo de contrato
que conviene emplear en la ejecucj.on de Ia obra.
D. La eleccion de constructor que si bien es clerto esta
Iimitada por el resultado de lag propuestae que se
reciben en Ia licitacion, sin ernbargor Ei se puede hacer
una eleccion previa eetableciendo condiciones y
requisitos eepeciales que I leven e que Eolamente
participen los constructoree que tienen I¡ experlencia
tecnica, operativa y financiera de acuerdo con la
magnitud y complejidad de la obra.
1?1
Durante la ejecucion del contrato de construccion
duePto de la obra es responsable de¡
-lag fallas o deficiencias del proyecto
-la demora en la entrega del mismo y de sus cambioE
modi ficac iones.
Es responrable de la provision oportuna y suficiente de
recursor para pagar al constructor las obras que sjecute.
De la dernora en la toma oportuna de deciriones, actitud
que lleva necesariamente a conflictos que perjudican la
realizacion de obras causando demora y sobrecogtos o lo
que es; rnas grave eI f racaso total.
3.3 REOUISITOS PARA LA PRESENTACION DE PROYECTOS DE REDES
ELECTRIEAS ANTE EMCALI
Todo proyecto de redes electricas presentado a EHEALI
para la aprobación debe cumplir con los eiguientes
requieftos minimo¡
3.3,1 Tamaito normal izado de los planos¡ loc tamaños
reglamentarios aceptados sonl
el
3.S.1.1 Planca
1óO x lOE cmts
134 x 1O2 cmts
tipo Al
- exteriorI
interior
L9?
3.3.1,? Plancha
1O5 x 8O cmtg -
?9 x 77 cntg -
tipo B:
exterior
interior
3.3.1.3 Plancha
ElO x 5?rS crnts -74 x 4915 cnts -
tipo Cr
exteriorinteric¡r
3.3.1.4 Ptancha
3215 x 4O cmts
4ár5 x 37 cmts -
tipo Dl
exterior
interior
3.3.1.5 Ptancha tipo E:
4Q x 26125 cmts - eliterior
3ó x 24125 cmts - interior
5.S.1.6 Ptencha tipo F¡
2ó125 x 2O cmts - exterior
22123 x 18 cmtE - interior
Log esquernes respectivos aperecen en los enexos numero
1r2r3
3.3.2 Rotule para identificacion del planor
debera llevar un rotulo que identifique asi:
Todo plano
3.3.2.1 Para planchas tipo ArBrC y D se usara el roturlo
193
de1 anexo No. 4
3.3.2.? Para planchas tipo E y F se usara el roturlo del
anexo No. 5
3.3,3 Eontenido¡ En general, si un proy€rcto contempla el
retiro de redes y la conetruccion de redes aereas y
Elrbterraneas cn alta y baja ten:¡ion deben presentarse
cuatro (4) juegos de planoe asil
3.3.3.1 Retiro de redes
3.3,3.2 DiEelto de redes en alta y baja tension
3.3.3.3 Perfil de las lineas en alta y baja tension
Si es el caeo (flecha de vanos muy pronunciada produci.da
por desniveles grandes)
3.S,3.4 Canalizacion y obra civil¡ Asi mismo se debera
adjuntar aI proyecto igualmenter
3.3,3.5 Flemorias del calcurlo de reden en baja tension
3,3.3.6 Memoriag de digeFlo necanico si se exije el
numeral 5.3.3,3
L94
3.3.3.7 Lista de materiales de todo eI proyecto
3.3.38 Excepciones¡
A. Si el proyecte contempla solo algunos elementos o
equipos que se retiran no debera presentar plano de
retiro de redes.
B. 5i el proyecto contempla algurnos pozos Eubterraneos
diseFladoE solo por dificultades de construccion ¡erea no
debera presentarse el plano deecrito en el nurneral
3.5.4 Eecalas¡ Las siguientes son lag eecalae aceptadae¡
3.3.4.1 Localización: 1¡ SOOO para redee urbanas1¡ ICIOOO pera redee rlrrales
3.3,4.2 Retira y disePto de redeg¡1¡ 1OOO para redeg urrbanag1¡ 2OOO para redes ruralee
3,5.4.3 Perfiles ¡ 1¡ 2OOO
3.3.4,4 Canalizacion: 1¡ 1OOO
3.3.4.5 Plantil la¡ I ¡ SCrO vertical1¡ 2OOO horizontel
3.3.5 convensiones¡ Las convensiones aparecen en el ancrxo
No. 6. trualqurier otra convencion no eEtipr_rlada queda a
195
criteriü del disellador siempre y cuando se coloque la
correspondencia respec tiva.
3.4 TRAMITES LEBALES PARA LA APROBACICIN DE PRCIYECTOS
ELECTRICOS ANTE EI"ICALI ¡
3.4.1 solicitud de datos basicos¡ Lr¡s datoe basicos gue
se solicit¡n son!
-nivel de corto-circuito en el pto de conexion de la red
-punto de conexion a la red
-tipo de servicio 1O a SCr
-carga maxima gue se pueda instalar
-otras condiciones adicionaler¡ inherentes al sitio o
tiempo en que EMCALI suministrara el eervicio.
-se debe determinar sobre el sitio de ubicación del
uguario, urbano o rural
-Ei el usuario ee rural r Br debe eolicitar concepto de
hidrorecursos que es determlnar si el usuarlo pegee
servicios de HZO y pouo septico.
-presentación del dieeño. Se deben presentar (4) cuatro
copias heliograficas mag
-si el proyecto no fute aprobado ee deben realizar las
correccioneg necesarias y preeentarlo nuevamente.
-presentar carta de contrato entre contratista y
contratador en original y cepia, ademas 2 copiae de la
lista de n¡ateriales valorizada y eoliciter nombramiento
L96
de un ingeniero interventor.
-se debe informar a interventoria Ia fecha de iniciacion
y termfnacion de los trahajos y el nombre del capataz que
dirigira le obra.
-durante el tiempo de la ejecucion de la obra EGr debe
hacer Ia eolicitud de gervicio, presentando los planos o
el plano aprobado¡ y ell recibo predial si Grs usuario
urbanor ri eE usuario rural se debe presentar un recibo
de se'rvici.og de un vecino.
-informar a interventoria sobre la terminacion de los
trabaj os.
-visita tecnica con el interventor a la obra para
comprobar gue la obra cumpla con loe requerimientos
basicos exigidos por "EMCALI"
-se deben cancelar los trabajos del numeral y precentar
cornprobante de pago al i.ngeniero interventor, si fuese
necesario realizar trabajos en la ILnea sin suspender eI
servicio.
-entregar materiales a utilizar en los trabajos en la
linea de eumLnistro si fuese necesario (cortacircuitoE
sin velas¡ perarrayos, conectoreg, alarnbre, rtc ) .
-hacer solicitud aI ingeniero interventor pera Ia
reviEien y la energizacion de los trabajoe.
-entregar medidor o medidores segun Eea el caso.
-en tregar vel as a urti I i zar
Nota¡ Los traniteE legales para la aprobación de
rq7
proyerctos electricos ante "EMCALI" se deben tramitar ante
las siguientea dependencias¡
-Departamento de planeación de energia
-€ieccion hidrorecursos
-Departanento de proyectoe Eeccion disePto
-Departamento de proyectos seccion inventaria
-Seccion red aerea
-Departamento de suecriptores eeccion nredidoreg
-Departamento de suscriptores geccion ingtalaciones
Loe anteriore¡E trarnites ante dichas oficinas pueden
sufrir variaci.ones deacuerdo a disposiciones de las
empre6a6 municipales de cal i "El"lCALI " .
BIBLIO6RAFIA
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distribucion, proteccion de eisternas electricos.
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studente edition, 1975
Anexo I TamaÍío reglamentarios de planchas
Drrnengrones en cms
t40-l
PLANCHA TIPO
PLANCHA TIPO F
Anexc ? 'I'arnañs reglernentarios de
Dirnengrones; eln cms
pl anchas
PLANCI{A TIPO A
80PI-ANCHA TIPO B
Anexc: 5 T'arnaña realamentarieg de planchas
Dimensroneg en cmg
52.5 'r
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Anexo 6 tonvenciones
O Poste secundario existenteM Linea baja tension eerea existente - f,f¡ conductor
faEe
O Pogte secundario proyectado
Linea baja teneion aerea proyectada - tt¡ conductorfase
Retenida directa
F-) Reteni.da con riel
t-------.--r Retenida pie de amigo
i+-{ Retenida poste a poste
Terminal
Corrido
Doble terminal
-5E- Puenteg existentes--t-i:- Purentes proyectados
tr Relevador de alumbrado publico
@] Celda fotoelectricaCruce aereo existente
Cruce aereo proyectado
C Unidad proyectada para colocar
R Unidad proyGrcteda para retirar
Acometida
DR Doble riend¡
TR Triple rienda
-+--+-
Pararrayos
fC Caja de conexion existente -3O x 3O x ó0 cmte
lr Caja de tiro exiEtente 45 x 45 x óO cmts
ln Camara de registro existente éO x BO x IOO cntrs
L Manhole de 2 vias existente¡.4. Manhole de 3 vias existentes
-¡ l'lanhole de 4 viae exigtenteeY
T Canara pera traneforrn¡dor (Boveda) existnnte
NxM.p Eanalizacion existente¡ N ductog de di¡metro M deI xJ-K
material P mae I ductos de diamqtrc¡ J de m¡terial K
[c Caja de conexion proyectada SO x Sr) x 6O cnts
fJr Caja de tiro proyectada 45 x 45 x 6O cmt¡
[n Carnara de registro proyectada óO x BO x IOO cnte
N Manhole de 2 vias proy€rctadoFI
¿\ Manhole de 3 vias proyectado.r\Y
Ü Camars pare transformador Froyectrda
t{xM-p tranalizacion proyectada¡ N ductoe de di¡notro r"t deI rg-x_
material P mqs I ductoE de diametro J de material Ko
Linea baja teneion aubterranea exi;tente
M-N Linea baja tengion subterrene¡ proyrctada:
conductror fase l"l, ducto de diemetro N
M:N- Linca alta teneion subterranea cxistcnter conductor
fase l"l, ducto de diametro N
M:l)!- Linea al ta tension subterranea proyectada ¡
conductor fase H, ducto de diametro N
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