proyecto instalaciones línea 2 metro de santo … y contrataciones...por la comisión t del grupo...

REPÚBLICA DOMINICANA METRO DE SANTO DOMINGO / SITRAM

ANEJO Nº 3

PROYECTO BÁSICO DE SUBESTACIONES A 1500 Vcc PARA LA AMPLIACIÓN DE LA LÍNEA 2 DEL METRO DE SANTO DOMINGO

PROYECTO BÁSICO DE SUBESTACIONES

ELÉCTRICAS A 1500 VCC PARA LA AMPLIACIÓN DE

LA LÍNEA 2 DEL METRO DE SANTO DOMINGO

ANEJO Nº 3

CÁLCULOS


ANEJO Nº 3

PROYECTO BÁSICO DE SUBESTACIONES A 1500 Vcc PARA LA AMPLIACIÓN DE LA LÍNEA 2 DEL METRO DE SANTO DOMINGO

INDICE

CÁLCULOS

1. CÁLCULO BÁSICO DE ALIMENTACIÓN DE TRACCIÓN....................................... 2

1.1 GENERALIDADES ............................................................................................................... 2

1.2 LIMITES ADMISIBLES ....................................................................................................... 3

2. CALCULO DE LA RED DE TIERRAS EN UNA SUBESTACIÓN TIPO. .................. 4

2.1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 4

2.2 NORMATIVA APLICABLE ................................................................................................ 4

2.3 NOCIONES DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA ..................................... 5

2.4 INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA DE UNA SUBESTACIÓN TIPO .......... 6

2.5 PARTES DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA ........................................... 7 2.5.1 El terreno ............................................................................................................................................. 8 2.5.2 Tomas de tierra .................................................................................................................................... 8 2.5.3 Línea principal de tierra .................................................................................................................... 11 2.5.4 Derivaciones de las líneas principales de tierra ................................................................................ 11 2.5.5 Conductores de protección ................................................................................................................ 12

2.6 DATOS DE PARTIDA ........................................................................................................ 12 2.6.1 Datos del terreno. .............................................................................................................................. 12 2.6.2 Intensidad de defecto y tiempo de corte. ........................................................................................... 12 2.6.3 Tiempo máximo de eliminación del defecto. .................................................................................... 13

2.7 CÁLCULO ............................................................................................................................ 13 2.7.1 Resumen de datos para el cálculo ..................................................................................................... 13 2.7.2 Cálculo de la resistencia de puesta a tierra máxima .......................................................................... 13 2.7.3 Cálculo de la intensidad de defecto generadora de tensiones de paso y de contacto ....................... 15 2.7.4 Tensiones de paso y de contacto máximas admisibles ..................................................................... 15 2.7.5 Comprobación de la validez de la red de tierras por tensión de paso máxima admisible ................ 16 2.7.6 Comprobación de la validez de la red de tierras por tensión de contacto máxima admisible .......... 17

2.8 CONCLUSIÓN ..................................................................................................................... 18

3. CÁLCULO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN. ........................................................ 20

3.1 PÉRDIDAS TÉRMICAS ..................................................................................................... 20

3.2 CAUDAL DE AIRE NECESARIO .................................................................................... 21

3.3 PRESIÓN ESTÁTICA REQUERIDA EN VENTILADOR ........................................... 23

3.4 VENTILADORES ................................................................................................................ 26


ANEJO Nº 3

PROYECTO BÁSICO DE SUBESTACIONES A1500 Vcc PARA LA AMPLIACIÓN DE LA LINEA 2 DEL METRO DE SANTO DOMINGO

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1. CÁLCULO BÁSICO DE ALIMENTACIÓN DE TRACCIÓN

1.1 GENERALIDADES

La definición y valoración de las obras que han de realizarse para el conjunto de las

instalaciones se basa en:

Alimentación a 1500 Vcc de la Línea.

Circulación de Trenes continuos (boa) de una unidad y composición MRM a 1500 Vcc.,

siendo M un coche Motor con cabina y R un coche Remolque intermedio sin cabina.

Dimensionamiento S-1, es decir, en el caso de que una subestación quede fuera de

servicio, las subestaciones colaterales deberán estar conectadas eléctricamente de

forma que el tramo eléctrico afectado siga prestando servicio en condiciones normales

de explotación.

Subestaciones configuradas en paralelo.

Subestaciones enterradas.

Condiciones de explotación previstas para los escenarios inicial y final.

Limitación de la caída de tensión en línea según las normas UNE-EN 50163 para la

tensión en catenaria y UNE-EN 50122 para la tensión carril - tierra.

Resultados del estudio de simulación de los diferentes escenarios propuestos para

hacer frente a la distribución y ubicación de las Subestaciones Eléctricas, que se

incluye en este Anejo.

Atendiendo a las citadas condiciones de diseño, la solución de alimentación de la Línea pasa

por:

Escenario inicial de explotación previsto, con 6 trenes MRM

Alimentación de tracción a 1500 Vcc y en paralelo, desde las subestaciones

ubicadas en la Estación 20 (F. Rosario - existente) y Estación 24.

Escenario final de explotación previsto, con 6 trenes MRM-MRM

Alimentación de tracción y en paralelo, desde las subestaciones ubicadas en la

Estación 20 (F. Rosario - existente), Estación 22 y Estación 24.


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1.2 LIMITES ADMISIBLES

A título enunciativo se enumeran los valores de potencia, corrientes, tensiones y caídas de

tensión que no deben ser sobrepasados.

EN SUBESTACIÓN Potencial nominal por grupo 3.000 KW Sobrecargas Admisibles con Clase de servicio VI según norma UNE-EN 60.146-1:

100% de la potencia nominal Permanente 150% de la potencia nominal durante 2 h. 300% de la potencia nominal durante 1 min.

12 Cables de positivo Cu (1 x 240 mm²) I. RMS 8.100 A 12 Cables de negativos Cu (1 x 240 mm²) I. RMS 8.100 A Retornos de juntas inductivas I. MED 12.000 A POR SECTOR 1 Disyuntor de protección I. MAX 15.000A (4.500 A de I nominal con regulación 9-15 KA) 6 Cables de positivo Cu (1 x 240 mm²) I. RMS 4.500 A Seccionador de línea I. MED 4.400 A Retorno en juntas inductivas I. MED 6.000 A/vía Caída de tensión máxima en negativo V. MAX (NEG) 120 V Caída de tensión máxima en positivo V. MAX (POS) 450 V Caída de tensión media total V. MED (TOT) 150 V Tensión mínima V. MIN. 1.050 V


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2. CALCULO DE LA RED DE TIERRAS EN UNA SUBESTACIÓN TIPO.

2.1 INTRODUCCIÓN

Las puestas a tierra se establecen principalmente como elemento de seguridad de las

personas y de las instalaciones, con el objeto de:

Limitar la tensión que, respecto a tierra, puedan presentar en un momento dado las

masas metálicas.

Asegurar la actuación de las protecciones.

Eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los materiales eléctricos

utilizados.

Las estaciones y otros recintos de Metro deben dotarse de instalaciones de puesta a tierra con

el objeto de impedir la aparición de diferencias de potencial peligrosas en el conjunto de las

instalaciones, edificios y superficies próximas del terreno y, al mismo tiempo, permitir el paso a

tierra de las corrientes de defecto o las de descarga de origen atmosférico. Para ello, la

resistencia de paso a tierra electrodo-terreno deberá ser lo menor posible para que en el caso

que se produzca una derivación se evacue a tierra la corriente de falta o de defecto.

El presente informe pretende recoger la disposición y características principales de estas

instalaciones de puesta a tierra para una estación tipo y una orientación para su cálculo y

ejecución.

2.2 NORMATIVA APLICABLE

Para la elaboración del presente documento se han tenido en cuenta todas las

especificaciones relativas a instalaciones de puesta a tierra contenidas en la siguiente

documentación:

Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales

Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación (RAT), aprobado por el Real

Decreto de 12.11.82 e Instrucciones Técnicas Complementarias (MIE-RAT),

aprobadas por Orden de 06.07.84 y su posterior modificación, Orden de 10.03.00, en

especial la MIE-RAT 13 “Instalaciones de Puesta a Tierra”.


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Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (RBT), aprobado por Decreto e

Instrucciones Técnicas Complementarias (ITC-BT), en especial la ITC-BT 18

“Instalaciones de Puesta a Tierra”.

Norma Tecnológica de la Edificación (NTE) para instalaciones.

Norma Europea EN - 50.122-1.

Método de Cálculo y Proyecto de Instalaciones de Puesta a Tierra para Centros de

Transformación conectados a Redes de Tercera Categoría de UNESA.

Guía sobre la Puesta a Tierra en las Subestaciones de Transformación, redactada

por la Comisión T del grupo de trabajo “Subestaciones” de ASINEL.

En cualquier caso, e independientemente de lo aquí indicado, durante la fase de obra se

deberán realizar los estudios de detalle correspondientes y, una vez terminada la instalación,

se deberá comprobar que las tensiones de paso y contacto para cada instalación están dentro

de los valores admisibles.

2.3 NOCIONES DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA

La instalación de puesta a tierra de un edificio o recinto se define como toda ligazón metálica

directa, sin fusibles, ni protección alguna, de sección suficiente, entre determinados elementos

o partes de una instalación y un electrodo o grupo de electrodos enterrados en el terreno, con

el objetivo de conseguir que no existan diferencias de potencial peligrosas entre las

instalaciones del edificio, ni en los equipos respecto del terreno y dejar pasar a tierra las

descargas de origen atmosférico o las corrientes de falta.

Las disposiciones de puesta a tierra pueden ser utilizadas a la vez o separadamente, por

razones de protección (PaT de Protección) o razones funcionales (PaT de Servicio - neutro),

según las prescripciones de la instalación.

Por Puesta a Tierra de Protección se entiende la instalación por medio de la cual se ponen a

tierra todos aquellos elementos que no están en tensión pero que pueden estar a

consecuencia de averías accidentales, descargas atmosféricas o sobretensiones. Suelen

emplearse en unión con dispositivos de protección contra las sobretensiones y dispositivos de

tensión de defecto.

Por Puesta a Tierra de Servicio se entiende la instalación por medio de la cual se ponen a

tierra todos aquellos elementos que lo requieran para un funcionamiento correcto y fiable:


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Neutros de los transformadores

Circuitos de los transformadores de medida.

Limitadores, descargadores, pararrayos.

Seccionadores de puesta a tierra.

2.4 INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA DE UNA SUBESTACIÓN TIPO

En el caso de una Subestación de tracción y centros de transformación de Metro de Santo

Domingo son necesarias por razones funcionales (PaT de Servicio), al conectarse el neutro

de sus transformadores de forma directa a tierra. Siendo para los circuitos del resto de

instalaciones de las estaciones la (PaT de Protección) por razones de protección.

A este respecto, la MIE – RAT 13 en su punto 6.3. Afirma que las puestas a tierra de

protección y de servicio de una instalación deben interconectarse, constituyendo una

instalación de tierra única, excepto para aquellas puestas a tierra que puedan presentar

tensiones peligrosas para las personas, bienes o instalaciones eléctricas.

Se presentan, por lo tanto, dos alternativas:

Ejecutar tomas de tierras independientes para cada instalación. En este caso, las

tomas de tierra deben estar lo suficientemente separadas entre sí para evitar la

transferencia de tensiones peligrosas de unas a otras, según lo indicado en la ITC –

BT 18.

Ejecutar una toma de tierra única, interconectando todas las instalaciones de puesta

a tierra. En este caso, se debe asegurar que no puedan presentarse tensiones

peligrosas para las personas, bienes o instalaciones eléctricas. Para ello, según

establece la ITC – BT 18 en su apartado 11, el valor de la resistencia de puesta a

tierra única será lo suficientemente baja para que se cumpla que en el caso de

evacuar el máximo valor previsto de la corriente de defecto a tierra (Id) en el centro

de transformación o subestación, el valor de la tensión de defecto (Vd = Id * Rt) sea

menor que la tensión de contacto máxima aplicada, definida en el punto 1.1 de la

MIE – RAT 13 del Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantía de Seguridad

en Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación.

En vista de las dificultades de ejecución que plantea la aplicación de la primera alternativa en

una subestación de Metro, donde en la mayoría de los casos sería muy difícil e incluso


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imposible respetar las distancias de separación necesarias para asegurar la independencia

eléctrica entre las diferentes tomas de tierra, se considera que la mejor solución para la

instalación de puestas a tierra en una Subestación tipo de Metro es la ejecución de una

toma de tierra única.

Por lo tanto, la instalación de puestas a tierra de una Subestación tipo de Metro constará de

una toma de tierra única, denominada en adelante “malla general de tierras”, a la que se

conectarán, a través de las líneas principales de tierra y de forma totalmente independiente,

todos los circuitos de puesta a tierra de la subestación.

2.5 PARTES DE LA INSTALACIÓN DE PUESTA A TIERRA

Todo sistema de puesta a tierra consta de las siguientes partes, citándolas en sentido

contrario a como circularía una corriente de defecto:

Terreno

Tomas de tierra

Líneas principales de tierra.

Derivaciones de las líneas principales de tierra.

Conductores de protección.

El conjunto de conductores, así como sus derivaciones y empalmes, que forman las diferentes

partes de las puestas a tierra, constituyen el circuito de puesta a tierra.


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2.5.1 El terreno

Es necesario conocer las características del terreno y por tanto, la resistividad en donde se va

a construir la estación para diseñar y valorar la puesta a tierra de una forma lo más eficaz y

rentable.

Esta resistencia es variable según la clase de terrenos pudiéndose calcular a través de un

medidor de tierras. De la resistencia de tierras depende el dimensionamiento de la instalación

de puestas a tierra.

En la tabla 1 de la MIE-RAT 13 se recogen valores de resistividad para distintas clases de

terreno.

2.5.2 Tomas de tierra

Se define como el elemento de unión entre el terreno y el circuito instalado en el interior del

edificio.


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El valor de la resistencia de la toma de tierra debe satisfacer las condiciones de protección o

de servicio de la instalación eléctrica.

Consta de:

Electrodos.

Líneas de enlace con tierra.

Puntos de puesta a tierra.

2.5.2.1 Electrodos

Son los establecidos con el fin de obtener la puesta a tierra.

Los tres tipos de electrodos que más se utilizan son:

Picas.

Placas.

Mallas.

Conductores enterrados.

Lo ideal es que la red de electrodos se coloque debajo de la cimentación del edificio, de forma

que pueda quedar protegida la unión electrodo-terreno de las variaciones climatológicas, de

las variaciones de humedad y de las posibles agresiones con máquinas o camiones si está en

zonas de tránsito.

Picas

Son electrodos artificiales cilíndricos que se introducen en el terreno de forma vertical (por lo

general).

El sistema de ejecución consiste en utilizar picas, colocando en la parte delantera una punta

de penetración de un material de gran dureza y en la parte final, un manguito de acoplamiento

y la sufridera sobre la que actuará la maza evitando que se deforme la pica.


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Placas delgadas enterradas

Son electrodos artificiales de forma rectangular o cuadrada que ofrecen una gran superficie de

contacto con el terreno en relación a su espesor.

Suelen ser de cobre, o de acero recubiertas de cobre, de al menos 2 mm de espesor para

garantizar un buen contacto y una buena conductividad, o de acero galvanizado de 2,5 mm de

espesor.

Mallas enterradas

Son electrodos artificiales formados por una retícula simétrica de perfiles de acero o carriles

de segundo uso unidos en sus extremos y cruces mediante soldadura y colocados en el fondo

de la excavación. La configuración se suele completar con picas clavadas profundamente a fin

de reducir las tensiones de paso y contacto. Permiten la obtención de bajas resistencias de

tierra.

Conductores enterrados horizontalmente

Es un electrodo artificial que consiste en colocar, horizontalmente, un cable, una pletina, unos

flejes, etc. desnudos en zanjas, debajo de la cimentación de los edificios o enterrados a una

profundidad suficiente.

Los materiales más utilizados son:

Cable de cobre macizo o cableado (35 mm2 de sección como mínimo).

Pletinas de cobre (35 mm2 de sección y 2 mm de espesor) o de acero galvanizado

(95 mm2 de sección).

Alambre de acero (200 mm2 de sección) recubierto con una capa de 6 mm

2 de cobre.

2.5.2.2 Líneas de enlace con tierra

Es la parte de la instalación que une los electrodos o conjunto de electrodos con los puntos de

puesta a tierra.


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2.5.2.3 Puntos de puesta a tierra

Son puntos situados fuera del suelo que sirven de unión entre la línea de enlace con tierra y la

línea principal de tierra.

Las instalaciones que lo precisen, dispondrán de un número suficiente de puntos de puesta a

tierra, convenientemente distribuidos, que estarán conectados al mismo electrodo o conjunto

de electrodos.

El punto de puesta a tierra estará constituido por un dispositivo de conexión (regleta, placa,

borne, etc.) que permita la unión entre los conductores de las líneas de enlace y principal de

tierra de forma que pueda, mediante útiles apropiados, separarse éstas, con el fin de poder

realizar la medida de la resistencia de tierra.

2.5.3 Línea principal de tierra

Es la parte del circuito de puesta a tierra que parte de un punto de puesta a tierra y conecta

con las derivaciones de la línea principal de tierra. Está formada por conductores de cobre o

acero galvanizado y se dimensiona para la máxima corriente de falta que se prevea, siendo

como mínimo de 16 mm2 para cable desnudo de cobre y de 50mm

2 para acero galvanizado en

caliente.

Las líneas se pueden establecer en las mismas canalizaciones que las líneas repartidoras. El

recorrido será lo más corto posible y sin cambios bruscos de dirección.

2.5.4 Derivaciones de las líneas principales de tierra

Son los conductores que unen la línea principal de tierra con los conductores de protección, o

se conectan directamente a las masas de los aparatos y elementos metálicos existentes en el

edificio.

Estos conductores serán de cobre y su sección será la indicada en la ITC - BT 18 del

Reglamento de Baja Tensión o se obtendrá por cálculo conforme a lo indicado en la Norma

UNE 20.460 – 5 - 54.


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2.5.5 Conductores de protección

Son los conductores de cobre encargados de unir eléctricamente las masas de los aparatos

eléctricos con las derivaciones de la línea principal de tierra con el fin de asegurar la

protección contra los contactos indirectos.

El dimensionamiento de los conductores se hace en función de la sección del conductor de

fase de la instalación que se va a proteger y que se resume en el siguiente cuadro:

Sección mínima de los

conductores de fase S (mm2)

Sección mínima de los conductores de

protección Sp (mm2)

S <16 SP= S

16 < S < 35 SP= 16

S > 35 SP= S/2

Si la aplicación de la tabla conduce a valores no normalizados, se han de utilizar conductores

que tengan la sección normalizada superior más próxima.

2.6 DATOS DE PARTIDA

2.6.1 Datos del terreno.

En función de las características del terreno y atendiendo a lo dispuesto en el RCE se ha

considerado para una estación tipo, una resistencia superficial del terreno de 150 ·m, valor

medio tipo de una tierra marga y arcillosa compacta.

2.6.2 Intensidad de defecto y tiempo de corte.

A partir de las condiciones de suministro de Compañía, se considera una intensidad de

defecto a tierra de 500 A. Este dato depende de las condiciones de suministro de energía

eléctrica por la Compañía Suministradora y de su posición respecto a la S/E de tracción.


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2.6.3 Tiempo máximo de eliminación del defecto.

La subestación está dotada de interruptor automático de acometida y relés indirectos de

sobreintensidad y homopolar. El tiempo máximo de desconexión, en caso de defecto a tierra

dentro de la subestación es de:

Disyuntor 85 ms

Rele homopolar 20 ms

Reles intermedios 80 ms

Total 185 ms

2.7 CÁLCULO

2.7.1 Resumen de datos para el cálculo

Tensión nominal 15kV

Intensidad de defecto a tierra 500A

Tiempo de despeje de la falta 0,185 s

Resistividad del terreno 150 ·m

Suelo de la subestación Terrazo

Resistividad superficial del terrazo 3000 ·m

Nivel de aislamiento considerado: 10Kv

2.7.2 Cálculo de la resistencia de puesta a tierra máxima

El diseño de la red de tierras se realizará en base al valor de la Resistencia de Puesta a Tierra

máximo que conforme a la reglamentación vigente permita implementar las instalaciones de

Puesta a Tierra de Metro de Madrid mediante una malla única.

Para cumplir rigurosamente la normativa vigente, únicamente se puede ejecutar una toma de

tierra única, interconectando todas las instalaciones de puesta a tierra, si se asegura que no

puedan presentarse tensiones peligrosas para las personas, bienes o instalaciones eléctricas.

Para ello, según establece la ITC – BT 18 en su apartado 1.1, el valor de la resistencia de


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puesta a tierra única (Rt) será lo suficientemente baja para que se cumpla que en el caso de

evacuar el máximo valor previsto de la corriente de defecto a tierra (Id) en el centro de

transformación, el valor de la tensión de defecto (Vd=Id*Rt) sea menor que la tensión de

contacto máxima aplicada (Vca).

La tensión de contacto máxima aplicada (Vca) conforme se define en el punto 1.1 de la MIE –

RAT 13 del Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales

Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación se calcula como:

V2,389185,0

72

t

KV

nca

donde:

K = 72 (para n = 1)

t = 0,185 s (correspondiente al tiempo de duración de la falta, obtenido a partir del

tiempo máximo de eliminación del defecto por las protecciones)

n = 1 (para t < 0,9 s)

Para el valor de la intensidad de defecto en la subestación eléctrica de tracción, se ha

considerado una intensidad de defecto aproximada de 500 A, según datos aportados por las

Compañías Eléctricas Suministradoras.

A partir de los valores anteriores la resistencia de puesta a tierra de la malla única se obtiene

conforme a la fórmula siguiente:

78,0500

2,389

d

cat

I

VR

Por lo tanto, independientemente de la configuración y características de la malla única

de puesta a tierra que se instale y del valor de resistividad del terreno en el que se

instale, la resistencia de esta puesta a tierra deberá ser siempre inferior a 0,78 Ω.

Una vez terminada la instalación, el Contratista deberá comprobar este valor y que las

tensiones de paso y contacto para la instalación están dentro de los valores admisibles.


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2.7.3 Cálculo de la intensidad de defecto generadora de tensiones de paso y de

contacto

Únicamente en el caso de que se produzca una falta a tierra en la zona de Alta Tensión de la

subestación eléctrica, se generarán tensiones de paso y de contacto como consecuencia de la

difusión de corriente al terreno.

El tipo de defecto más peligroso, el cual generará las intensidades más elevadas, es el

monofásico.

La intensidad de defecto en ese caso se puede calcular, según recomendaciones de UNESA,

como:

tn

dRR

U

I

3

Donde:

U = tensión compuesta de servicio (V)

Rn = resistencia del neutro del transformador de Compañía ()

Rt = resistencia de puesta a tierra de la instalación proyectada ()

Se estima que la línea de suministro a la S/E, alimentada desde dos transformadores de

Compañía, tiene una resistencia de neutro igual a 18.

Conocido este valor y la resistencia de puesta a tierra de la instalación, se puede calcular la

intensidad de defecto generadora de tensiones de paso y de contacto.

2.7.4 Tensiones de paso y de contacto máximas admisibles

Las tensiones de paso y de contacto generadas como consecuencia de faltas monofásicas

dentro de la instalación no superarán, en ningún caso, las máximas dadas por la MIE-RAT 13:


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Tensión de paso máxima:

1000

*61*

*10 s

nP

t

KE

Tensión de contacto máxima:

1000

*5.11* s

nP

t

KE

Donde:

t = duración de la falta a tierra (s)

K = 72 y n = 1 para t < 0.9 s

K = 78.5 y n = 0.18 para 0.9 s < t < 3 s

ρs = resistividad superficial del terreno (·m)

Teniendo en cuenta que, según se ha indicado, el tiempo máximo de eliminación de faltas

monofásicas es de 0,185 s y la resistividad de la capa superficial del terreno, de

hormigón/terrazo, es de ρs = 3000 ·m., entonces las tensiones máximas admisibles serán:

Tensión de paso máxima:

VEP 739461000

3000*61*

185,0

72*101

Tensión de contacto máxima:

VEP 21401000

3000*5,11*

185,0

721

2.7.5 Comprobación de la validez de la red de tierras por tensión de paso máxima

admisible

Cálculo de la máxima tensión de paso teórica

La ecuación para calcular la máxima tensión de paso previsible es la siguiente:


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L

IKKE d

ipp ***

Donde:

Id = corriente disipada a tierra a través de la malla (A)

L = longitud total de conductor enterrado (·m)

ρ = resistividad del terreno (m)

Kp = coeficiente que depende de la profundidad de la malla, la separación entre

conductores y el número de éstos

Ki = coeficiente de irregularidad que tiene en cuenta la desigual repartición de la

corriente que fluye de la malla al terreno

Comprobación de las tensiones.

Se comprobará que la tensión de paso teórica calculada es inferior a la máxima admisible

según la normativa MIE-RAT 13 (73.946 V)

2.7.6 Comprobación de la validez de la red de tierras por tensión de contacto máxima

admisible

Cálculo de la máxima tensión de contacto teórica.

La ecuación para calcular la máxima tensión de paso previsible es la siguiente:

L

IKKE d

imc ***

Donde:

Id= corriente disipada a tierra a través de la malla (A)

L = longitud total de conductor enterrado (m)

ρ = resistividad del terreno (·m)

Km = coeficiente que depende del diámetro del conductor, la profundidad de la malla,

la separación entre conductores y el número de éstos


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Ki = coeficiente de irregularidad que tiene en cuenta la desigual repartición de la

corriente que fluye de la malla al terreno

Comprobación de las tensiones

Se comprobará que la tensión de contacto teórica calculada es inferior a la máxima admisible

según la normativa MIE-RAT 13 (2.140 V).

2.8 CONCLUSIÓN

Esta especificación debe tomarse a título orientativo, ya que las instalaciones de puesta a

tierra se ejecutarán según las especificaciones técnicas vigentes en el momento de realización

de las obras.

De forma general, la elección e instalación de los materiales que aseguran la puesta a tierra

deberán ser tales que:

El valor de la resistencia de puesta a tierra única esté conforme con las normas de

protección y de funcionamiento de la instalación y se mantenga continuamente de

esta manera.

Las corrientes de defecto a tierra y las corrientes de fuga puedan circular sin peligro,

particularmente bajo el punto de vista de solicitaciones térmicas, termomecánicas y

electromecánicas.

La solidez o la protección mecánica sea asegurada en función de las condiciones

estimadas de influencias externas.

Las instalaciones descritas relativas a la red general de tierras serán realizadas por el

adjudicatario de la obra, por lo que, independientemente de lo aquí indicado, durante la fase

de obra el Adjudicatario deberá realizar los cálculos y estudios de detalle correspondientes.

Por lo tanto, independientemente de la configuración y características de la malla única de

puesta a tierra que se instale y del valor de resistividad del terreno en el que se instale, la

resistencia de esta puesta a tierra y las tensiones de paso y contacto deberán estar dentro de

los valores admisibles.


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Una vez terminada la instalación, el Adjudicatario deberá comprobar todos estos valores para

que la instalación esté dentro de los valores admisibles.


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3. CÁLCULO DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN.

3.1 PÉRDIDAS TÉRMICAS

Pérdidas de los transformadores de tracción

Según los datos facilitados por los fabricantes, las pérdidas térmicas de los transformadores

son las siguientes:

Transformadores de tipo seco de 3.300 KVA: 23 kW.

Pérdidas de los transformadores de servicios auxiliares

Según los datos facilitados por los fabricantes, las pérdidas térmicas de los transformadores

de servicios auxiliares son las siguientes:

Transformadores de tipo seco de 50 KVA: 1,36 KW

Pérdidas de los rectificadores

Según los datos facilitados por los suministradores, las pérdidas térmicas de los rectificadores

son las siguientes:

Rectificador de 3.000 KW (dos armarios), voltaje en carga: 1.500 Vcc, voltaje en vacío: 1.650

Vcc.

Rectificador de 3.000 KW: 18 KW.

Otras pérdidas

Además de las anteriores, en la Subestación hay otras fuentes de calor que en resumen son:

Calor producido por las cabinas.

Calor producido por la instalación de alumbrado.


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Los valores de estas fuentes de calor son despreciables en comparación con los

transformadores y rectificadores, por lo cual no serán consideradas en el cálculo.

3.2 CAUDAL DE AIRE NECESARIO

El diseño ha sido realizado considerando dos ventiladores extractores del 50% de capacidad y

con rejillas sobre los rectificadores provistas de compuerta de regulación. Con el fin de dar la

máxima flexibilidad al diseño, los conductos se han realizado con el caudal resultante de tener

en cuenta todas las cargas previstas. Los elementos de control se encargarán de parar uno de

los ventiladores, cuando no se requiera, debido a una disminución de la carga térmica.

En los lugares que estén previstos un transformador o rectificador futuro, la compuerta de la

rejilla correspondiente debe estar cerrada.

Temperatura exterior de diseño: 36,5ºC

El caudal de aire requerido para mantener las condiciones de diseño viene dado por:

acintvts ttd0,24QG

acint

tsv

ttd0,24

GQ

Simbología: Gts = Ganancia total sensible del local en kcal/h Qv = Caudal de aire requerido en ventilador en m

3/h

0,24 = Calor específico del aire en kcal/kg d = Densidad del aire en condiciones de diseño (1,05 kg/m

3)

tae = Temperatura de aire de entrada (diseño 36,5ºC) (tint - tae) = Corresponde al incremento máximo de temperatura ambiente con respecto a la

temperatura exterior; que en nuestro caso se ha considerado un valor de 6 ºC.


ANEJO Nº 3


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Los valores resultantes de los cálculos se indican a continuación:

Caudal de aire por cada transformador tipo seco de tracción:

El calor a desalojar por cada transformador de tipo seco de 3.300 KVA es de 19.780

Kcal /h (23 KW x 860 Kcal).

h/m 13.082 C6C Kg/K 24,0Kg/m 05,1

h/K 19.780=Q 3

cal

3

cal

Caudal de aire por cada transformador tipo seco de servicios auxiliares:

El calor a desalojar por cada transformador de tipo seco de 50 KVA es de 1.169,6

Kcal/h (1,36 KW x 860 Kcal).

h/m 774 C6C Kg/K 24,0Kg/m 05,1

h/K 1.169,6=Q 3

cal

3

cal

Caudal de aire por rectificador:

El calor a desalojar por cada rectificador de 3.000 KW (dos armarios) es de 15.480

Kcal /h (18 KW x 860 Kcal).

Q =15.480 K h

Kg / m K Kg C 6 C 10.238 m h

cal

3

cal

3/

, , //

1 05 0 24

Caudal total de aire necesario:


ANEJO Nº 3


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Las Subestaciones cuentan con 1 transformador de tracción, 1 rectificador y 1 transformador

de servicios auxiliares, con lo que resulta un caudal total de:

Q= 13.082 + 10.238 + 774 = 24.094 m

3 / h

que es el caudal requerido para disipar la carga térmica total y mantener la sala a 40ºC con

temperatura exterior de 36,5ºC.

3.3 PRESIÓN ESTÁTICA REQUERIDA EN VENTILADOR

La presión estática requerida viene dada por la suma de las pérdidas de carga de los pozos de

entrada y salida de aire, filtro de aire, cambios de dirección y tramos de conductos de

aspiración con sus rejillas, compuertas y silenciador. Las ecuaciones por las que se

determinan estas pérdidas de carga vienen dadas por las siguientes fórmulas:

Tramos Rectos

Ecuaciones de Darcy, Colebrook y Altshul

(1) Pf = f (1000 L/Dh) V² / 2 (Ecuación de Darcy)

Pf = Pérdida de carga en (Pa)

f = Factor de Fricción adimensional

L = Longitud del conducto en (m)

Dh = Diámetro hidráulico (mm)

V = Velocidad (m/s)

P = Densidad (kg/ m³)

Para calcular f (ecuación de Colebrook)

(2)

5.05.0 Re*

51,2

*7,3log2

1

fDhf


ANEJO Nº 3


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Donde:

= Factor de Rugosidad absoluta del material (mm)

Re = Número de Reynolds

Debido a las complicaciones de la ecuación (2) el factor de fricción (f) se obtiene por la

siguiente ecuación simplificada, desarrollada por Altshul.

(3)

25.0

Re

68

*7,311.0'

Dhf

Si f’ 0.0018 f = f’

Si f’ < 0.0018 f = 0.85*f + 0.0028

El error está dentro del 1,6% de la ecuación de Colebrook

El número de Reynolds (Re) viene dado por:

(4) v

VDh

*1000

*Re

Donde:

v = velocidad cinemática (m²/s)

Para el aire estándar se puede calcular con:

(5) Re = 66,4*Dh*V

Para conductos rectangulares

(6) 25.0

625.0

)(

)*(*3,1

ba

baDe

Donde:


ANEJO Nº 3


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De = Diámetro equivalente para el conducto rectangular para la misma

resistencia y caudal (mm)

a = Dimensión de un lado del conducto (mm)

b = Dimensión del otro lado del conducto (mm)

Pérdidas en accesorios

(7) Pv

Pj

V

PjC

)2/*( 2 ; Pj = C * Pv

C = Coeficiente de pérdida del accesorio adimensional

Pj = Pérdida de carga del accesorio (Pa)

= Densidad (kg/ m³)

V = Velocidad en m/s

Pv = Presión dinámica (Pa)

Resultados De Pérdidas De Carga Teniendo en cuenta los conductos y los accesorios considerados, las pérdidas en las subestaciones son:


ANEJO Nº 3


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CALCULO DE CONDUCTOS

- Proyecto: SUBESTACIONES DELA LÍNEA 2 DEL METRO DE SANTO DOMINGO)

- Localización: CIRCUITO MAS DESFAVORABLE: 0-1-2-3-4

TRAMO Q L Cond. Rect. Deq. v Ju Coef. Js Tipo Ja Re. Coef. Pv Jv Tramo Acum.

(l/s) (m)w(mm)h(mm) (mm) (m/s) (Pa/m) Rug. (Pa) (*) (Pa) 10^-4 C (Pa) (Pa) (Pa) (Pa)

0-1 13889 1 3500 2000 2864 2,0 0,01 1,60 0,0 Rejilla 33,5 2,00 2,4 4,7 4,8 4,8

1-2 13889 10 3500 2000 2864 2,0 0,01 1,60 0,2 10-D 33,5 1,20 2,4 2,8 3,1 7,8

10-J 3,20 2,4 7,6 7,6 15,4

Silenciador 80,0 80,0 95,4

2-3 13889 1 2000 1000 1523 6,9 0,31 0,3 10-D 61,5 1,20 29,1 34,9 35,2 130,6

12-A 0,06 29,1 1,7 1,7 132,3

14-X 0,30 29,1 8,7 8,7 141,1

3-4 7775 40 1500 1000 1332 5,2 0,21 8,2 10-D 41,3 1,20 16,2 19,4 27,6 168,7

Rejilla 35,0 35,0 203,7

PERDIDAS TOT.C O N D U C T O S A C C E S O R I O S

3.4 VENTILADORES

Por todo lo anteriormente señalado, se instalarán dos ventiladores, uno de reserva del otro,

con las siguientes características:

Caudal: 25.000 m3/h

Presión estática requerida: 30 mm c.d.a. (300 Pa)

En condiciones normales de funcionamiento, únicamente se encontrará en marcha uno de los

ventiladores.

En condiciones extremas (36,5ºC exteriores) deberán funcionar ambos ventiladores con el

objeto de mantener las condiciones ambientales requeridas

proyecto instalaciones línea 2 metro de santo … y contrataciones...por la comisión t del grupo...

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