uni*s¡ooo de oceidcnl¡
TRANSCRIPT
COCIRDINAEION DE FROTECCIENES
DEL SISTEI'IA ELEtrTRICO DEL
DE SOHRECOHRIENTE
INGENIO LA CAFAfiiA
DAEOBERTü HIDALGO FOVEDA
DIANA I'IARIA BALANTA BORJA
PROGRAI"IA DE INGENIERIA ELECTEICA
016522
uni*s¡OoO lu¡(rnomo de Oceidcnl¡
7:óc.lo6,a
sANrrAG' nE rAL, lgf
rilffi¡¡¡¡llruTJBRPORACION UNIVERSITARIA NUTüf.IOMÁ NE óCCT-DEÑiE
*_
DIVISION DE INGENIERIAS
L.994
I:OORDINACIüN DE FROTEECICINES DE SOBRECüRRIENTE
NEL sIsTEI'IA ELECTRICE DEL INGENICI LA trAFAFiA
DAGCIEERTO HIDALGO FOVEDAtl
DIANA I"IARIA BALANTA FORJA
T'rabajo preserntado como requisito parcial para
optar el titulo de Ingeniero Electricista,
Director¡ HARCILD ZUfi¡I6A
Ing. Elect,
SANTIAGO DE CALI
CORPORACION UNIVERSITARIA AUTCINOI"IA DE OCCIDENTE
DIVISION DE IN6ENIERIAS
PROGRAI"IA DE INGENIERIA ELECTRICA
I .994
6z/.3/7fa ee e-
3r 7
I{OTA DE ATEFTACION.
Aprobado por el Comité de
Trabajo de Grado en cumplimiento
de los requisitos exigidos pclr
1a Corporación Universitaria
Autónoma de Occidente Fara optar
a I Tí tu lc¡ de I ngen iero
Electricista.
Fregidente
Jlrrado
Jurada
AGRADECIMIENTOS
[.-os auteres expresan Eus agradecímientost
A HaroLd Zr1ñiga por sus invaluabl.es aportes a esta
tesis,
A Alvaro Trujillo De La Cadena por ÉLr desinteregada
cc¡IaberaciÉn.
A Edgar Hamc:s y al gruFo de electricistas del Ingenio La
Eabaña.
A Los profesores de Ia Univereidad Autónoma de
Occidente Fc:F 1a forrnaciún acadÉmica.
III
DÉDICATORIA
Díana dedica este trabajt: a Diog
Eus invaluables padresr tsspoÉcr €t
eEta dedicatoria a sLr arnigo Jonás
apüyo qlre le brindó. Tambíén Ie
familiaree y arnigos más all,egados
pendientes de1 degarrol lo de esta
For haberl.e concedido a
hijo. Degea extender
prlr Eu gran confianza y
dedica este loqro a suÉ
que siempre estutvieron
tesis.
Dagoberta dedica este trabajo a Eusi padres y hermana que
lo apoyaron en log rnornentos más dificileg.
IV
TABLA DE CONTENIDO
Fag.
INTRODUCCION 1€
1. FASES PARA EL ESTUDIO DE CORTT]CIRCUITO 1?
1.1 CONCEPTBS GENERALES 1?
1.3 CONSECUENCIAS DE UN CORTÜCIRCUITB 2@
1.?.1 Caidas de tensión elevadas 2A
1 . ? . ? DaFiog en los disyuntores ?0
1.?.I Dafios en las aiglamientos de los conductores ?ü
1..?.4 Esfuerzoe electrodinámicos anoFmales ?A
1.3 FUENTES DE CORT{IENTES DE CORTOCIRCUITO El
1.4 SEL-ECC.IEN DEL TIPO Y LOCALIZACION DE LA FALLA ??
?. PROTECCIONHS ELECTRICAS ?3
Í.T CONCEFTOS EENERALES 33
?.? PRINCIFALES CAUSAS 23
?.3 REü¡UERIf,IIENTOS DE LAS FRSTECCIONES ?4
?.3.1 Canfiabilidad t4
3,3.3 Velocidad ?4
?.3.3 Selectividad ?4
?.3. 4 Castc¡ 2.4
2.4 ZONAS DE TUBRII"IIENTO ?S
V
T.5 FRCITECCIOFI PRII'IARIA Y DE RESPALDO ?6
?.S.1 Protecciún primaria Zz
?.5.? Frotecciún de respaldo Zz
?.6 CLASIFICACION Y FUNCIONAÍ-IIENTO DE RELES ?B
?,6,1 Clagificación 2q
?.6.1.1 tlasificación pt:r la funciÉn ?q
I.6.1.2 Clasificación p6r Ia estructura de
congtrucción Zq
?.6.1.3 Clasificación For Ia gefral de entrada ?g
3.6.1.4 tlasif icacién pcr el tipo de f uncionarniento S0
?.á.? Identificación internacional de dispositivog
eléctricos 3A
?.6.3 Transformadores de potenciaL ,/ carriente
para protecciún
?.á.3. I Trans'formadores de potencial
3.á,3.1.1 Cargabilidad
?.á.1.? Transformadores de carriente
3.6.3.3.1 Cargabilidad
3. METT]DOLOGIA FARA EL CALCULü DE TORRIENTE DE
CüÉTOCIRCUITN EN SISTEI,IAS INDUSTRIALES
.5.1 FREFARAR UN DIAGRA]"IA UNIFILAR DEL SISTEMA
3.? CANTIDADES PER UNIDAD
3.3 CALCULO I]E LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO
4. PROCEDII"IIENTO PARA CCIORDINACION DE FRCITECCIONES
sl32
32
3?
33
34
34
35
3F
3é
VI
4.1 TRITERIOS FARA EL AJUSTE DE DISFOSITIVOS DE
FROTECCION DE SCIERECORRIENTE ASOEIANOS A I"IOTÜRES Sá
4.1.1 Ajuste de Ia banda de tiempo 37
4.7. CRITERIOS PARA EL AJUSTE DE DISFOSITIVBS DE
PRNTETCION DE SOBRECORRIENTE ASOCIADCIS A CCÍ'I'S 37
4,?.1 Ajuste de Ia unidad de tiempo Iargo
(Lang time) 38
4.3.1.1 Arranqure de 1a utnidad de tiernpo largo
(Long time pick Lrpi 5g
4.3.1.? Caracterietica retardada de 1a unidad de
tiernpo largo (Long time del.ay) Sq
4.2.? Ajuete de unidad de tiempo corto (Short time) 41
4.3,3 Ajutste de la r-rnidad instantánea 4l
4.3 CRITERIOS FARA EL AJUSTE DE INTERRUPTORES
ASOCIADO5 A HARRAJES 42
4.4 CRITERIOS DE AJU5TE DE RELES DE SOBRECORRIENTE 4?
4.4.1 Relés de sobrecorriente de fase con restri..
ccíón de voltaje asociados a generadores 47
It.4.? Relés de sobrecorriente de tierra con reg;
tricciún de voltaje asociados a generadores 44
:i. DESCRIFCION DEL SISTEI'IA ELECTRICg DEL INEENICI
LA CABAíiA. SITUACION ACTUAL 46
á. LISTADOS DE LOS NIVELES DE CT]RTOtrIRÉUITI] DEL
INEENIO LA CABAiiA 53
VII
É'.1 VALBRES HASÉ DEL SISTEI"|A
6.? II"IFEDANCIAS DE LT]S ELEI"IENTOS
6.3 NIVELES DE CORTOCIRCUITCI
7. COORDINACIüN DE PROTECEiONES DEL NUEVCI SISTEPIA
ELECTRICü DEL INGENIO LA CABAñíA
7.L EGIUIPOS DE PRBTECCION FARA EL NUEVO 5ISTEÍ{A
ELECTRICü
7.? SELETCION DE LAS CARACTERISTICAS DE
INTERRUFTSRES DE BAJS VOLTAJE
57
5g
7.3 ILUSTRACIBN DE AJUSTES DEL INTERRUPTCIR ASOCIADO
AL Í'IOTOR TIRO INDUCINCI CALDERA 4 61
7.3.1 Banda de tiempo ó3
7.4 COORNINACIIJN CON EL INTERRUFTOR TOTALIZADOR DEL
ccf"l CALDERA 4 á3
'7.4.1 Unidad de tiempo largo (Leng time) 63
'7.4 . l- I Arranqure rJe 1a un idad de tiempo l argo
(Lang time píc|". upl 64
'7 .4.L.2 Caracteristica retardada de la unidad de
tiempa larga (Long time delay) áE
-/.4.3. Unidad de tiernpe corto (Short time) 66
'7 .4 .2. L Arranque de Ia un idad de tiempo corto(Short time pick up) 66
7,4.3 Unidad instantánea 6Z
7.S CBORDINACION TON EL INTERRUPTOR ASOCIADCI AL
54
55
5É
57
VI I I
7.&, f Ajustes del relÉ de fase a 46CIt V.
turbogenerador Siernens )
7.6.? Ajustes del relÉ de tierra a 460t V. (Para
FAHRAJE DE LBS GENERADORES
7.6 ILUSTRACION DEL AJUSTE DE RELES DE
DE FASE Y TIERRA
turbogenerador Siemens )
7.7 VERiFICACION DEL PUNTO ANSI Y
TRANSFORI'IADER
7.'7 ,1 Fr-tnto ansi
7 .7 .2 Funto " inrLrsh't
7,9 VALORES DE AJUSTE
8. EsTUDIO ETONOI-IICB
9.1 CENTRIFUGAS Y ELABCIRACIT]N
8.? CALDERAS
A.S AGUA CALDERAS Y CENDEN5ADCIS CENIZAS
8.4 COMPRESBRES
8.5 I-IOLINOS Y PATIOS
8.6 BCIt"tBAS
4.7 TRANSFORI"IADOR DE ENLACE
?. CBNCLUSIONES Y RECOT4ENDACIONES
?, 1 RECOI'IENDñCIüNEs FARTICULARES
9..3 RECSI"IENDACIONES GENERALES
9.e.1 Censo de carga
SOEREtrCIRRIENTE.
é8
É9
( Para
6?
74
74
73
76
a7
a7
8g
9A
91
93
g4
95
q7
9g
lAE
lAEt
73
EL INRUSH DEL
.-I Unircnidod {ul0¡r0m0 de 0aidcnf¡
I Seccion libliotcco
IX
9. =,
? l"lantenimiento
?.3.3 Acturalizaciún
BIBLIOERAFIA
ANEXOS
e implementación de ajugtes
periódica deI estudio
104
1Ct1
L@2
143
I.-I5TA DE TABLAS
Pag.
TAFLA I Valores de ajugte de interruptores de
bajc¡ vt¡ltaje. (Centrífugas ,/
elaboracién). 77
T'AHLA 3 Valores de ajugte de interruptores de
hajo vol.taje, (Cal,deras),
TAELA 3 Valoreg de ajuste de interruptores de
bajo vc¡Itaje. (Agura calderag, ,/
condensads cenizas).
TAFLA 4 Valores de ajurste de interruptores de
bajo voltaje. (Cornpresores) .
XI
T'AF[-A 5 Valsres de ajr-rete de interruptores de
hajo voltaje. (l"lelinos y patios). Bl
'l'AEtLA á Valores de ajutgte de interruptores de
bajo voltaje. (Bombas) . g?
TABLA 7 Valores de ajurste de relÉs de fase. g3
TABLA I Valoreg de ajuste de relÉs de tierra. g4
T'ABL-A I Caracteristicas de interruptores a
instalar.
TABLA 1A Ét:nstantes Fara determinar el punto
ANgI de transformadores.
XII
LISTA DE FIGURAS
Pás.
FIGURA 1. Zanas de cubrimients de las
pratecciones. ?6
FIGURA t. Circuitc¡ de calderas.
FIGURA 3. Apartes de corriente de
cortscircurito Fara falla trifásica 73.
5?
XIII
LISTA DE ANEXT]s
Pá9.
ANEX0 t, Cargas normal.es para transforrnadores de
potencial y corriente (Tabla ll y
y Tabl.a 1? ). l"lÉtodos de arranque de
rnatcres (Tabla 13). lE3
ANEX0 l, Froceso de elaboración de aeúcar sulfitada.
Características de interruptores de bajo
voltaje (Tab1as 14 a 39). 106
í¡NEXCI 3. Conductores de cobre ( Tabla 4A ) . Factor
de separación (Tabla 41). Eonstantes
tipicas de rnáquinas sincrónicag
trifasicae tTahla 4?). Reactancia de
motores de indurcción (Tabla 4S), ISF
ANEXO 4. Capaci.dad de interrupción en kamperios
tTahla 44) . Sel,eccién básica de la
estructura de interruptores de potencia
extraibles (TabIa 45). SelecciÉn de la
XIV
L.(nidád de disparo de interruptores de
potencia (Tabla 46). SelecciÉn de Ia
caja contenedora (Tabla 47). Secundarios
degconectables (TabIa 48). Interruptores
prügrarnableso caracteristicas (TabLa 49i. lg?
ANEXO 5. Eurvas características de interruptores
de bajo voltaje rnárca Eeneral Electric
Curvas características de reIég de
sobrecc¡rriente rnarca Easler E1ectric. l4F
ÉNEXO 6. FIano diagrama unifilar e I Éctri co
e¡:istente del ingenio La tabaña. Flano
diagrama unifiLar eIéctrico futuro del
ingenio La Cabaña. 1ó3
ANEXü 7. Currvas de coardinación de protecciclnes
de gobrecorriente para todos los
circuritos de baj o v.c¡I taj e del nuevo
sistema eléctrico del ingenio La Cabafra
{36 gráficas}. tás
XV
RESUT,IEN
El contenído total de esta tesis se dÍvidió en nueve
capítuIos, los dos primeros capítuIos; Eon Lrna introducción
teúrica a cel-ca del estutdio de la corriente de
cortocircuito y proteccic,nes elÉctricas. El caFitulo
tercers presenta de manera simple 1a metodología utilizada
en sistemag indugtriales para cálcurlo de Ia corriente de
cortocircurita.
5e incluyó en el capitule cuartc¡ los procedimientos a
seguir para ásegt-trar Lrna adecuada coordinacÍón de
protecciones e1éctr.icas. Una detallada descripción del
sistema eléctrico del Ingenio La trabafia Eln su gituación
actual se citC¡ en eI capiturlo cinco. EI capitul.o seis
presenta los listados obtenidc¡s del cál.culo de La
corriente de cr:rtocircuito del sistema eIÉctrico del
Ingenio La Cabaña. EI caFitulo siete ilustra cÉn un
ejemplo ccncreto los ajutstes de interruptores de bajo
vsltaje y rel,És de sobrecorriente de fase y de tierra,
además de la verificación del punto ANSI e INRUSH del
XVI
trangformader y las tablas resurnen de ajustes.
[ornc es de esperarse I Lrn sistema de protecciones
eléctricas debe considerarse simultáneamente con eI costo
económico para lograr un equriLibrio adecuado entre la
necesidad y los reclrrsosi por tal razón en eL capitulo
ocho re hace utna evaluación ecsnómica que permita aI
Ingenio La Cabafia. consíderar y disefrar un plan de
inversi.ón para mej erar y actua L i zar sus equipos de
protecciún eLéctrica,
En e I r:apí tur 1e nueve
recc¡mendacic¡neg .
esbo¡an Ias cc¡ntrlusiones
XVI I
INTRODUCCION
Dado el degarrollo qure Ée ha al,canzado en las plantas
indugtriales de} país, y con eI aumento de 1og niveles de
cortocircuritor ES cada vez más necesaric¡ darle Lrn rnayor
cuidado a las protecciones e1Éctricas en eIlas ingtaladas,
esto requiere una constante revigión de los eÉcluctrtas y
.equipas de protección. que garantice la mejor operación
tÉcnica. teniendo en cuenta una inversiÉn adecuada y
costeable.
At presentarse une fal La ó condición anormal, el sigtema
de protecciclnes debe ser caFaz de detectarla
inmediatamente Fara aiglar la parte afectada, permitiendo
qLre eI resto del sisterna quede en =ervicie y limitando las
posibilidades de dañss en los eqr.ripos.
Uniwridod ¡ufonomo ds 0ccidcnf¡
1. BA5E5 FARA EL ESTUDIO DE EORTOCIRCUITtr
fic¡mo se rnencionó anteriorrnente, 1a corriente es elparárnetro mas urtilizado en Ia detección de fallas de los
elementas que constitutyen Lrn sistema el,Éctrico industrial,
dado eI elevado incremento de corriente que se registra
cuar¡do se presentan cortocirclritog.
For esta razón se hará en este capítulo una revisión
loe conceptos báEictrs acerca de la corriente
cortocircurito -
1.1 CONTEFTOS IPIFORTANTES
5e entiende por cortocircuito todas lag alteracisnes
defectss provocados pc¡r Lrn contacto entre conductores
entre un conductor y tierra.
Entre las principales causas; de 1as fal las pueden
mencionarge Ias degcargaÉ atmosféricas, eI deterioro de
los aislamientos, el vandalismo y los contactos con lae
redes que hacen las ramas y animales.
de
de
ó
É
?0
1.? CCINSECUENCIA5 DE UN CORTOtrIRCUITO
Los cortocircuitos provccan y originan una serie de
efectes que deecribiremos a csntinuación.
1.3.1 Caidas de tensiúrr elevadas
Lag corr-ientes dé cortocircuito provocan caidas de tensión
que pueden ocasionar el desenganche de Ias máquinas
sincrónicas y pener en peligro la estabiLidad del sistema.
1.3.? Dafias en los disyuntores
Las disyuntores y fusibles deben tener una capacidad de
ruptura para que durante un cortocircuito puedan funcionar
sin sufrir averías. Donde Ias corrientes de cortocircuito
Fean mayores que esta capacidad de ruptlrra el disyuntor se
destruye,
1.f.3 Dañes en los aislamientos de log conductores
Estog daños s€r producen pcr las elevadas intensidades de
corriente de cortocircuito, ocasionando caLentamiento
excesívo en los conductoreg.
1.?.4 Esfuer¡os electrodinámicc¡s anorrnalee
Egtcrs esfuereos aI no poseer 1a rigidez mecánica
suficienteo pureden producir roturas en log aigLadores
soportesr averias
las bobinas de
?1
cgnsiderables en los arrollamientos de
deformaciones en los
reactanciae y transformadores y
barrajes insuf icientemente diseñados.
1.3 FUENTES DE CORRIENTES DE CORTBTIECUITO
Las fuenteg de corriente de cortocircuito principales son
los distintoe tipos de máqurinas sincrónicaÉr corno por
ejemplo.'turbogeneraderes y máquinas de polos salientes.
Lt¡g generadores asincronos, agi como los motores
sincrónices ,/ asincrónicos y los accionarnientos
alimentades por convertideree estáticos que ctperan Gln
rÉgimen de onduladorr constitutyen también fuentes de
corríente de cortscircuito. Las característícas
especificag de estas máquinas y. si el certocircuito es de
larga duraciÉn, Los dispositivos de regulación tales como
lcrg FegLlladareg de tensión y los reguladores potencia-
frecurencia. pueden tener una influencia considerable sobre
Ios fenómenoe transitarioe.
A menurdo se consídera tambiÉn una fuente de corriente de
cc¡rtocircuito a Ia potencia de cortocircuito
ccrrespondiente a una red superior (arimentación externa),
For ejemplor Éñ el caso de redes regionales de suministro
??
de ener-gía e1éctrica É de redes industriales,
1.4 SELECCION DEL TIPB Y LOTALIZACION DE LA FALLA
En 1a mayoria de los sistema:; industriales, Ia corriente
máxima de cortocircuito Ee obtiene cuando ocurre un
cortocircuito trifásico. Generalmente, Ias rnagnitudes de
corriente de cortocircuito son melncrFetÉ cuando se presenta
Lrna faIla Iinea-tierra ó Línea-linea. Por consiguiente eI
simple cálcuIo de cortocircuito trífásico será suficiente
para Ia selección de los dispositivos de protección en la
rnayoria de las pl,antas industriales.
La ubicacién deI cortocircuito en una instal*.rOn depende
del fin quÉ Ee persigai Fcr ejemplo, la máxima corriente
de cortocircuita que circulará en un interruptór, fusible
ó Fclr un arrancader, Ee presentará precisamente en los
terminales de estas dispositivos. Estos dispositivos si
Ée seleccimnan adecutadamente deben Éer caFaces de
interrurnpir esta corriente máxirna de cortocircuitor For
consiguiente, séIo es necesario considerar 1a fal.la en
egta posición.
?. FROTECCIONES ELECTRICAS
I.1 CONCEPTOS GENERALES
Todos los elernentos de Lrn sistema estan expuestos a
contingencias qLrÉr pueden presentarser al igual que en
cualquier otro tipo de sistema. Par 1o tantor E€!
requrieren esquemas apropiados de protecciones que
cl'arif iquren clral,quier tipo de faLLa en eI rnenor tiempo
posibre y sacandt: de servicío el menor número de el,ementos
. Esta redurnda en Lrn servicio elÉctricr¡ más continuo y de
mejor caLidad,
Í.3 PRINCIPALES CAUSAS
fintre las principales cáusas de Ias .f al.Ias pueden
mencionarge ¡
-De=cargag atrnc:sf éricas.
-Deterioro de los aislarnientos.*Vandal igmo.
--Eontactos con las redes que hacen animalee y rarnas.
24
Las fal las en s;t-r mayoría Éon de carácter transitorio
pudiendo ser aclaradas con suspensic¡nes de eervicio rnuy
ctrrtas¡ las fallas perrnanentes gi conllevan suspensioneÉ
Flermanenteg.
;:.S RECTUERII"4IENTOS DE LAS FROTECCIONES
Las protecciÉnes eléctricas de .u"fqui*t sisterna deben
tener en cuenta los sigr-rientes principios básicos¡
3.3.1 Confiabilidad¡ Certeza de Ia operación de las
proteccioneÉ elÉctricas, ante la ocnrrencia de una fallapara garantirár su correcta clarificación.
3.3.? Velocidad: Plínimo tiempo de perrnanencia de la falIa
evitándose dafic¡ de los equipes de la inEtal.ación.
3.3.3 SeLectividad: l'layor continuidad de gervicio
parte de1 sistema para aislar ladesconectando la minima
falla.
.'-".3.4 Costo: l'láximo de protección al fnenor tiempo posible.
Dadc¡ que es practicamente imposible gatigfacer todos los
?$
pLrntcs anteriores Eumul táneamente. set requiere Lrn
compromiso de optimización para lograr un sistema optimo
de protección.
7.4 ZONAS DE CUBRII"IIENTO
l-.a f i losof ia general de la apl icaciún de relÉs de
protección, es dividir el sistema en uonas definidas que
Éean pretegidas adecuradarnente y gue Ée puedan desconectar
al presentarse una faIIa dentro de alguna g" eIlas,
permitienda que el regto der eistema continúe en servicio
hasta donde sea posible.
un sisterna industrial se putede dividir típicarnente en Las
siguientes zonas de protección:
-Generadores
-Transformadores
-Grupo Generador-Transf orrnador
-l'lotoreg
-Barraj eg
-Líneas.
Lfn sistema il,r-tstrativo ccln sus diferentes uonaÉ se muestra
en la figura 1, Se puede notar que lag zonas s€t
traslaFan en algunos puntes para garantizar la protección
2¿t
cien Fc¡r cien'to del Éistema'
t---1 -tI
Jf-LT
I
f-ri_r-1
--l
l-til#
r-LE :i
J]Lrt-
It¡
il
ILtF1-
FIGURA 1. Zonas de cubrimiento de lae protecciÉneg
?. 5 PROTECCION PRII*IARIA
los elemeñtoe del
Y DE RESPALDO
sistema deben
:--
:-l I
:-+l
ser correctarnenüeTodos
protegidosi algunas protecciones
exclurgivamente en su tc:na¡ otras por
detectar f al Ias Eln ELr zona y en
geneiraLmente Ias adyacentes.
Dehe aseglrrarse que cualquÍer faIl.a
caso de que no opere Ia protección
1o tanta debe disponerse en cada
principal y una respaldo en caso
primera.
?7
operán única y
el. contrarie, podrán
zonar diferentes,
sea aislada aún en el
trorreÉpondiente. Por
zclna de una protección
de quEl no opere Ia
3.5. I Frotección primaria
Es aquel la gLle debe actuar siempre que en eI o los
elementos protegidos sea detectada una faIla. Tiene por
lo tantor Lrna área de cubrirniento representada en uno o
vari.os de log elementos de un sigtema industrial o de
potÉncia, tales como máquinas eléctricas, 1íneas
barrajes. De otro lador urt eLemento puede disponer de
varios dispositivog de protecciÉn primaria, sin que eIlo
impl,iqute qure tados operen ante la presencia de la misma
f al la, putesto que f urncionan ante dif erentes cau=as o
valores.
ll.5.? Protecciún de respaldo
Es aquel la que oFera cuando una protecciÉn primaria FGr
EB
cLralquier razón no actúai para lograr este objetivo
dispone de urn el.emento renÉor que puede ser- o no igual al
de La protección prirnaria y que incl,uya un temporieador
para retardar eI disparo, dándal,e agi tiempo a Ia
protección primaria Fara operar, Un dispositivo puede dar
simultánearnente proteccíón de respaldo a diferentes
equipos e igualrnenter urr mis¡no equipo puede tener varios
dispositives de protección de respaldo,
Es muy cernún eL hecho de que un dispositivo actúe como
protección prímaria de un cierto equipo y como respaldo de
otro.
Debe tenerse en curenta también r qLre no nelcesariamente la
protecciún primaria de un eqr-tipo eEtá directamente
asociada a É1, i en algunos casos puede estar incluso en
una gubestación adyacente, Esto ocurFe particularrnente
con la protección de algurnos barrajes.
?.6 trLASIFICACION Y FUNCICINAI"IIENTO DE RELES
Un relé de protección es Lrn dispositivo que al
e>lperimentar un cambio en Ia condición fisica asociada a
é1, realiza una operaciÉn especifica, gen€lralmente el
cierre o apertura de cantactog elÉctricos.
2q
?.&.1 Elasificaciún
Los relés de proteción
fundamentalmente de acuerdo a
conetruccién, sef,ial de entrada y
pueden cl.asif icarse
Ia función que realizan,
tipo de funciona¡niento.
?.6.1.1 Clasificacíón por 1a función
a. Auxiliares
b. Frotecciún
c. Plonitoree
d. Regutladares
3.6.1.? ülasif icación For 1a
a. Electromagnéticos
b. Estado sÉlido
t:. No eIéctricos (térmicos,
d. l"licroprocesadores
estructura de construcción
de presión, etc. )
señal de entrada3.6.1.3 Clasificación For la
a, Corriente
b. Vol,taje
c. Fotencia
d, Frecuencia
e. Temperatura
f. Fresién
g. Velocidad
3g
h. Otroe
3.6.1.4 trlasif icación por el. tipo de funcionamiento
a. Sabrecorriente
b. Sobrecorriente direccional
c. Distancia
d. Sobrevoltaje
e, Diferencial
f. Patencia inverga
g. Otros
3.6.? IdentificaciÉn internacional de dispositivos
eIéctricos
La clasificación internacional para los relés, :ie presenta
a continuraciÉn !
?1 Relé de distancia
?5 Dispositiva de chequeo de sincranismo
?6 Dispositivo tÉrmico
?7 RelÉ de bajo voltaje
33 RelÉ de potencia inversa
40 RelÉ de camFo de excitación
41 Interrutptor de carnpc¡ de excitación
46 ReLÉ de secuencia negativa
4? Relé tÉrmico
Sel RelÉ de gobrecorriente instantáneo
31
51 Relé de sobrecorriente temporirado
S? Interrurptor de potencia
59 ReIÉ de sobrevoltaje
á3 ReIé de presion, flujo ó nivel de líquidos ó
gaÉeE
á4 Relé de protección a tierra
67 RelÉ de sobrecorriente direccional
74 Relé de alarrna
7q Relé de recierre
É1 Relé de frecutencia
g5 Relé receptÉr de onda portadora
gA Relé au¡rili.ar con bloqueo
87 ReIé diferencial
q4 RelÉ autxiliar de disparo
En algunos cásoÉ É€r agrega una letra al valor asociado a
La protección para especificar su sitio de ubicaciónr FoF
ej empIo l"l para motor r G para generador, T paFa
transformadsr. rtc.
;1.6.3 Transformadores de potencial y corriente para
protección
F-1, comportamiento de lss transformadores de potencial y de
corriente durante V despuÉs de Ia ocurrencia de una falla
3?
ErE crítico en Frc:tecciones e1éctricaÉ! puesto que Ios
E+rrc¡res en la señal de salida del. transformador purede
retardar Ia operaciÉn de relés, o causar operaciones
innecesarias. Además factores como el periodo transitorio
en La señal de salida y Ia saturación, deben tenerse en
cuenta Fara La selección del trangformador apropiado.
?.6.S. I Transfc¡rmadores de potencial
En estas transfsrmadores se requiere que el. vol.taje de
saLida en eI secundario. sea Io rnás praporcional posible
al vaLtaje primarim.
?.6.3.1.1.. Cargabilidad
La carga estándar Fara Los transformadores de potencial es
e>rpresada en VoIt-Amperios (VA) sobre un factor de
potencia especifico, tal come se muestra en la Tab1a 11
tV. ane)ío l) r las cargas estándar están basadas en los
voltajeE ÉecLrndarias: l?0 y 6?.S V.
?.6.3.?, Transforrnadores de corriente
Aunque el comportamiento exigido al transformador de
corriente (TI) varía con el tipo de protección utilizado,
siernpre Ee deben uEaF TI'S de atta calidad. La alta
ceLidad de las TI'S se tradurce Eln menores problemas de
apLicación, bajos rieegos y en general una mejor
3S
protección.
El e¡.rGI- en los TI'S resurlta de la corriente de
excitacién ¡ tanto aEi que para estirnar el correcto
funcionamiento de un Tr n La primero en importancia es
medir o calcular 1a corriente de e¡lcitación.
?.6.3.?.1. Cargabilidad
L-a cargabi.lidad de Los TI, eE el valor en ohmios de La
impedancia constitr-¡ída For Ies reIÉs deI secundario,
comprendiendo surs conÉxisnes.
Las cargas estandar para los TI's con corriente secundaria
nominal de 5A. se rnurestran en La tabla la (v. anexo l),correspcldientes a la Norma ANSI CSZ,lg.
3. I"IETODOLOGIA FARA
CORTBCIRCUITO EN
EL TALCULO DE EI]RRIENTE
5IsTEI"IAs INDUSTRIALES
i:1 prÉcedimiento para el cá1cur1o de las corrientes de
Cortocircuita En sistemas indugtriales se detal 1a a
con t inuración .
;:'q,1 FREFARAR UN DIAGRAI{A UNIFILAR DEL SISTEI"IA
EI primer paso eÉ preparar un diagrama unifilar. Este
diagrama dehe ínclurir todae las fuenteE de corriente que
alimentan un cortocircuito¡ per esta raeón el objetivo de
Lrn cliagrama urnifilar es guministrar. de rfianera conciga los
datos más signif icativos El irnportanteg de un sistemai el
segurndo peso eE convertir egte diagrama unifilar en un
diagrama de Impedancias que muestre el circuito
equivalente de cada ccrnpcnente del sistema¡ este diagrama
ntr incluye las impedancias Iimitadoras de corriente
repreiseintadas en eI diagrama unifiLar entre los neutros de
los generadores y tierrar poFque en condiciones de
cortocircuita los generadores egtán al mismo potenciaL que
el nelrtro deI gisterna. Puresto qLre Ia corriente
35
rnagneti=*r,** de Lrn transf orrnador es generalmente
insignificante comparada con La corriente de plena carga,
la admitancia en paralelo se suprime normalmente en el
circuito equri.valente del transformadori por consiguiente
eL diagrarna de impedancias queda reducido a un diagrama de
reactancias,
3,? CANTIDADES POR UNiDAD
Lo segurndo eg elxpFegar los valnres de tensiónr cclFFiErnte y
las impedancias de1 circutito en cantidades por unidad de
Lln valar base ó de referencia qute se escoge pará cada una
de tales magnitr-tdes.
3.3 CALtrULCI DE LA CBRRIENTE DE CORTOCIRCUITO
Fara calcular 1a corriente de cortscircuíto es necegario¡
a. Lacalizar eI punto de falla
b, Redutcir eI sietema de acuerde aI punto de localizaciÉn
de la fall,a, según Ia combinación en que eeten Sierie o
Faralel.o, Y ó Delta.
Después de eegurir
mencionado procedemos
csrtc¡circurito.
procedimiento anteriormente
cálcular la corriente de
el
a
¿+. FROCEDII"IIENTO PARA COüRDINACIüN DE FROTECCIONES
4.1 CRITERIOS PARA EL AJUSTE DE DISPOSITIVOS DE
FROTECCICIN DE SCIBREtrORRIENTE ASOCIADOS A I-IOTORES
Fara Éstos interruptares debe especificarge eI valor de Ia
corriente nominal " Ésta se calcurla mediante 1a siguiente
expresión cuando el factor de servicio deI rnotor
eE igural a urnon
In tdel interruptor) = -----I::-----f3 tÍ IIVLL
Cuando el factor de servício es; igual a 1.15r E€
mul tipl i.ca le anterior For I . ?5.
Los interruptores de bajo voltaje asociados a motores
poseen una unidad ingtantánea que opeFa cuando ocurre un
cortocircurito. Ésta unidad s;€r especifica teniendo en
cuenta que incluya la corriente de rotor bloqueado del
motor. EI inetantáneo se calcula comor
Instantáneo = 10 ¡fi (In del. motor)
37
4.1.1 Ajuste de Ia banda de tiempo
Fara determinar la banda de tiempo es; necesario expresar
eI valor del. instantáneo corno mrSttiplo de Ia csrriente
nominal del interruptor o sea!
Instantáneol'ltlltiplo de instantáneo =
In (del interruptor)
4.'¿ CRITERIOS PARA EL AJUSTE DE DISPOSITIVCIS DE
PRBT'EECION DE SOBRECORRIENTE ASOCIADOS A CCI'I's
En eI caso de 1c¡s interrurptsres de potencia Frogramables,
marca General Electric que van a Éer urtilizados, Éstos
poreen básicamente tres r-tnidades:
- Unidad de tiempc largo
ti-vita 1a operación deI interrupter en condicioneg
sostenidas de ssbrecárga. tales corno arranque de motores,
soldadores Lr otrag condiciones de sobrecorriente gue
pueden interrumpir el. servicio.
- Unidad de tiempo corto
f]ontrola el nivet de al. ta corriente que el i.nterruptorpurede transpartar For cortos periodos de tiempol permite a
las interruptores aguaÉ abajo clarificar faI las de
cortocircuito.
58
-Unidad ingtantánea
sólo ordena 1a aperturra del. interruptor como resultado de
una Éevera cc¡ndiciÓn de sobrecorriente. tal comc¡ un alto
nivel. de csrtacircuito que puede caLlsar dafios al si_stema
e1éctrict: si no es; interrurnpido.
4 .3 . 1 Aj uste . de la un idad de tiempo l argo ( Long tirne )
4.?.1.1 Arranque de Ia unidad de tiempo Iargo (Long time
pich r-rp)
Se determina Ia corriente de carga del alimentador del CEI'I
rnediante Ia siguiente expresión,
Icarga=4.7*In
Donde
In : corriente nominal del al,imentador del CCI"4
Ahora,
Arranqure (Fich up) = ---1:3-:-:::::i----1.1
Las caracteristicas de tiernpo de éstos interruptores ge
ctrmFonen de cuatro bandas discretas {V. anexo F,
interruptor de potencia cen Rt"l5-g).
La unidad de disparo (Rating pLug) r eE una de lascaracteristicag del interruptor y por lo tanto debe ger
seleccionada¡ esto ls observarnog en la tabla 4ó (V. anexo
39
41.
Ahora Ee debe expresar el, valor del arrangue
múLtiplo de Ia unidad de disparo deI interruptorl
Ajuste de corrienre = ----:::::T----{Eurrent setting) Unidad de disparo
Con Égte dato se busca en la tabla 4? (V, anexo 4) y
escoge el val,sr más cercano inmediatarnente superior
ajuste de corriente (Currrent setting). Entonces
calcula el nuev$ vaLor de La corriente de arranque,
Nueva larranque = (V.E) tü Unidad de disparo
Donde
U.E : valor eÉcogido de ajuste de corriente (Current
setting )
4.?.1.? Caracteríetica retardada de 1a unidad de tiempo
l argg ( Long tÍrne de l ay )
fiie debe escüger uná de las cuatro handas discretas,
aÉegurandose gue haya coordinacién con eI interruptor
aEociado aI motor de rnayor potencia del CCI*lr mediante loe
siguientes paÉos:
Faso 1.
{.JbEervar Ia curva del interruptor asociado aI motor y
determinar el valar má>limo del instantáneo y el .tiempo en
9e
de
5e
Unirol¡¡¿oO lulonomo dc 0aidcnl¡
4@
gLre (3curre Tüper.
Faso 3.
fiie multiplica eI valtrr máximo del. instantáneo por 1a
cc¡rriente norninal de dichc¡ interruptor para obtener el
valor de la corriente real.
Faso 3.
Ahora ee expresa el valor de la corriente real del
interruptor asociade aI rnotc¡r como mCtItipIo deI ajuete de
corriente del interruptor asociada al ECl"l:
l*lrlltiplo det ajuste de cerri.ente = ----:::::------Nueva Iarranque
Donde
Ireal ¡ Corriente real del interruptor asociada aI
nstsr
Paso 4,
Élhora vamos a la currva del. interruptor asociado aI CCI'I (V.
anelio 5. interrnptor de potencia con Rl"l5-9) y ubicamos eI
punto.
l"ldtltiplo del ajugte de corriente ¡ tiempo l Toper
Ubicamos Ia banda de tiernpo inmediatamente superior qlre
s.erá la mas adecurada y garantizará la coordinacién entre
4L
amhos interruptores.
4.?.3 Ajuste de la nnidad de tiempo corts ($hort time)
EI arranque (Pick Lrp) r se calcula mediante Ia siguiente
ex,presión I
d.\rranque = 6 * Icarga
Ahora ccln égte valor se ajusta,
Aj r-rsre = --:::::H-------Nueva Iarranque
Eon este valor de ajuste vamos a Ia tabla 49 (V,. anexo
4) r y escogemos el arranque de la unidad de corto tiempo
tornands un valor inmediatamente superior.
4.3.5 Ajutgte de la unidad instantánea
El instantánee es aproxirnadamente igual a diez vecels la
csrriente nominal del interruptclr,
Instantáneo=10*In
Ahora se Elxprels;a ccmo múrltiplo de la unidad de disparo,
t'trtrtipro insrantáneo = -:::::::::::-------Unidad de disparo
se busca en Ia tabla 49 (V. anexo 4), y se escoge un val,or
igrral é superior.
Clon éstog aj urgtes se
ínterrutptores y Éstas
caardinación.
procede a dibujar las
no deben cruzaFse
4?
curvas de los
para garantizar
/+.3 CRITERIOS FARA EL AJUSTE DE
EARRAJES
INTERRUPTORES ASOCIADSS A
Las criteríos Eon simílares a los descritos para
interruptores asociados a ECl"l'S. Ia diferencia consiste en
que Ee anurl.a el. instantáneo For razones de selectividad.
4.4 CRITERIOS FARA EL AJUSTE DE RELES DE SBBRECORRIENTE
4.4.1 Relés de sobrecsrriente de faee con restricción de
voltaje asociados a generadores
[.-as reLÉs de gobrecorriente con restricción de voltajer
varian 1a curva de operación dependíendo del nivel sensado
de vc¡l taj e . Si oc,urre un cortocircuito cercano aI
generador, el relÉ sensa la gran disrninución en eI
voltaje ocasionads For la falla y de inmediato La curva sEt
torna extrernadarnente inverga haciendo que el interruptar
Épere! mt-ry rápidamente. Entre rnas lejos del generador s€r
presente una falla, Ia curva de operación del rel,é se
43
tarnará rnas lenta.
a. Sel,ección del tap
Tap = 1.15 ¡ft In ¡ft RTC
Donde
1.15 : Factor que involucra Ia sobrecarga
In : Csrriente norninal del generador
RTC : ReLación de transformación deL transfor¡nador
de corriente
dlhora se calcula Ia corriente de aFranque ajustada como.
I arranque = ( Tap escog ido ) ¡f ( 1/RTC )
b, Sel,ección deL dial
füe ceordina ccln er interruptor rnas lente de Los asociados
al harraje de los generadsres en eI purnto de operación de
La unidad de ccrto tiempo, dejands un tiempo de márgen de
El.? a 0t.4 segundes
c. Instantáneo
Hependiendo del caso particurrar, generalmente Ée anura
para evitar pÉrdida de coordinaciÉn con los interruptores€asociadcg a los barrajes.
4'4.? ReIÉs de sobrecorriente de tierra con restricción
44
de voltaje asscíados a generadoreg
fir. Selección del tatr
TaP=6'1 *InfRTtr
Dsnde
In : Corriente nominal del generador
RTC¡ Relación de transformación del transformador de
cr¡rriente
Ahora se calcula La corriente de arranque ajustada
Iarranque = (Tap escogido) * (I/RTC)
b. Selección del dial
f:le escoge el dÍa1 rnínime por ser el U* **yor gensibilidad,
c. Instantáneo
Instantánec = 1A * (Tap escogido)
*i. DESCRIÍ}CION NEL SISTEPIA ELEETRICB DEL INGENII] LA
CABAñA. SITUACICIN AtrTUAL
E:l ingenio La Cabafra. gituado en el municipio de CaLoto,
departamento deI Eauca. a treinta kilórnetros de 1a ciudad
de Cali. produce azúcar para consums humano. EI proceso
de elaheración de a¡úrcar Ée encuentra resurnido en un
diagrama de blagues en eI ánexo 2r además de una
descripción de las funciones de Ios principales circuitos.
Esta compañia genera parte de st-r energía eléctrica
rned ian te tres ca l deras ti po acuotubu l, ar gue uti L i zan
bagazo de caña corno combustihle y que aLirnentan con vaFor
a tres generadoresr y la otra parte Ia cornFran a la
compañía local de servicio, Eentral.es Eléctricas del Cauca
"CEDELCA". De los tres generadcres únicamente podrán
entrar dos en servicio, debido a la limitaciún en la
capacidad de cc¡rriente de eI barraje de generación propia.
La fábrica actlralmente tiene Llna demanda de potencia
aFroliimadamente de 3gA0 hiw,, de los cuales 35O0 hlw. Eon
suministrados por log dos generadores trabajando en
47
Faralelo sc¡bre utn barraje de 4áCI V, ¡ el reeto de Ia
demanda E?É ELrplido por Cedelca. a traves de una linea de
13248 V. V dos transfsrmadores en paralel.o de BOO hÍva.
cada unú, de reLación 13?8A/463 V. Los barrajes de
generación propia y de Cedelca no disponen de interruptÉr
de acople y For 1o tanto trabajan independiente¡nente.
Lcrs generadores poseen los siguientes datos de placa:
-Generador No.1
l'larca: Sierneng.
Fotencia nominal ¡ 1201O l{w.
Vel.ocidad¡ 9040 r.p.m.
Cos i[: CI.881.
Al ternadar
Voltaje:444 V.
Corriente¡ 1960 A,
Potencia¡ 15OO llva.
E>r ci tación
VoI taj e: lEEl V.
Corriente: 139 A.
Excitatriz '
Voltajer 144 V.
Carriente: 135 A.
VeLocidad¡ lgOE r.p.m¡
48
Potencia I 14 hiw.
Pesor ? ToneLadas.
-Generador No.?
l"larca ¡ hlorthington .
Tipot Turboalternador trifásíco.
AL ternador
Voltaje: 4gB V.
Corriente: 13AA A.
Fotencia I 12581 tiva .
Frecuencia: 6E Hz.
Velocidad:3á00 r.p.m.
Cos rD: B.El€t .
Ex ci tatri z
Vcrltaje: 1?5 V.
Corriente: 1?A A.
Fotencia: 1S llt"¡.
-Generador No.3
l*larca: General, EIectric.
Potencia: 1Só3 Kva.
Velocidad¡ 3á00 r.p.rn.
Cos iF: 0 ,8O.
Frecuencia: 6E Hz.
Al ternador
49
Exci tatri¡
Voltaje: 48Cl V.
Corriente: 1880 A.
Fotencia: 1250l l{w.
Voltaje: 1?S V.
Corriente¡ 1?A A.
Velocidad¡ 3é00 r.p.rn.
Fotencia: 15 liw.
l.-o= dog transformadoree de
de placa, a saberl
l"larca: Eiiemens.
NiveI de aislarnientot 1S/Qló Hv.
Fotencia: EIBO hlva.
Frecuencia: 6O H¡,
Trifasico.
Canexión: DYl1.
Tensión alta¡ 13?üB V.
Tensión baja¿ 4é.2/?,67 V.
Clase de aislamiento: A.
F'létodo de enf riamiento¡ ONAN.
Corriente alta tengiúnl 35 A.
Corriente baja tensión¡ 1€lOO A.
860 hÍva.. tienen igual.es datos
50
Acei te ¡ l"linera I .
Temperatura arnbiente¡ 40l oc.
Tensión de cortocircuito¡ 4,S87..
Corriente de cortocircuito¡ ?4.CI9 l{4.
Dutración de cortocircuito: ?.49 Sg.
Al barraje de CedeLca Be encLretntra conectada una planta
diesel de emergencia. de las siguientes características¡
l"larca : Etl achstene .
Valtaje: 469 V.
Corriente: 754 A,
Fotencia¡ 6@01 hlva.
Esta planta diesel de emergencia no posee un encLavamientc:
rnecánico Fara evitar qure suministre energia eléctrica aI
eigtema, estando en eervicio Eedelca. lo cuál pone en
peligra 1a integridad de los aperadores de la planta
eléctrica y al rnismo sistema eléctrico de la factoria.
Actualmente las cargas eléctricas del ingenio se
distriburyen entre los barrajes de generación propia y de
Cedelca, a convenienciar pues los alimentadores de Ios
centros de control de motoreg poseen interruptores
conrnutables que permiten trasladar La carga rnanualmente de
5t
Ltn barraje a otro y viceversa.
l.-os barrajes de generación propia y de Cedelca, tienen
i.guales características, a saber;
Dos harras de cohre de 5O mm, por 6 mm. por fase.
Estos harrajes están sometidos a Lln calentamíento excegivo
debido a qt.re Ia capacidad de corriente de los mismos está
euperada Für eI gran aurmenta de cargas elÉctricas.
Se hí¡e eI levantamiento del diagrama urnifilar del sistema
eIéctrico actural del ingenio La trabafia. Ver plano No.1,
En Éste diagrama encentramos las potencías de Ios
generadores ,/ trangformadoreg; y lag potencias de la
mayoría de lc¡s rnctcreg, asi comcl el cal ibre de los
conductores e1Éctricos y los voltajee deL sistema. Las
caracteristicas de les interruptsreg de los metores y de
los interruptores totalizadores de los centrog de control
de rnatores "CCPI'S". sct encurentran en lag tablas 14 a 39.
(V. anexo ?).
frlo existen planos de las protecciones elÉctricas de los
generadores ,/ transfsrmadores, ni curvas de coordinación
de prote*cciones como rel,és.interrurptores y fusibles; sólo
32
$e pLteden observar las marcas '/ referencias de algunos de
los equipos de protección. pero en el ingenio no poseen
los catál.agos con las curvas cor¡-€lspondientes y dehido a
s;u antigutedad nB s€t pueden conseguir ctrn los
FeFresentantes de ventas de dichas rnarcas. Por 1o tanto
nG se puede hacer Lrn chequeo paFa caordinar con eL resto
de protecciones e1Éctricae.
En la reccllección de datos para el levantamiento del
diagrarna urnif i lar ee observó gLre algunos breaker's de
motores están st¡bredimengionados debido a que cutando Ée va
a realizar urna sustitución, eI breaher de Ia capacidad
correspondiente no Ee encutentra en el almacÉn, entonces
instalan urno de rnayor capacidad. En etros breaker's no Ée
pueden observar las características técnicasr ni
referencias. La mayoría de lc:s fusibles egtán siendo
reempl a¡ados por breal.;er' s.
EI accplarniento en traralelo de los generadores se hace
rnanuralmente usando voltírnetros, frecuencimetrog. bombillos
y un =incroncscapie.
c}. LISTADOS DE LCIS NIVELES DE üORTOCIRCUITO DEL INGENIO
LA CAFAñiA
eil cálcurls de los niveles de cortocircuitc¡ se realiza
utílizando el prograrna de cortocircuito dieefrado por el
Ingeniero German Garciar jefe de analisis y prograrnaciún
eperativa de la divisién de Eoordinación de la Central de
Anchicaya. Este prograrna está desarrtrllado en lengltaje
Fascal ,/ campiladc¡ en Ia versión 6 de turbopascal. Ademág
coneta de tres partes: manejo de datos de entrada ,/
salidar cálcula de las rnatrices de impedancia de secuencia
y cálcurLo de fallas. El algoritmo utilizado para la
formación de rnatrices ÉE a través de Ia adición de
elemernto por elements. formando Ia matriz Zbus. Los tipos
de fallas que cal.culan Ec:n monofásicosr trifásicos entre
lineas y dcble linea a tierrs. La capacidad es de 4@
nodas y el númers de elementos es de ?5O.
6.1 VALORES EASE DEL SISTEI'4A
Las impedancias del
cantidades par unidad¡
gisterna deben estar e>:presadas en
y Ee escclgen la poténcia base y los
54
vcrltajÉg baser que para nuestro caso son!
- Poténcia base = tü F'IVA.
- Voltajes base:
Alta tension = 13?00 V.
Eaja tension = 46ü V.
Él Fartir de estos valores base determinamos otros usando
las sigr-rientes fórmulag:
l{VA trifágicos baseEorriente base en amperios = ------
f3 * ( I{VLL base }
rrnpedancia base en ohmios = --:I::!-::::liMVA trifásicoE base
Dads qLre todas las impedancias de cualquier parte de1
sistema tienen qLre ser expresadas respecto a la misma
impedancia basen aI hacer los cáLculos es preciso tener un
medio para pasar las impedancias por unidad de una base I
a otra base ?. Io cr-ráI Ée censigue con la siguiente
f órmlrla l
I.iVA? (HVLLI)IZput? = Zpr-rl tf ----- * ------
¡,iVAl (llVLL?)a
6,? I|,4FEDANCIAS DE I..O5 ELEI"IENTOS
Impedancias de las cables
ss
l....as irnpedanciae de loe cables se obtienen a partir de las
tablas dadas tror lae norrnas estandar de la IEEE¡ para
*ondutctores de cobre podemos observar en las tablas 4O y
¿11 (V. anE!)íc! 3), los vaLc¡res de Lag impedancias y log
factores de separación entre conductores.
Impedancias de transformadores
La irnpedancia de cortocircuito del transformador e€
suministrada por eL fabricante En Ia pl.aca del equipo
cclrrespend ien te .
Irnpedancias de generaderes
Las impedancias de generadores se toman de Ia tabla de
constantes típicas de máquinas sincrÉnicas trifásicas, del
libro; Anál.isis de sistemas e1éctricos de potencia de
t¡¡illiam D. Stevensoni esto se ilurgtra en La tahla 4? (V.
anexa 3).
Impedanciag de rnstc:res
los datos para éstas impedancias generalrnente gon dados
por el fabricante" en caso contrario Ée uÉan lag tablas
dadas por las nc:rrnas ANSI-IEEE std 141 1.996r que Ee
ilugtra en la tabla 43 (V. anexo S)
Impedancia cle la red de gurninistro
s6
fiie calcula a partir de los l'lVA de cortocircuito trifásicos
mediante 1a siguiente expresi,ón:
ih:v)3Xcc = ¡en ohmiog,
FlVAcc
De otra fcrma"
l;VA baseXcc = ien F.Lr.
tiVAcc
Esta última se aplica cuando los l{VA base son los mÍsmos
de la red.
6.S NIVELES DE CORTOtrIRtrUITO
Ér continuaciÉn =ie presentan las listadc¡s de los niveles de
cortacircuits para eI nuevo sisterna elÉctrico del ingenio
La Cabaña, teniendo en cuenta condicit¡nes de rnáxima
generacióno B rea aperando las cuatro generadoFErs.
ELg!{EIITOS DE SEC[,E}ICII POSITI'iA
FIt.{ .'i000 }¡0D0
No Ptt, LlE0
I
I
Ii¡
I,
d
{I
tt
{tI
Btffi.4JE
PAITiDT
RE¡'ETEliCI.T
F,EFERE}¡C IA
EEFERE}IC i.{fiEF8NEli0IA
P.EI'EEE!IC iA
REFETEI¡C i A
P.gFEP.EHCI A
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ciJATF.o 0. c0c0 0.5000ctJATP0 c. c0$0 0.850c
clj¡.rF"0 0,ic00 0,3500
ctjATE0 0,ct10 0.52c0
cLr¡.T[0 0. ]tc0 0 , 80t$
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U}IIt/EP.SID¡.D D9t l'AILE
P!.o0iAtfA DE cotTo-clncl,tT0
PALTA TRIFASICA
II{P8D¡.IICIA D8 FAILA
Z = 0.00 + i[0.001
!{VA base : 10, 00
F.{ILA EN EL BAP.RAJE : ! U!:0
y0tT¡.J8s DE FAttA g[ [0s BAAIAJES t[V¡
BAT.I.AJT F.4SE A FASE B FAS¿ C
lio ilCl{BRg IIAC!'¡ITUD A!|I]''J[O !{A0
EL E!{ E!¡TO
COTiI9TT!S DE FTIIA EN LOS 3LE!íE!¡TOS
VAIORES ElI IAIIP REFETIDOS AL EARNTJE
D8 [[EOADA
Fts! I|{AO!{ITl,D A!IOUtO
t2,11 :f0,0013,21 !Í0,0013.?3 :50.000,10 r50,00
0,r3 150.00
0.il 150.00
0,!0 !5c.00c.l! i50.00f,09 :5c, 00
c,48 150,00
0,28 150.00
0.?6 -30.00
0.c0 rf0,c00,c0 i50.00
F¡.SE A
I{AC}IITlJD A}iGtJLO
I 2, ?6 -90.00
r3.21 -90,cc
!3.?3 -90,00
0. l6 -90.00
0. t3 -90.00
0. 1t -90,00
0.10 -90,00
0. r l -90,00
0,09 -90,00
c. { I -90.0c
0,28 -30.00
0,?6 90,0c
0.00 -90,00
0.00 -30.00
¡'¡.sE c
IIAG!ItTUD A}IGlJIO
12.?5 30.00
t3,21 30.00
I 3. ?3 30, 0C
0, I 6 30,00
0.13 30,00
0,11 30,00
0,r0 30,00
0,lt 30.c0
0.09 30,00
o, te 30,00
0.20 30.00
0.?$ -!50,c0
c.0c 30,00
0,00 30,00
\20?4¡trt4t
:{213{
o
FAI,LA TBII'ASICA
MPSDAIíCIA D8 r'tltr
Z : 0,00 r if0,00!
HVA base : 10. C0
FT[!A EII E[ BARRTJE : ?
'J0IIAJES DE F¡ttA Eil [0S BtnnAJES t[V¡
D0s
lf¡:tu
1
,
BAAP.A.i3 TASS A
!tct{3i3 !{.{0}iITlJD tltcl:t0!j[0 0, ?25 0,310Dos 0, 000 0, lti
TPES 0, i92 0.:icüuAT90 5,{85 0.:c0
F¡.ttA E¡I [I, BARP.IJE : 3
¡ASE B
!{¡.clitTU0 t}íct,L00,2?5-!20,00tt1 r¡4 n ¡nn
0.19?-l?0,c01
5.{S5-!?0,001
FASE C
!{¡.Clii::'! rl:!'J'LC
0.215'!!c.c0tc, t00 !), c00
0. !92 t!0.0ct5,{85 t?0.001
D0s
mIP.TEITES Elf B! 9r[R.{j3 tE i,fiLt tilrpl
F¡,sE I : l?.580{-90.C001FlsE 3 : 1?,5?9(t{9.9!glFlsg0 : 1?,5?9(3C.CC!!!,lvA DE CORTOCIEOIJIT0 : t{,006
CORP.I¡IITES DE FAI,IA EN tOS ELEI{EIITOS
I/ATOPES E! TAilP RSFgRIDOS A[ SAIRAJE
DE rt¡fÁt.4¡L E!{ E}¡TO FASE A
!|.qc¡¡iTl]D t!¡0u10
1,95 -90.00
2,02 -90,C0
2,i0 -90,00
0,02 -90,00
0,02 -90.00
0.c2 -90,00
0. ct -90,00
0.21 -91.0c
c,05 -90.00
c. ?5 -90,00
0, i4 -90,c0n tr -Nn nrv | ! ¿ s v ¡ vv
0. e r 90,00
0,00 -90.0c
FAS¡ B
lfA0!fiTüD Ati0'Jt0
r,95 !50,002,02 !50.f0t.t0 r50.c00.0¿ 150,c0n nt t(¡ n[
0,02 150,00
0. 02 I 50. c0
c,11 !50,000,05 ! 50. t00. ?5 I 50,00
0,1{ !50.c0c.¿l !50,cc0.61 -30,00
c,00 t5c.c0
F.4SA C
!{.1G!;iTriC AIcUt0
! ,95 ?0,00
2.92 30,00
2.10 30.00
0,02 30.0c
c.02 30.00
0,02 30,00
0,0? 30, c0
0.¿l 30.00
0,05 30,00
0,25 30,00
0,:{ 3c,00
0,2! 30.00
0.51 -150.00
c.00 30.00
0
0
0
0
0
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u
tl
t'l
0
II
¡.ALLA TPIf'ISICA
i!{PEDIl¡CI¡. DA F¡.tI'T
Z = 0,00 + i{0,001
llVA base : 10. 00
FlttA 8l¡ EL BARPAJE : 3
'J(|t?AiEs DE FALLA El¡ tos SARIAJES t['/l
IARRAJE FASE A I'ASE g FASE C
Io ll0!{¡P.E !{.{ClllTUD A!l0iil0 UA0!ltTlJ} A}¡0Ut0 HA0lf lTUD L!{GlJt0' ! lJrO c,t36 c,00c 0,236-t20.001 0.236 tg0.00t2 lCS 0.!1? 0,CC0 0,312-i?0,001 0,?t2 t20.c0t3 Tp.¡S C,0C0 C.Ci0 0,0m 0.000 0,000 c.0c0
{ rt|JAT.D.o 6. i)32 0. i}00 6, cg?-120.001 t.08? tzt,ocl
FtLtA Ell E[ 3AftP.AJE : 3
COTNIgIITES ET Et BASRAJS DE FATLA Il(Al{PI
F.qss A : 12.63?{-90.00C}FASEB : l2,tE?(119.9391
FASE c : 12,5f?[3C,Cli!!{t/A DE C0RTCCItCUII0 : i 0, i 08
TRES
TRES
:i...
ELEr{8!rT0
COTNIEilTES DE FTTLI EII LOS EIEHE}|TOS
1IALORES E}¡ IAI{P P.EFERIDOS AL BIRIAJB
DE ItECIDIFASE A I'TSE 8 F¡.SE C
I{ÁO}IIT'tJD AIIOULO l{AOIITTlJD AliCU[O llAO}|ITUD A}ICI|[O
t,{t -90.c0 l.{! 150,00 t.1t 30.0$
l.{6 -30.00 t.46 !5c.c0 l.{6 30.00
r,5r -90.00 t.5t 1f0,00 1,51 30,cc0.02 -90,00 0.02 I 50,00 0, 02 30, c|j
0.0t -90,00 0,01 150.00 0.ct 30.cr0.0t -90.00 0.0t 150.00 0.01 30,00
0.01 -90,00 0.0t 150.00 0.0t 30,00
0,c{ -90,00 0,0{ t50.00 0.0{ 30,0c
0,1? -90.00 0,1? 150.00 0,1? 30.00
0.i8 -30,00 0,18 t50,00 0.18 30,cc
0,r0 -90,00 0,r0 r50.00 0,10 30,ct0,t5 -90.00 0.15 150,00 0.t5 30.90
0,00 -30,00 0.c0 150,00 0.c0 30.cc
0.{{ 90.00 0.{{ -30,00 0,{{ -150.00
0t0t0!0t0l0l0i02030{0{l{2111dt
BA fliAJ 3
t'¡.[[A TnIFASICt
IIIPEDAI|CTA D8 FALIA
Z : 0.00 + i(0,001
HVA b¿se : 10,00
SALIA EN EL BARRAJE : I CUATIO
iT0LTAIES D9 FÁttA Elf Los BARnAIES IKV¡
FISE A FASts B
!:0!lBtE !{A0!TITUD A!i0ljt0 t{Act¡I:ljD AICUTC
u!t0 0,t¿l 0.000 0,12t-t¿0.001Dos 0,c02 0.000 0,ccz-lt0,cct
TnES 0,C03 0,000 0,003-120.001
'JuATR0 0.000 0,000 0.cco 0,000
i¡.tiÁ El{ E[ E.{RflAJE : { CUATNO
f0nilEITES E!¡ Et BARRIJE DE ¡'At[.{ l[At{pl
5.{SEA : 2.16?(-90;0001l¡.sE I : 2,16?{1{9.9991iAsE c : 2,15?(30,0011
!{vA DE C0F.TCCI[C'iIT0 : 49,535
FASE C
IIACilITUD ¡IfOlJtO
0, l2t 120,00t
0,c02 !?0.001
0,003 120.00t
0, c00 0,00r)
!{o
!
2
I
{
o
CONRIE!¡TES DE FIILI E}I IOS EI,EIIE}¡TOS
VATOF.SS E}¡ [I!IP IEFEPIDOS AL BA!.!.IJ¡
DE LIEOADA
3 t ETE!¡TO FASS A
|{AG!|ITlJD ANOUTO
6.95 -90,00
1.2" -90.C0
?,19 -90.00
0, c9 -90.00
0,0? -90.00
0. c6 -90. c0
0, c5 -90,00
0,?! -90.00
0.1$ -30,c0
0,9? -90. c0
0,51 -90,00
0, ?6 -90.00
0.ci -90.c0
0,01 -90,00
FÁSE B
IIIG}|ITUD AIIClJLO
6.96 I 50.00
1,21 t50.00?.{9 150.00
0, 09 150.00
0,0? !50.000.06 r 50.00
0.05 r50.000.21 t50,00
0.t6 t50,000.8? 150,00
0,5t 150,00
0.?fi t50.000.01 150.00
0.0 I r 50.00
FASE C
llA0lrtTt,D Ailouto
5,!6 30,001 .?,t 30,00?.{9 30.00
0.09 30.000, c? 30,00
0.06 30.00
0,c5 30.00
0.21 30.00
0.16 30.00
0,9? 30.00
0,51 30.00
0,?6 30.00
0,01 30,00
0,01 30.00
n
n
0
U
0
n
n
c
ll
n
I7
{t:I
;
-)
COORDINACION DE FROTECCIONES DEL NUEVCI SISTEI.IA
ELECTRICT] DEL INGENIO LA CABAñA
Debido aI carnbio en sistema elÉctrico actual 'deI
Ingenio La GabaFía, de un sistema de dos (?) barrajes
independientes a 46CI1 Vr nuevcr eistema elÉctrico se
hará la Coordinación de Protecciones para este nueúo
sistema que consiste €!n dos . (2) barrajes écoplados
mediante trn transformador de enlace, uno de los cuales
está alimentado per un turbogenerador a l$?CItCI V. Este
bar.raje ademáe puede ser alimentado Ft¡r ,la empresa local
de energía "EEDELCA"T en caÉo de Ealir de .servicie eI
turbogenerador. EI otro barraje eEtá alimentado Ftrr tres(3') turboEeneradoreg a 4áCIV conectadc¡s en paralelo.
En este nuevo sistema se inclutyen rdos subestaciones
a,Iimentar caFgas a
46Et V ¡
7.
eI
"/.L EOUIPT]S DE PROTECtrION PARA EL NUEVtr 5IsTEI"'IA ELECTRICTI
escogié eI siguiente. equipo:5e
5B
a. Inte¡rruptores totaliradores de CCl"l'S a áOA V
b. Interruptores de protecciÉn de barrajes.
c. Interruptores de protección asociados al tianpformadsr
de enlace y á lae surbestaciones,
Vale la peña aclarár que el. equipa anteriormentÉ expuesto
fué escogida según sugerencias de los ingenieros del
departamento elÉctrico del ingenio La Cabafia, y'haciendo
consideraciones de reserva de capacidad de carge. Estos
interruptores están pFov,istos de una unidad eléctrónica
Ilan¡ada l"lÍcroversatrip, 1a cual consiste en cuatro partesl
protección' progrernable, mecanismo de flujo variable(flush-ehift trip device) ¡ sengores de corriente, y uni.dad
de disparo ( rating plug )
La protección programable contiene un Eensor de corrÍente,
Lrna unidad lógica de estado sólido y gt¡iches de ajuste
manutal páre nueve (9) funciones, corno también tarjetas de
indicación de fallas mecánicas.
Esta unidad realiza laE funciones
sobrecorriente de fase y tlerra
de un relé de
7.? SELECCICIN DE LAS CARACTERISTICAS DE INTERRUPTTTRES DE
BAJO VOLTAJE
5?
Para nurestro caso scr trata de un al.irnentador llamado
CALDERA 4r protegido con un interruptor de 1600 A de
corriente norninal. FBr criteries dF selección segrln noFmas
del Ingenio La Cabafia pára baja tengiónr E€! seleccionan
interrurptores a 6El6V. EI voLtaje de servício es de 4óElV y
el nive} de Cortecircuito en eI barraje €!s de 6?.14 HA
para falla trifásica,
¿ooa.5
4ooo 4
FIGURA ?. Ci
Fabricante
Catalogo
Bt\,\
$ü
.t)\lq\
$$ s 4
rc*i-' .t,oi-- $ 5
: Beneral Electri.c.
: THtr1á16SS - Interruptor
Break ) .
de potencia (Fo¡¡er
60
Unidad de dieparo (Rating PIug) de 12OE
amF. (TR16S12AA)
Para escoger las caracteristicaE de este interruptor ee
eiguieron los siglrientes paÉos:
e. tráIculo de la Inominal
Inominal..= ( l{VA / ( fS¡}KVLL ) }'t 1.25
Donde r '' I
hiVA = Potencia total. del CCF{ a proteger.
I:VLL = Voltaje Línea - Línea en 1,"v.
1.?5= Factor de márgen.
En nuestro casor
Inominal = ( 765 / ( O.46rlfg ) ) 'lr 1,25
Inominal = l?CItCI Al'lP l
Deacuerdoalosamperioádecortocircuitogege1ecciona
de Ia Tahla 44 (V. anexo 4). Asi¡
Tipo de construcciónl High Break
a áOO Vac y con lcc= 65 l{A.
La corri,ente nominal es de 16CICI amp.
Según la Tabla 45 (V. anexo 4) encontramos las siguientes
caracterigticas de acuerdo a la corriente nomína1 ¡
Estructura 1á00 áílF. '.:F"tSq. del senÉBr 1á0Gl arnp.
Cataloge THt161655.
é1
b. Selección de la unidad de disparo ..
como Ia rnominar'es de 12Qto Al"lF seleccionamog una unidad
de disparo de eEta capacidad con unos transformadores de
corriente sensores de 1'á8CI arnp. r EE! tiene¡
corriente de Ia unidad de disparo lloo amp.. ¡patálogoTR1áS1?OE, según fabla 46 (V. anexo 4).
.'c. Sel.ección de la caja contenedera
De acuerdo a Ia TabLa 47 (V. anexo 4), se tienÉ que!
Estructura 1óO0 arnp.
Rango del, sensor 164El arnp.
Catálogo THDOSI6i Se escogió manual por *.orrornía.
El rEEumen de log características escogidas Fare losinterruptores a instalar se encuen.tra en Ia tabla g (V.
página 85).
7.3 ILUSTRAEICIN DE AJU$TES DEL INTERRUPTCIR ASBCIADO AL
I,ITITOR TIRO INDUCIDCI CALDERA 4
Lss rangos de ajurgte de este interruptor rGl encuentran
irnpresas en La tabla ? (V. página TAl .
De acuerdo con el Diagrama unifilar existente en caldera 4
encontramos gue el motor de rnayclr potencia y su
6?
interruptar asociado, tiene las giqutientes caracterígticas
(qure ademáE se encuentran. impresas en la tabla 19. ( V.
anexo ?) ¡ ¡
Tiro inducido caLdera 4
458 HF ..,
Ref erencia THJll.
Eapacidad del Interruptor¡ áECIt ámF,
En general tratandose de motores elÉctricoE 1a petencia en' .;,
liVA se calcula como¡
nvA = --::-:-3:1ii- .
Fpl(n
Dande
HP =r Fotencia nominal del motor en l.lP..
Fp i Factc¡r de.potencia.
n = Eficiencia.
$ii por algutna razón no scr dispone de la infoFmación exacta
de los valeres de eficiencia y factor de potencia se puede
emplear ccn fines practicos 1a sigr-tiente expresión,
lvlotores de inducción : l{VA = HP.
Entonces r
S = 45O hva
Y por lo tantor
In = (KVA)/(fS ¡fi l{VLl,-} = (45O)/(@.4órtf3)
ó3
In = 5á5 amp.
:.
InEtantáeeo = lCI*In = 5656 amp.
7.8.1 Banda de tiempo
Para ; Foder saber que Banda correspende a eEte valor de
Instantáneor eE necesario pasar dicho valor a un mrlltipto
l,ltlltipls de instantáneo = S6ti0/60CI = 9.4
Donde 6€t0 amp. ccrresponden a la corriente nominal del
interrutptor que protege al motor (tiro inducido caldera
4).
ObEervando en La curva correspondiente del rnetor cuya
referencia es THJ¡,;r rs€clffrr¡ctsr
Instantáneo = Benda 5.
7.4 trOBRDINACICIN CBN EL INTERRUPTOR TCITALIZADOR DEL CCM
CALDERA 4
I)ebemos coordinar el interruptor asociado al ,potor tiro
inducido caldera 4 con el:interruptor totalizador del CCM
caldera 4.
7.4.1 Unidad de tiernpo largo (Long tir¡re!
Para. Ia selección de La unidad de tiempo largo del
64:
interruptor, es neceÉario primero conócer la Corriente de.
Carga, en el caso que no se conozca ie'aplica un factor de
O.7 a la corriente nominal¡'por consiguiente:
Icarga = 0.7 lr In = rArT tl 12OA arnÉ. = 8401 amp. l
7.4.1.1 Arranque de Ia unidad de tiempo largo (Long time
Picl'- uP)
Antee.de hallar el arranque de la unidad de tiernpo largo
es necesaris establecer les siguientes críterios¡
En la Tabla 47 (V. anexo 4) observamos que eI' aFranque I
tiene una flexibilidad de 1,1 de la corriente ajustada'y
que además la Eorriente de Arranque de la unidad de tiempo
largo se ve afectada FBr un factor de, sobretrargá del BAL,
es decir!
Arranque (Fich-up) = (1.2t(Icarga) / 1.1 = (1.?'fA4A) /.L.1
Arranque {Picl'.-r.rp) = ?1á.36 amp.
Caracteristica de 1a unidad de tiempo Larger'\
Las caracterigticas de tiempo del interr:uptor se ¡nuestran
en. laE curvas del fabricante, en este caso General
electric (V. anexo 5! interruptor de petencia con RHS-9).
Como se aprecia de la cLrrvagr sr 'dispone de 4 bandas
discretas, una de Ias caules puede tser seleccionada
rnediante una peril,la de control
á5
Para nüegtro caso ' particular vemos que Ia curv.a det
interruptor está en mürLtiplos de Ia unidad de dieparo V
por tal razón hay que Fasar eI valor del arranquÉ Etn
mrlltiplos de La unidad de disparo del interruptor:
Ajuste de carrient€! = arranque/unidad de dispqro
Ajuste cje corriente = 916.36/1?O0 = 18.76.
Obeervando en ta Tabla 4? (V. anexo 4) egcog€lmos-
Ajuste de corriente = 01,?5x
Donde,.:
x = Uni.dad de disparo en amjerios.
Se escoge O.?5 para evítar que Ee crucen las curvas de los
interrtrptores y se,pierda 1a coordinación entre e1lps,
Entonces eI nuevc valor de corriente de aFranque eE!
Iar,ranque! nLreva = ü1,95 * 1?OA amp, = 1140 amp.
7.4,L.2 Característica retardada de Ia uni.dad de tiempo
larga (Long time delay)
ueso= para escc¡ger Ia banda adecuada según las
características del interruptor y coordinando ÉBn
interruptor asociado aI motor tiro inducido caldera 4¡
Paso 1,
H1 valor máximo de Instantáneo deI interruptor THJK
66,
agociado al rnotÉr tiro inducido caldera 4 es 11 (V. anexo
5, interruptor referencia THJI() y oclJrFe en Topera. = 11
segundos.
Fascr ?.
erl valor de corriente real de.l interruptor asociado aI
mot(lr es.
Ireal +'11 ¡t 640 amp. = f¡f¡g¡@ arnp.
Paso 3.
Mrlttiplo dbl ajuste de cc¡rriente = 66Od/LL4@ = 5.79.
Paso 4.
En curva del interrurptor asociado aI QCPI caldera 4 (V.
anexo Sr interruptor de potencia ctrn Rt"lS-?) r ubico elpunto de coordenadae¡ á,79 y Lrn tiempo ligeramente mayol:
a 11 eegundos, Entsncer Be escoger
BANDA 4.
7.4.2 Unidad de tiempo corto (Short time)
7,4,?.I Arranque de Ia unidad de tiempo cor.to (Sh'ort time :
pick up)
Arranqure (Pict'. uF) = $ !* Ic,arga = 6 * 84O amp.'riArranque (Pict". up) = 5Qt4[t amp.
67
. Ajuete = Arrangue / (Nuevo valor de co¡lriente de
arranque )
Ajuste:= (5CI49 / L14A) = 4.42 l
Vamos a La tabta 49 (V. Anexo 4) y egcogEmos
Arranque = 7c
Donde,, ,:
c = Ajuát* d* corriente
Sie escoge 7 para evitar que se crucen las curvas de los
interrutrtores y s€r pierda troordinación entre eIlos.
7,4.3 Unidad instantánea
Inetantáneo = lB ¡f (In del ,interruptor) = 10l tt 1260 amp.
Instantáneo s t?EtCIt0 ampr
l"hlltiplo instantáneo Instantáneo / Unidad de disparo
Mrlltiplo instantáneo = (l?0ülCI / LZAOI = lQl.
Valor eecogide segrtn Tabla 49 (V. Anexo 4)
V.E = lO.
Con estos vaLoreE se procede a graficar las curvas
carecteristicas para estos ajustes. (V. anexo 7r hoja ó
de 36).
Eis importante tener en cuenta que la curva característiqa
6E}
de estos interruptores está disefrada cor-l una tolerancia de
+1ü7. V -L87., lo que significa que pera graficar hay que
afectar estos valores en 8.9 Fara Ia curva minima y 1.1
Fara l,a curva máxima.
[Jbservando en eI diagrama unifilar notamos que. Catdera 4:.
forrna parte de un conjurnto llamado Calderas y que al hacer
eI anáIisie anteriormente deEcrito a tos trtrM:S de mayor
potencia se dedujo por medio de las curvas que Caldera 4
eE eI más lento del conjunto como Io podemos observar en
las curvag de conrdinacién (V. enexo 7, hojas 5 de ?61 6
de ?6 ,V 7 de 26li per lo tants el interruptor asociado al.
CCl"l ca,ldera 4 re escoge Fara cc¡ordinarse con eI
interruptor de potencia agociado al barraje de loe
generadores a 4áA V
7.1 CIICIRDINAÉION CON EL INTERRUFTOR ASECIADO AL BARRAJE
DE LOS GENERADORES
Fara definir Ioe ajugteg y t*= , características del.
interruptor de potencia asociads al barrajer y que protege
a todo el conjunte Calderas (V. anexo 6¡ plano diagrama
unifilar elÉctrico futuro), Ee realiza irn procedimiento
similar aI qu€r s€r hi¡o para el interruptor totalieador del
CCf"l Caldera 4. con la diferencia de gue se anula Ia r¡nidad
' :. 69
instantánea For selectividad ,/ para ercoger Ia banda
adecuada se debe tolnar de ra curva del interruptor
asociado al ccl"l caldera 4 eI valor má¡rims de la unidad de
tiempo csrtc (Eihort time) y el tiempo de ocurrencia en
segundos.
El con j lrnte Calderae
apFclrimada¡nente igual
dicho interruptor será
instaladaE en Calderas,
Fosee un factor de diversidad
a 0t.95¡ obviamente Ia potencia de
la suma de todas las potenciás
multiplicad,i por dicho factor-.
En eL anexo 7 (hoja t de ?6) r, se ohservan las curvas de
coordinación para eI conjunto Calderas. En le Tabla g Ee
impresan las referencias de todos Log interruptores a 460t
V. del nuevo sistema elÉctrico del ingenio La Cabaña..
7.6 ILUSTRACION DEL AJUSTE DE RELES DE SOBRECBRRIENTE DE
FASE Y TIERRAi
7.6.1 Ajustes del relÉ de.fase a 4óO V. (Fara':tutrbogenerador Siemene )
Fabricante I Basler El.ectric
Tipo
Taps
¡ . BEl-51 con reEtriccién de voltaje.¡ ?.2S/3.Ctl5 ¿?3/6.7f./7 .3/9.@/9.7á/LL.?5/12.8
efnF.
7@
Diales : EOag?
Instant. I 1a4B-['rafo de corriente ¿ ?@ee/F amp.
1. Selección del Tatr
Tap= 1.15 !fr Inom * RTI
Tap = 1.15 * 1968 tr F/?O@0
Tap = 5.á3 árnF. i For consiguiente egcclgernos Tap = ó.7FafnF.
La corriente de ar¡-anque ajustada est
Iarranque = 6,7F t ?ACI0/F
Iarranqute = 77AE amp.
?, SeLección del Dial
Debe coordinarse con el interrurptor mar lento de losasaciados al barraje de los turrbogeneradgres ein eI punto
de eperación de la r-rnidad de corto tiempo dejando un
tiempo de margén de €t.4 segundos. En nuestro ca'oparticular el interruptor escogido eB eI de calderas ya
que es eI más lento de todos los interruptores asociados adicho harrajei además se escoge un diar para vortaje treropor 1o tanta para una corriente de cortocircuito trifásicoen el barraje'1 (ver f igura s) de 6?14CIt Amp, el RetÉ delgenerader Gl vé urna corriente de aporte de L?76a AmF¡
ahora, para una ccrriente de cortdcircuitoarranque de ta urnidad de corto tiempo {EhortltóOO Amp, se necesita Éaber la corriente de
verá el relé del generador Gl, '
[=12á00*L?Td¡A áAI40
X = ?5BB Amp.
Osea que por Rl Fasan ?SBg Amp.
Como se observa la corriente que FaEa por
que Ia cc¡rrriente de arranque del Tap
7L
trÍfásico de
tirne) de
aporte que
eL relé eE rnenclr
y el tiempo de
operaciún de1 reLé será
[in eI interruptor para la6aa amp. el toperación = lB seg
Fara ?588 arntr- en er re1É deben haber rg.4 seg. verfigura 3.
fJbserv,ando las curva= de coordinación de calderas (v.anexo 7, hoja El de ?á) r Ee tiene que Fara 6?14A Amp, gue
€rB la lc-c en el harraje de 468V, el interruptor opera en
C1.55 seig., por el relÉ circulan L?26@ Amp, que eg elaporte del generador Siemens Gl, (v. cap. S lietado de
cortocircuito) y debe trFerar em QI"FS + Qt.S seg = O.gS seg.veces el Tap del relÉ = LZT6?,/?Z@B =-4.2? ,
Fara 4.72 debe clpe'.er. *'m O.gF seg escogermos Dial ?Et,
qbtenido de Ia curvas caracteríeticas del RelÉ EaslerElectric E-6 y que aqui re presentan (V. anexo 5).
d
:¿.
t32tO A
7?
TRAFO DEEN¿ACE
CALDEReS
lz,roa
i: I ült.JRÉi .i , ñparte*, de cc¡rrieritsr rJe cr¡r'Lr:rircuritr:
paF;t f ¿i1 La tr-i.f á*ic'r "
EI. rnil*¡¡c: ¡:r-t:ceriimientr: t;fÉ lrti L i:¡a pclFEt Ls,:i, rel.és cle
r,ici:i'-r':+cc¡rrj.erit:el {:$n restr-j.cciÉn der vsltaje. cclm{f el
firrtHr;1fir. nbi.cadcrs en Ic¡s ctener-adc:rer: blorthing'h.on ,/
[iiener'¿r]. Els+ctr-ir-. Las resLrltacJaei Eie encutentran impr*-se*
73
en Ia tabla 7.
En el anexo 7 (hoja 31 de ?6) se presenta la verificacióngráfica de selectividad, para la cuel se muestran las
curVa5desdee1interruptorqueprotegeaI,motorhastae1
RelÉ instaladc¡ en eI Turbogeneradgr siemens 6r., dibujadas ,
ssbre una m.isma egcala de corriente y congiderando loe
ajurstes determinados .
7.6.2. Ajr-retee del relÉ de tierra a 46O V. (Fara
turrbegenerador Siemens )
Fabricante : Basler Electric
Tipo ¡ BEI-51 ccln retricción de vciltaje
Taps ! A.7á/L.A11.5/1 ,73/?.2á/Z.S/g .@/5.?g/g. Zál4.6
Amp.
üial ¡00-9?
Instant, .:l-4ATrafo de Eorriente t 2@@O/ 5 amp
1. Sel.ección del Tap
TaP = g'1 ¡[ In * Rttr
Tap = 9.1 't 1?68 '[ (5/?AOE] = [t.4?? amp.
pc¡r cónriguiente re escoge Tap = EI.ZS amp.
Entonces,
74
Iarranque = O.75 'Í (?gCIql5) = SOEI arnF.
;1. Selección del Dial
fror mayor sensibilidad Ée escoge el Dial mínimo
Dial = EIO
. 3. Selección. del instantáneo. Instantáneo = lA * Tap = l0 tl 0.78 = 7.S
Escogemos Instantánelo = B.O a¡np. :
Et anterior procedimiento €rs válido para les rel,És de
tierra ubicados en los generadores btorthington y General
E1ectric, Ios datos obtenidog se encuentran en ra Tabla g.
7.7 VERIFICACICIN DEL FUNTO ANSI Y EL INRUSH DEL
, TRANSFOR]"IADCIR
tispecial cuidado se debe tener en la veirificación dellirnite térmico (punto ANSI) para Ia protección integral de
¡'.los trafos, así como eL punto INRUSH en la deteJminaciónde los instantáneosr Fara evitar :operaciones erráticas,siglriendo los criterios qLre a continuación 6e enuncian;7 ,7.1 Punto ansi
La magnitud de la corriente de falla que $n tra¡sforrnadonpuede soportar .está limi,tada por Lrn valor de impedancia
71
durante un.,periodo de tiempo determinado.
IansisHl¡In
donde I
In = Corriente nominal del transformador.
El pr-rnto ANSI queda entonces definido por Ia corrienteIanei durante un tiempo t dado FEr Ia TablE la (v. página
, donde tambiÉn se encu€rntra eL valor de k.:
7 .7 .7 Punte " inrush'
Los relÉs de protecciÉn iRstalados en el circuito de
alimentación del transformador no deben c¡Ferar cuando eldevanado es energi¡ado inicialmente.
Esta cons,tante depende de la cqpacidad del transformadorein la siguienüe medida!
De 5OO e ?5AA HVA f ',inrush,, =,
g lt In
l"layores de ?5ü0 liVA I,,inrush,, = t0 lt In
Donde In es Ia corriente nominal del tr.ansformador.
;
El punto ",In'ush" queda entonces definido- por La corrienteI"inrush" durrant€! un tiempo de O.l =;eg.
7.8 VALORES DE AJUSTE
76
A continuaciÉn Ee presentan IaE tablas con los valsres de
ajustes tanto para interruptores de bajo voltaje coflio .paralos relÉg de sobrecorriente de fase y tierra.
77
Itl't Io. ¡ Vl[0tt8 !E lJllSlE !E ¡lfElnplfiEg 0E mJ[ mrrJE
ttl?tE3l ¡ tlffll0 U Cl¡lt I
t----------- ------¡t?t0lECI0¡ cültDlltrlü l[ P¡0IECClffi8 !€ s0¡nEqn¡lflrE ¡
ilrlEm?tn
t C8l lo. l0 ! Cfl lo. ll ! ml lo. 13 i l0fttltl0il !
! 3 ! rEtnlflfrllrftilmmlül
ilcc ttt (I il?t | [2.1f ¡ 62.1f | 62.14 I 52.1f I
!rü$cilrE
ngtt¡tr¡l ! IXEISE I rl0¡051 ! ill0l6l08s I tlf|0l0¡5 i
----- I ---'----'-'----l -------"-- l .."----------- l --*---"---------- I
| 800 ¡ 000 | 1000 | 1000 !il tut (ümD E lltPil0,
il tmru I Í40 ! ¡f0 ¡ 800 | 2[00 ¡
t----------------l-------------¡----------------'l----'---------'b------lti¡tlt¡ilm N ug?o
3uilEr! tt ild?0 ilro Í$tmr-rrür---"-i
tI
!--..-..-..--.--l-----"----!------....-..-l-"---------------!ltJltsE t7r17¡ !7ll?l!
!¡ tmilqE
!¡ tmff¡ü 3 t0f00 I l0li0 I t0000 !
tcttntfln¡ I Rtmm¡fl
78
ItilJ l0. 2 mlmEs DE iJüSIE EE ntmwflffis 0E 0u0 mftJE
¡EmESr r lHt0 tt Cl8tf,t
lPfrlY€Cr0¡ CilnDlmlü D€ Pn0IECCtilrS D€ s¡nEqnilflfE
!ctt0€nn8
!mm$prn
! m.!€f,r3 i c0tDEmf r r0[fl.¡tMn i
!iltfsTE I 0.91 I 0.!Ft ! 0.7t! ----------------i ------------- !
!I rmfiqE ! t000 ! ilfo r 2e00
IMTM DE TIEI?|I rlra--:-! -----------------¡
¡DflDI DE IIEIPII llra--- I ---------------- i
!rJtfSTE I tol isE ilan I
i ----------------- ! --------------- !i 12000 i !
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!t |pEnccIil t0000
79
rM,t lo. 3 Vtt0tEl !E tJllSlE 0t ¡rt€mnfm$ DE rlJ0 vftrilE
t-
lEiPnE$ ¡ lltEil0 tl Clltf,lII
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!NEftffiNN t lrf8fsf t ll[813s ! Illcz!106s
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t¡ 0PEmctil
I l0l ! 13¡ ! tlftlm ¡
-..----!'.."--------------l- --t----------------..-------l! 1000 ! 3900 I I
800300t00
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itiltDto !E IEn0 ünlo t$ilnT-rnEt! -------------------!tlIt
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!I fff,ileu i fi60 ¡ 3{00
INTMD ilSTflTNEI ii ------------ -----------------!lrJtfslE i
5¡ÍT
9t
! t3ffi fEuilm ! rm8 E ilIEccilt i nnJilün !
7204
83
fln.fl ]lo. 7 VilmES DE iJIFTE 0E mES 0E FRSE
iElfRESl ¡ lll6Elll0 Lt Cl8lf,¡ i!'---------- ------- !
lPlllIEGI0¡ flXnDnACI0t D€ P[0TECClffiS 0E S0mEflnnlEillEII
¡ tETERRDM TMTHITOTIIT ittrRtt EtEuilc !
iMNCA T TIP|I O€ NELE¡t
! Bn$En flE0filC ! 8tS,Et EtECf$C ! 8t8tER ttECIntC! DE¡-il ! DEt-il ! DGt-Ít
!I til nELE (e|fl! -------------------! -------------------!!5i5i! ----------- --- ----- ! ---- --- ------------- !
! 6.75 ! 6.7Í iITJIISIE TNP (RIIP}
!r milsE tJlfsTtm (niP' ! 2700
iDI¡L
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84
IAILI to. I UtL0R€S 0€ AJIISTE DE mE D€ IIEtll
!€lf[E$l : lttEtl0 tC Cl8¡f,0 !
!-----------------!lPtllECI0¡ finnDlm0lil DE Pn0fECCllilES ffi $AECmnIEilTE !
! ImTftlffiT|lt !6E nnt €HCIntC !
!il88m Y TIP|I D€ RELE¡I
! ----..------------- !
! 2000/t , !
! ------------------- !
i 8A$En ELECTRTC i BrStE[ EtECIntC ! tffi.En Et CTRIC !
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Itü.t lo. t $rtrfEtl8t¡CtS D€ lllIEIflPf0nES I ¡lS¡tLil r
lg!fftt ¡ ll0Ell0 U Clfllt
tPtllfE0f0¡ Cmllm¡ü 0E t¡0ftGtlffiS ¡E s0l¡EC0n¡EIIE
nrEmprü
rcEnntflms y E[MnmrD[ r3.5t3 !t000 i{000 H000 tf[cf0{08¡ !1000 !n{0s1000 !fllDoslo
lcil.0€ms lt29{ l{00 ll00 1f000 lrrcmlo¡t 11000 !mG|000 lilms|otmn cil.DEn¡s y cm¡$stD0 ctil¡ts r66t ¡3000 321t00 11000 lrczsloEt ¡¡00 trnl0¡¡100 ltD0s30
tctt|?ttgtREs t3l6 !t600 !t600 il000 !lmt5l63! l{00 Inl0sl00 lllllGl6tm.Ins Í ptfilts t2351 !3000 rx¡00 t2t00 lTc25¡!ts8 !2:¡00 ¡In2s2!¡00 llDozt
no|lrs t236r 33000 t2i¡00 r2J00 !fc2Í25ss !2ri00 tn2¡s2lt00 lfD02¡
tnff|l DE Enffi ft 3{000 tf000 l|000 !{000 lrc{or0ss !f000 rrR{0${000 lTDlls{0
3¡ Clmllt ml l$rnf,.lscrwn ! cnrn000 lü. D¡sP.! ctrtl0co ¡ cl¡t ! sEfln0. !
t(iltpt !(tüpt lmt t(|tpt | ilt5m !(ilrPt ! lulEm lcotTEtElonnlDESGllIEc. I.---------- l-----!-----l -------: ------t-------- !'..--..-l------ t-----------l ----------!
t00ll 10. ¡0 CEllttFlltll lt t¡. ¡Bzt ¡000 tl00 tl00 ¡rn8¡ss 1000 llr$000 lTllD0Su lr00sD65
lcgl lo t GEilttflhlS 0€ 2¡. lfoO !800 t800 tf00 tfmS$S ll00 llrf$00 3AD$08 ¡ÍD0S06S
l0dl t0. tl Efit¡flm3 C0[I¡ruñ ¡83i !¡00 t¡00 !800 !rm$$ !000 lfn8S800 ¡IllD{1S08 llDlt¡D6S
lfltn0 CnC0 COI llo. tl !120 !800 1800 3S00 llllCSOSS !100 lIn8S|00 !ü00508 lrD0SD6S
3COt yrtDE - C[lt |0. t3 3t000 11600 !1600 llom !nH6t05t 1t000 llll6s¡000 lr[m¡t¡ !
!üuunt m¡im cot |o. r rt3f.6 !000 t800 Ho tilf,0lss lf00 !n48|00 llll0llsot llmsD6
lCtl.DEm I0. 3 !98t i1600 !1600 ¡t500 3rIH6l6Ss !1200 lnl69l200 lTllDGl¡ |
tcfl.lEtt to, I tl20o !1600 11600 ll?00 lllft6t6$S 11200 lrrl5sl200 lA0Gl6 I
l0lf.DEtt lo. I tlll !800 t¡00 t¡00 lrl[80$Í ¡800 iIn¡S800 lrfiUF0l IIDDSDGS
lqilluÍnEs 0€ m0t¡0 t cilm ril2 !&0 1000 il00 !n$$s 3f00 !n$t00 llll!G00 !rus06
It0llt ClUtnffi CCll 10. 2 1392 !800 !800 t{00 ¡IllCSlsS !100 !nl$|00 !ll0030¡ llDllsD6l
lCilENrD0 CEttllS Cdl to. 2it 1300 1800 !800 ll00 !ilC¡fs8 !300 lltl3300 lrilm$ü 3ID0S06S
lCOmE$mS CCll to. I !3t6 ¡800 !800 tl00 !ll[8lS$ !300 lTr{$00 !llOG08 !ID05D6S
!m.nG cgt k. 0 t270 !000 t000 il00 llc8fsÉ !300 ¡rnl$00 iloGtr¡ ¡ID0sD6s
lPt0l¡ül l, 6tt lltl0 1.3 CCll tlo. 19 !000 1t600 !1600 !t500 lilCl6l6S5 11200 111168¡200 lTllD0gl6 !
lptctmt 2 mt t0. 22 !t58 ¡t600 ¡t500 il600 tr[cl6l6$9 !1600 lttl6sl6f0 ¡¡ll0llsl6 ¡
tril.ur milc[t Grut ült|l 2 ttSl 3¡00 !t00 tl00 llc82ss imo ¡In2sz00 3M801 IfDGDós
t?tEnE sñns cci lo. 7 int !000 t000 t000 !lc883s 1800 inss¡oo ll0G00 lfmsüsti ¡Oltt$ DE lmG0l0l CCll t0. 15 !180 !800 !800 t800 lrCfSSS !000 !In¡5¡00 !l!0S0t lrDG06S
t¡tffi anum, tdn ctl¡ilrE, sEc¡00msH63 !000 t000 l¡00 tlct8ss 1500 ln0s600 1n0s08 lfD0s¡6s
r nf,nE.. I$0D0 DEL Clflt000 DE ütr 100 DE EEEttt EtEcltlc
B6
TABLA 10!. Constantes para determinar el punto ANSI detransformadores.
Este valer de H debe multiplicarse por 81.58 cuando el relé
está ingtalado en eI lado Delta del transformedor.
I¡"IPEDANCIA DELTRANSFBRI"IADCIR
t{ T
25. Ct
?.A.A14. ?L7.416. ó14,4
?35,S3.7545
8. ESTUDIO ECONCII"{ICO
A continuación se degcribe er precio de los equipos gue ser
escogieron para realizar Ia coordinaciÉn de proteccrBner
Eln el nLrErvB sistema elÉctrico del Ingenio La Cabaña.
8.1 CENTRIFUGAS Y ELABORACION
Celda de baja tensión fahricada eln
lámina No. 1? para Ia estructura y No,
14 para las tapas.
Earraje de cobre electrolitics fabricado
para Lrna capacidad de .orao.rrcuito de
65 liamp a óBE V., 3 fases, 4 hilos(horizontal ). Capacidad de amperaje
apropiada para eI equipo.
Earraje de cobre electrolitico fabricado
Fara una capacidad de cortocircuito de
á5 hlamp a 60lA V.. 3 fasest 4 hilos(vertical ). trapacidad de amperaje
apropiada para el equipo.
3
3
g8
Amperirnetros 4EAO/5 clage El.5
T'ransformadores de corriente 4OO0/5
Interruptor principal extraíble con
t*licroVersaTripr marca General El,ectric,referencia ; THC4A4CISS.
Interruptores totalizadores parciales
extraíbles ccln HicroVersaTripr marca
Eieneral Electric.
Cantidad Referencia
THCg855THC845STHC1610SS
' Descripción
Celda de baja tensión fabricada Eln
l,ámina No.12 para Ia estructura y No.14
para las tapas.
¿.¡
3?1
Frecie tatal de la Inversión¡ ft 5?,81A,AEA
g.? CALDERAS
frantidad
I
# Barraje de cobre electrolitico fabricado
.J
3
89
Fara una capacidad de cortocircuito de
65 kiamp a 6OE Vr 3 fases 4 hilos( hc¡rizontal ) . Capacidad de amperaje
apropiada para el equipg.
Barraje de cobre electrolitico fabricado
para una capacidad de cortocircuito de
á5 llamp a 6€tCIl Vr 3 fases 4 hilás(vertical ) . trapacidad de arnperaje
apropiada para eI equipo.
Amperimetros 4@@A/3 clage Cl.5
Transformadores de corriente 40,o¡lllá
Interruptor totalizador principal
extraible con
6enera,l Electric,
l"licroVersaTrip rnarca
Referencía ¡THC4CIl4ElSS
4 Interruptores tatalizadoreE parciales
extraibles con l"licroVersaTrip marca
Eeneral Electric.
Cantidad Referencia
THCt61655THCESSSTHC845S
7II
Frecio total de Ia Inversión: rS 4?'€10,OOO
8.S AGUA CALDERAS Y CCINDENSADCI CENIZAS
Cantidad
I
9A
Descripción
baja tensién fabricada en
12 para la estructura y No.
tapas.
Celda
I ámina
14 para
de
No.
Ias
;i
3
Barraje de cobre electrol.ítico fabricado
para una capacidad de 65 Hamp a áBCIt v, 5
fases 4 hilos (horizontal). Capacidad
de amperaje apropiada para el equípo.
Barraje de cobre electrolítico fabricado
para una capacidad de cortocircuito de
65 l{arnp a óAA V, 3 fases hilos(vertical ) . Capacidad de amperaje
apropiada para eI equipo.
Amperimetrc¡s 2@@A/A clase El.5
Transformadores de corriente ?AAAI3
Interruptor total izador principal.
2
qL
extraible con l"licroVersaTrip marca
General Electric. Referencia: THC?EIOSS
Interrutptores totalizadores parciales
extraíbl.es con l"licroVersaTrip marca
General Electric.Cantidad Referencia
r THCS4SSI THCSESS
Precic¡ total de Ia inversiÉn¡ rt ?S'41Ql.000
8.4 CE|.|PRES0RES
Clantidad
I
Descripción
baja tensión fabricada en
12 Fara La estructura y
14 Fara lae tapas.
Celda de
1ámina No.
lámina No,
tlt Farraje de cobre electrolitico fabricado
para una capacidad de cortecircuito de
á5 hiarnp a 6üA Vr 3 fases 4 hilos(hsrizontal ). trapacidad de amperaje
apropiada para el equipo.
Barraje de cobre electrolítico fabricado
para una capacidad de cortocircuito de
s
3
65 l{amp a 680 V, 3 f ases
(vertical ). Capacidad de
aprepiada para eI equipo.
Interruptor
extraíhle con
General Electric.
9?
4 hiloE
amperaj e
tctalizador parcial
FlicroVersaTrip maFca
Amperímetros IáEB/F claee O.5
Transformadores de cerriente 160lO/5
Interruptor totalizador principal
e¡rtraible con l"licroVersaTrip marca
Gieneral, EIectric. Referencia : THC1616SS
Cantidad
IFrecio tstaL de la Inversíón¡
Referencia
THCg4SS
f$ 16', A1A.0AO
4.5 FICILINCIs Y PATIOS
trantidad
IDescripción
Celda de baja tensión fabricada en
lámina No, 12 Fara la estructura y No.
14 Fara las tapas,
:5
93
Barraje de cobre electrolítico fabricado
para Lrna capacidad de cortocircuito de
65 Haenp a óO0 Vr 3 fases 4 hilos(horizontal ). Capacidad de amFeraje
apropiada para eI equipo.
Barraje de cobre electrolítico fabricado
para una capacidad de cortocircuito de
65 l.lamp á 600 Vr S faseg 4 hilos(vertical ). Capacidad
apropiada para el equipo.
de amperaje
Interruptor totalizador principal
e¡rtraíbIe con l",licrsVersaTrip marca
General ELectric. Referencia:TC?F?SSS.
Interruptores totalizadores parciales
extraíhIes con l"licroVersaTripr marca
Beneral Electric.trantidad
?13
Referencia
THC161ó5STHC8455THCS?SS
Frecio total de
B.á BBI'IBAS
l a InversíÉn : S 44' SlE. Oglül
tantidad
I
g4
Descripción
Ce1da de baja tensión fabricada en
lámina No. 1? para Ia estructura y
lámina No. L4 paFa Las tapas.
Barraje de cobre electrolítico fabricado
para una capacidad de csrtocircuito de
65 tamp a 6010 V, S fases 4 hilos
{horízontal ). Capacidad de amperaje
apropiada para eI equipo.
Earraje de cobre el,ectrolitico fabricado
para una capacidad de cortocircuito de
á5 l{amp a 600 V, 3 fases 4 hilos(vertical ). trapacidad de amperaje
aprapiada para eI equipo.
Interruptor total.izador principal
e>ltraíble con PlicorVersaTripr rnarca
GeneraL ELectric. Referencia¡ TC?525SEi.
? Interruptores tt¡tal izadores parciales
extraibles con l"licroVersaTripr rnaFca
General ELectric. Referencia: TCBBSS
PrecÍo total de Ia Inversión¡ rü ?3'F14.400
95
8.7 TRANSFüRI'IADOR DE ENLACE
trantidad
I trelda de
1ámina No.
Iámina No.
DescripciÉn
baja tengión fabricada en
12 FaFa la egtructura y
14 Fara lag tapas,
Barraje de cobre
para capacidad
hiamp e 60,A Vr
( hori¡ontal ) .
apropiada para el,
el.ectrol ítico f abricado
de cortocircuito de áS
3 fases
Capacidad
equipo.
4 hilos
de amperaje
:i
Barraje de cobre el.ectrolitico fabricado
para Lrná capacidad de cortocircuito de
65 l{amp a 600 Vr 3 faeeg 4 hilos(vertical ) . Capacidad de **O*r*j*
apropiada para el equipo.
Amperimetros 4A@,A/3 clase 01.5
Transformadores de corriente 4@AA/5
Interruptor extraíbl,e con
marca General Electric.
l"licroVersaTrip
Referencia:
96
TC4040s5.
Flrecio total de la Inversión: $1?',CI10. AACI
EI tiempo de entrega es aFroltimadarnente de diez (I0) a
doce ( f ?) selrnanaÉ. La val.idez de La of erta abarca
sol,arnente el primer semestre de1 q4. Ncr hace parte de
este eetudio económico la adecuación e instalación de los
equipos en el Ingenio La tabaña.
For consiguiente el precio de los veintigiete lZZl
interruptores detal lados anteriormente es de fS2lS' [email protected].
?. üONtrLUSIONES Y RECOIYIENDACIONES
En el pFesente estudío se ha realizado Ia determinación y
cálcutIo de ajugtes para la operación selectiva y
coordÍnada de los interrurptsreg automáticog y los relÉs de
sobrecorriente de faee y de tierra de bajo vol,taje para el
nLievtr sistema el,Éctrico deI Ingenio La tabaña
El cálcurIo y deterrninación de utnidades temporizadas e
instantáneas de log relég de sobrecorriente y de los
interruptoree de caja moLdeada ha eido realizado
utilieands las niveles de cortocircuito calculados
rnediante cornpurtador Eln Ia primera parte de éste trabajopara fallas trifágicas en todos ras barrajeg a 4áE g. v a
13. ? l.iv. r teniendo en cuenta condicioneg de máxirna
generaciún.
5e aclara qLre egte estudis no incLuye la operaciÉn
coordinada '/ gelectiva de las protecciones, cuandc eI
sietema eléctricc del Ingenio es alimentado rlnicamente por
cedelca, ya que los niveles de cortocircuito varían y por
consigr-riente hacen necesario otrc¡ estutdio de coordinación
9g
cJe prateccienes.
Fartienda de Los reglrltados presentados en capiturosanteriores. E€r detal lan a continuación recomendaciones
pertinentes Fara Lrn funcionamiento coordinado de lag
pratecciones del nueve sisterna erÉctrico del Ingenio La
Cabafia.
C}.1 RECOI"IENDACICINES FARTICULARHS
Estas recemendaciones pretenden mejorar la confiabiLidad
deI gistema de protecciones adicionando ó modificando
e Iementos.
Los barrajes existenteg a 468 v. están sometidos a un
calentamiento e>rcegivo. debido a que Ia capacidad de
corriente de log mismss está superada por el gran aurnento
de cargas eléctricas de1 Ingenio¡ por Io tanto se
recomienda reemplaearlos For barrajes con capacidad para
á8El8 amperias de corríente.
Debida á que no exigten planos de protecciones
elÉctricas para los generadores a 4óE V. " scl recomienda
uttilizar lcrs ÉÉquernas mastrador en el plano del diagrama
urnif i Iar f uturo deI Ingenio La Cabaña ( V. anexo 6 ) r
?9
recÉmendadtr para generadoFes hasta de F l'lVA.
- se recomienda instalar urn interruptor con encLavamiento
rnecánico en la pranta Dieser de emergencia para evitar que
surninistre energía eléctrica al alimentador centrífugas y
elaboración estando en servicio los tr-rrbogeneradores.
Se deben reemplasar los bombil.los del sigterna
sincronieación Fcar gecuencímetros que determinen
secuencia de fases de cada generador.
Dado que las fallas de Linea-tierra son las mas comunesi
en cualqurier sistema eléctrica y que la protección para
este tipo de fal las es proporcionada primerarnente Fcrr launidad de tierra de los totatizaderes de ctrpl's, ya que losinterruptares ascrciadcrs a rnotores caFecen de unidad de
tierra '/ además Ésta es más eensible y más rápida que
cualquiera de las unidadeg de fase, entonces el dispara de
Los interruptoreg total izadores de CCl"{. S bajo estacondición podria darse frecuentemente dando Iugar a
pÉrdídas de selectividad ,/ reducciones de producción, Fsrlo tanta se recomienda anurlar lag unidades de tierra bajo
la prernisa de qure las prateccioneg de fase han sido mury
hien sengibili"zadas y coordinadas,
de
Ia
ffi-.r..*cmo de occidcnl¡
lAE
9. ? RECOI"IENDACIONES GENERALES
Haciendo un análisig grobal del estudis del. nuevg Eistema
e1Éctrico del Ingenio La cabaña se determinaFon algunas
acciones que debieran ser desarrolladas hasta donde fueraposible con eI fin de lograr urna mejor clFereción no solodesde el punto de vista de lae proteccioneg elÉctricagrsinó de todo el sisterna eléctrico det Ingenic en general
. TaIes recomendacíones se enLrrneran a cantinuación.
9.3,1 Censo
Un cengo
de
de
carga
carga en los diferentes barrajes,arimentadoreg ,/ centrog de contrc¡l de rnctoreg debe serrealiuado con cierta periodicidad debido fundamentalmente
a las expansiongls y á la reutbicación de cargas en elIngenia. las cual.es repercuten directamente en lascapacidades de los conductores al. irnentadores, de lostrangformadores de potencia y de los dispositivos de
protección ast:ciados.
?.?.? l"lantenimiento e implementación de ajustes5e recomienda implernentar Ios ajustes gue han sído
obtenidag en el presente esturdio previo mantenimiento y
calibración de los interrurptores de baje voltaje y relégde sabrecsrriente con el fin de garantizaF una operacién
141
ccordinada y selectiva de los mismog.
?.?.3 Actuali¡acién periódica del eeturdio
un esturdio de protecciclnes eLÉctricas debe ser actuali=adoctrn cÍerta periodicidad dehido fundamentalmente a Iag
expansiones frecutentes deI sistema g|.rsl implican aumentc]s
considerables en lss nivel.es de faIla.
BIBLIOSRAFIA
GENERAL Electrlc, catálogo TÉcnico Buy Log (19?3).
GERS¡ ,Iuan Manu¡1. Protecciones ElÉctricag. Call 1?85.
HARTIN¡ Jóce Raf¡l. Disefio de gubestacioner¡ eléctrican,l'lÉxico, l'lec Braw Hill. 1987,
E¡TEVENSON, hlit tiam. AnálisÍg de eieteneg ElÉctricss dePotnncia, BoEotá. 1985.
ANEXO 1. CARGAS NCIRI-IALES FARA
POTENCiAL Y CORRIENTE
DE I"IOTORES
TRANSFORI"IADORES DE
Y I"IETBDOS DE ARRANEUE
II¡IIIIII¡
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TINEXE 3. PROCESO DE ELABORACICIN
CARACTERISTICAS DE
VCILTAJE.
DE AZUCAR SULFITADA Y
INTERRUFTT]RES DE BAJO
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l-.os circuitoÉ que! s€! presentan en los diagramas unifilares
eIÉctricos existente y futuro, cumplen las siguientes
funcisnes dentro del proceso de elaboración de azúcar
surlfitada,
Circuita rnolinos y patios! en este circuito encontramos
las gruas, puente gruas V bomhagr eur ínvolucran el
almacenamiento, lavado y alimentaciún de caña a los
conductores. Tambien encontramc¡s las picadorar quet hacen
parte del prt:ceeo de molienda de caf,ía.
Circuito calderas: este circuito contiene los motorels mas
grandee del ingenio como son loe ventiLadores de tiro
fc¡rzado y de tiro inducido de las chimeneas de las
calderas, qLt€r intervienen en el. procElso de generación de
vapor. Lo mismo qure los conductores de bagazo y carbsn
para alimentar las caLderas.
Circuito centrifugas y elaboración: la función de las
centrif urgas consiste básicamente en revolver a Lrna
velocidad considerable el jugo crudo preveniente deI
pFoceso de melienda y mediante una malla separar la miel
de1 arctcar. Este procedimients se Ilama secado¡ a travÉs
de Lrna paleta se raspa eI a¡úcar obtenida del proceso y
que se encurentra adherída a las paredes del cilindro de Ia
centrífutga.
üircr-rito bambas: en este circuito
de inyección gLrel impulsan eI agua
dif erentes procesÉs como lavado
purgado. Etc,
encentramos Ias bombag
gt.te interviene en IoE
de cañar filtrado,
n retsrüüo -u¡ullomo de occidcnlr
ccrcicn libliofcco
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Jg !E= ¡
IclHlaJ!-¡l¡¡ Iclll¡ ¡t¡lHItr¡ |FI
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rrtt¡¡l..!..lartll-lrclt<Er-lsrb!st a !
r¡, ll4¡l€lFlcr>tctet*!ctl(.tlol-rofrt¡rr<llt¡¡lO-l(¡tl¡¡l
u,rl,¡I>ctGÉgq,l¡¡g*Ecr¿l
-¡¡¡Év,<¡(J
1ttcl4¡(Jc<¡o€'r6áct-<lcG
ANEXÜ 3. f,üNDUCTORES DE COBRE. FACTüR DE SEFARACION.
CONSTANTES TIPICAS DE I'IACIUINAS SINCRONICAS
TRIFASICAS Y REACTANCIAS DE MOTORES DE
i NDUC{: I ON ,
TABLA 40. Conductores de cobreülalibre deIcondurctc¡rUir mi ls Ab¡G
RaResistencia
ahrn/ cond/ lEEOpie
XaReactancia
shm/ cond / l@Ql6pie
ü00 @B@
?40 0aügBa 800750 AO07A@ A@A640 0ü050a oü0450 AAü4AA 00@35@ BO0340 0üü?5e aoa?11 óo0 4,r@167 8@B 3/@13f, 1Aü 7/A105 5AA LiA83 ó90 1óó ó38 :52 6:0 341 74gj 433 160 5
=6 250 620 gBo 716 510 I
o. ct1300 .81424.0159ü. a16g€t . o179a. @2aó@.0246a.@773@ . E3A7ü .0348@.@447v, . u,+u /0 . 05744.a7240. ct?l1o.115a. 145a. 1814.227ü,[email protected]ót8.453a. 5706.724
a. a75g4.4769a.a7a?,@.@[email protected]. ag180 . ag390. ag540.4867o.09830 . ct902@.@9220 .495óa . o?81a. 1010. 103o.laá6.10A@. 1114.113@, 116ü,1218.123@, L?c,
TABLA 41. Factor de separaciónSeparación A.?5 pulgadas. ohm/condurct.tOE0 ft
F'urlg, uf L/4 L/2 3/4
ut
I2f,4
67Ia10tll2
[email protected];;-a . @413-a .4319-a,0?52-l¿, . Ul,¿U, I-@ .01 59-0, o1?4-4.0093-@ . ü066-o .064:-o. E0?0-0.04o0
-a.0;i;-ü .0f,44-u .0301-a . ü?34-4.@L79-o . o149*0.4115*0. aE85-0. aa61
-4.ü779-@.@477-a ,0359-@. ü?82-0. a:25-4.617?*0. ar39-a.aLa7-6.A479-4. oo5?
-0.8636-0.8443-a.0339*@.@267
-@ . a?l2-4.0168-6 .0132-E . @taq-a.a@72-4.@@47
TABLA 42. Constantes tipicastrifásicasO.( Las reactancias sevalores par debajade las casillas sonpor encimar son lcls
de máguinag sincrónicas
dan por unidad. Logde Ias 1íneas hsrizsntalesel carnpo norrnal de valoresivalsreg mediosi.
Xd , Xd '' X: XOOTengión Tensiún Corriente Corrientenorninal norninal norninal nominal
Turrbogenerá-doreg bipc:-I ares
--3:11--- --3:31---o.1:-4.31 A.A7-4.14
o. o3xd,'
0 . o1-4.09Turbogenera-dores tetra-po I ares
0. aBxd"
0.015-@. 14
Generadoresy rnotares E.3A 0. ?@ U.ZA 0. 18con polossalientes 0.?o-4.51 o.13-4.3?l 0.13-4.3?a .of,-ü.23( con arnorti-gutadores )
Generadorescon polos ü.30 A,3A O.4g 0.19sal ientesisin arnorti- A.2A-0.54 @.2O-0.51 0.35-4.65 .43-0.24guradores )
roc|Ltcl"clE c8n aLttorl-ractón c¡e Ia "weEtlnohoL(5ef;ilectric Cerporatien" n del "Libro detransrnisión v distribución electricas".
0 Xo varia tan criticamente con eIinducidc:r qLre, dificilmente, purede. La variación es desde O.1 ainferior es Fara devanadog de past:
ngreferencia de
paso del devanado deIdarge Lrn valor [email protected] de Xd". EI limite?/3.
p
t Lae nnidades de alta velecidad tienden a tenerreactancias bajas y las de baja velocidad. reactanciagalta=.
TABLA 43. R*".j.r!!"1 tipicas de rnotores de inducción (pu)
SurperÍor a 6OE V"
Por debajo de áO0
Xd,,
@.17
@.24
ÉINEXÚ 4. SELECCIüN DE LAS
INTERRUFTORES I'IARCA
I'lICROVERSATRIF.
CARACTERISTICAS DE
CENERAL ELECTRIC CON
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ANEXO q. CURVA5 CARACTERTSTICAS DE iNTERRUPTORES y RELES
DE SOBRECORRIENTE DE BAJO VOLTAJE.
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I¡OLDED{AI¡E CT RCI.IT BREAIGRSTYFÉS rJH,TJt, TltK Tt(L
All üdñ l|hrovút.r}b. Rll99Itr¡rimd.loy, 9rtñ¡im ddoy.
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1-19
ANEXO á, DIAGRAI"IA UNIFILAR EXISTENTE Y FUTURO DEL SISTEI'IA
ELECTRICO DEL iNGENIO LA CABAí.iA
ÉTNEXO 7. CURVAS DE COORDINACION DE FROTECCIONES DE
DISFOSITIVOS DE BAJO VOLTAJE FARA EL NUEVO
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COMPAñ|Ai t¡rcEr./rO LA CABAñA FECHA: ENE 94REVISO: H.ZUÑIGA HOJA: 2 DE:
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VERIFICACION GRAFICA DE SELECTIY IDAD
clRcurTo: ec,f, ifo. , 3 CCIT YERDEPREPARO: DIANA TIIO. BAIAilTA Y AAGOBERTO HIDALGO FASE /tltfrtá
REV,SO: H.ZUf,'GAFECHA: TNE'94HOJA: g DE:25,
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VERIFICA CION GRAF' CA DE SETECTIV IDAD
CIRCUITO: CET{TRIFU6AS YI
PREPARO: DIANA l,tq. BALANTA y SAaOBERTO HtDALco FAsE /T+ffi1A
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CORPORACION
UN¡VESSITARIAAUTONOMA DEocc,oE^¿78
(cuAot
VERIFICAC'ON GRAFICA DE SELECTIV IDAD
CIRCUITO: CALDERA 3 Y4PREPARO: DTANA Ma. EATANTA Y OA3OBERTO HTDALGO FASE,/IFF€f,ñ*
COMPAÑIA.: ,NGEN¡o LA cABAÑA REVISO: H.ZUÑIGAFECHA: TNE 94
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VERIFÍCACTON CRAFICA DE SELECT'V IDAD
C'RCU'TO: CALDERAS
PREPARO: DIANA lnq. BALANTA y OAGOBERTO H:DALC'O FASE /T'ERR A
coMPAñIA: ,r.JGEfJro LA cABARA REV,SO; H.ZUÑ'GAFECHA: ENE 94
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UN'VERSITARIAAUTOAJoMA DE
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VER'F'CAC'OI{ 6RAF'CA DE SELE CTIVADADC'RCUITO: AGIJA CÁ]LDERAS CCM NO.2PREPARO: DIANA M. EALANTA Y OAGOEERTO H'DALGO FASE ,/ +fg-p¡¡'C?MPANIA: ,NGEñ,o ,,LA cagAña', REvtso : n. Zufue a
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U¡¡IVEAS¡TAN'AAUT.ONOftIA DEOCC'OENTE
(cuAo)
VERIFICAC'ON GRAFICA DE SEIECT'V IDAD
CIRCIJITO: CO'VDE'VS ADO. CEN//ZAS CCH APREPARO: DTANA Mo. BALANTA y DAGOBERTO H|DALG1 FASE /nsneecoMPAÑiA.:
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FECHA: TNE 94
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YERIF'CACIO¡I GRAF'CA DE SELECT'Y IDAD
c¡Rculro: e6üe catosnes cotoeseoo cEilrzAsPREPARO: DTANA Mo. BALANTA y DAGOBERTO H|}ALGO FAS€ /r<+fr*¡coMPAñIA: ,t/G6rr/to tA ceaaña REV,SOT H,zuñtGA
FECHA: ENE 94
HOJA: II DE:261,,
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VER'FICACION GRAF'CA DE SELECTIYIDAD
CTRcUtTO: CoII|PRESORES
PREPARO: DTANA ttto. BALANTA Y T AGOBERTO H|DALGO FASE./-t6finiFECHA: ENg 94
COMPAÑTA.' tNGE¡'IO LA CABAÑA REVI50: H.ZUñ|GA HOJA: 12 DE:?6,
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CORPORACION
UNIVESSITARIAAUTONAMA DE
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VER'FICACIO¡I GRAFICA DE SELECTIVIDAD
c,^rrr* P'CADORA I GRUA HILO I-3PREPARO: DIANA Ma. EAIA¡JTA Y OAGOBERTO H'OÁLGO
FASE /+¡tt¡n*FECHA: ENE 94
COMPAF'A: INGENIO LA CABA'qA FEVISO: H.ZUÑIGA HOJA : 13 DE:26
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VERIFICACION GRAFICA DE SELFCT,V IDAD
CIRCUITO: PICADORA 2PREPARO: DIANA Mo. EALANTA Y DAO0BERTO HtDALco FASE /W
FECHA: ENg 94COMPAf,'A,: IN6ENIo LA caaaQa REVTSO: H.ZUñtcA HOJA: 14 DFtcc
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CORPORACION VERIFICACIO¡{ GRAFÍ CA DE SEIECT,V IDAD
AUTONOMA DEOCCIOENTE
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C,RcUITO: ¡lfOLtNOS -y pATtOS
PREPARO: DTANA Mo. AALANTA Y AA3OBERTO H|DALG0 FASE /T'ERRA
co MpAñtA i r NGEN¡o LA c agaña I nevrso; H.zuf,tcA
FECHA: ENE 94
HOJA: ¡6, DE:25
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CORPORAC¡ON
UNIVEESITAN'AAUTONOMA DEoccto€t{TE
(cuAot
VER'F'CACION GRAF'CA DE SELECT'V IDAD
CIRCU'TO: BOIIE AS HELADIJRA -AEIJA CAITETTT SECAOORAS
PREPARO: DIANA Mo. BALANIA Y DAGOBERTO HI,OALGO FA9E /:F,EftF-',l
COMPANIIAj INGEN¡o tA cABAÑA REV,SO: H.ZUÑIGAFECHA: ENE 94
HOJA: t7 DE:26t,
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oRPoRAcroNl vERtFtcActoN GRAFTCA DE SELEC TtVtDAD
AUTONOMADE
OCCIDENTE( cuAo)
c,RcLttTo: B9MEAS (AOnaaS DE 'NYECC'ON)
PREPARO: DIANA MARIA SALANTA Y DAGOEEFTO HIDALGOFASE /;rtr#
cOIáPAÑIA; IN6EN,O ,,LA cABANA,, REVtSo: H. ZUÑtCa
FECHA:ENE 94HO,JA: tg OE:26
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VERÍFICAC¡O¡J GRAFICA DE SELECTIVIDAD
FASE / Flel+*.¡-FECHA:ENERO 94
PREPARO: OIANA M. gALAI{TA Y DAGOBERTO HIOALGO
REVrso; u. zvfte a HOJA: ¡9 DE:25,coueañm: rNGEt'Jro "LA CAEAñA"
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CORPORACION
UNIYEESITARIAAUTONOMA DEocc,oENrE
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YERIFICAC'ON GRAF'CA DE SEIECTIY IDAD
CIRCUITO: CALDERÁS T TRA¡'SFOR MADOR DE ENLACE
PREPARO: DIANA Mo. EALANTA y íTAGOBERTO HTDALGO FASE /nennacoMPAñ|A.' tI.J6ENro LA cageña REV¡SO: H.ZUÑIGA
FECHA: ENE 94
HOJA:20 DE:zl', ---
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VERIFICACION GRAFICA OE SELECTIVIDAD
CIRCUTTO: REIE DE FASE : DE SOBRECORR'EN7EFASE /+*e#r
PREPARO: DIANA Alo. EALANTA Y OAGOEERTO HTDALGOFECHA: ENE 94
REVrs0: H.ZUÑ|GACOMPAÑ¡A; ¡NGENIO LA CABAÑA HOJA:2t ' DE:26
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HoJA :22 DE:26REVISO: H.ZUÑIGACOMPAÑ¡AJ ¡N6EN¡O LA CABAÑA