Memorias de calculo instalaciones eléctricas

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES

Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto

PROYECTO DE INSTALACIONES ELECTRICAS EDIFICIO MULTIFAMILIAR VILLA CASTEL

SERGIO ANDRES AMADO JANUAR ALEXIS LAGOS JUAN CARLOS ZAMBRANO EDWIN FABIAN SERRANO

COD 2050668 COD 2040656 COD 2030445 COD 2050466

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERIAS ELECTRICA ELECTRONICA Y DE TELECOMUNICACIONES BUCARAMANGA 2010

Página 1 de 50

1




PROYECTO DE INSTALACIONES ELECTRICAS EDIFICIO MULTIFAMILIAR VILLA CASTEL

SERGIO ANDRES AMADO JANUAR ALEXIS LAGOS JUAN CARLOS ZAMBRANO EDWIN FABIAN SERRANO

COD 2050668 COD 2040656 COD 2030445 COD 2050466

PRESENTADO A: ING. JAIME GALINDO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERIAS ELECTRICA ELECTRONICA Y DE TELECOMUNICACIONES BUCARAMANGA 2010

Página 2 de 50

2




INTRODUCCION.

Dentro del desempeño del Ingeniero Electricista, el diseño de Instalaciones Eléctricas comprende una parte fundamental; por esta razón por medio del desarrollo de este proyecto, se pretende aplicar y desarrollar los conocimientos adquiridos en la asignatura así como adquirir habilidades que permitan la aplicación de las regulaciones existentes en el país de manera responsable, pertinente y eficiente.

En este informe se consignan las memorias de los cálculos para las instalaciones eléctricas de una torre tipo del conjunto residencial “VILLA CASTEL”. Todos los cálculos se hicieron teniendo en cuenta la Norma NTC 2050 y la norma ESSA, buscando de esta manera que el diseño cumpla con las medidas de calidad y seguridad exigidas.

El proyecto de la Instalación Eléctrica incluye lo concerniente a la derivación de la red de media tensión (13.2KV), una subestación para bajar los niveles de tensión y proporcionar energía tanto para las salidas de los motores, iluminación y toma corrientes de todo el edificio. Todo esto llevado a cabo de acuerdo con los criterios exigidos en cuanto a canalizaciones, calibres y capacidad de corriente de os conductores, etc. Se tuvo en cuenta además las proyecciones para una posterior ampliación de la instalación, por lo cual se seleccionaron las protecciones y acometidas de la instalación.

Se anexa para los diferentes apartamentos tipo y servicios generales sus respectivos cálculos, para el dimensionamiento de la acometida y planos donde se podrá observar la topología del diseño.

Página 3 de 50

3




OBJETIVOS Realizar el diseño de la instalación eléctrica de un edificio multifamiliar de más de 6 pisos, aplicando la metodología planteada en el curso y según la Norma NTC 2050, y la norma de la ESSA. Desarrollar en Autocad los planos de los diseños realizados de manera que consignen la información concerniente a los resultados de los cálculos y permita llevar a cabo el proyecto.

Realizar los análisis del diseño de las acometidas para los apartamentos tipos y servicios generales, así como el tablero de protecciones en baja tensión, con el debido cálculo de los conductores, teniendo en cuenta su capacidad amperimétrica, la regulación y sus protecciones necesarias. Calcular la subestación parta suplir la potencia que la instalación requiere y la planta de generación de emergencia que garantice la continuidad del servicio.

Página 4 de 50

4




TABLA DE CONTENIDO Tabla de contenido INTRODUCCION................................................................................................... 3 1.

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO......................................................................6

1.1

RESUMEN GENERAL DEL PROYECTO.........................................................7

2 MEMORIAS DE CALCULOS ELECTRICOS............................................................8 2.1

PARÁMETROS DE DISEÑO..........................................................................8

2.2

DISEÑO DE INSTALACIONES INTERNAS DE LA TORRE TIPO.......................11

1.

Calculo de la carga instalada en apartamento tipo......................................11

2.2.3

Calculo de la demanda máxima por apartamento tipo...........................13

2.4

Selección del Transformador........................................................................37

2.5

Calculo de la Planta de Emergencia..............................................................41

2.6

Ducteria del Transformador..........................................................................42

2.7

Dimensionamiento de la Subestación según ESSA..........................................45

2.8 Apantallamiento…………………………………………………………………………..47 3

RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES......................................................48

Página 5 de 50

5




1. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

Este diseño contiene las memorias de cálculo de la iluminación e instalación eléctrica de la torre Tipo del Conjunto Residencial VILLA CASTEL, ubicado en el Barrio Ciudadela Real de Minas en la ciudad de Bucaramanga.

La torre tipo contiene lo siguiente:

-

2 ascensores

-

2 bombas de agua

-

1 bomba contra incendio

-

1 bomba Hidroneumática

-

8 Apartamentos por piso, mas el piso donde se encuentra la zona de parqueo y la subestación eléctrica.

Como la carga a instalar es de tipo residencial requieren de un factor de potencia de 0.95 en atraso, para la carga representada por tomas y luces y 0.8 en atraso para los motores.

1.1

RESUMEN GENERAL DEL PROYECTO

Página 6 de 50

6




TIPO DE SERVICIO

Residencial

ESTRATO SOCIECONÒMICO

4

NÙMERO DE USUARIOS

Apartamentos

64

Servicios generales

1

Total DEMANDA MÀXIMA

166.85 KVA

CANTIDAD DE TRANSFORMADORES

1x225KVA

CANTIDAD DE CONTADORES

57 Bifásicos trifilares

65

8 Trifásico tetrafilar REGULACIÓN MÁXIMA

Circuito Ramal

: 2%

Acometida y alimentador hasta tablero de Distribución : 3%

Página 7 de 50

7




2 MEMORIAS DE CALCULOS ELECTRICOS

2.1

PARÁMETROS DE DISEÑO

El diseño queda especificado de la siguiente forma: Nivel de Tensión (Tomada en base a lo estipulado en la norma ESSA Pág. 10) Subestación de media tensión

: 3x13.2 kV

(3F)

Acometida general de baja tensión

: 3x120/208 V (3FN)

Acometida Servicios generales

: 3x120/208 V (3FN)

Acometidas de Apartamentos

: 3x120/208 V (3FN)

Regulación Máxima (Tomada en base a lo estipulado en la norma ESSA Pág. 12) Circuito Ramal

: 2%

Acometida y alimentador hasta tablero de Distribución

: 3%

Estrato Socioeconómico

: Medio (4)

Impedancias de puesta a tierra (Tomada en base a lo estipulado en la norma ESSA Pág. 13) Subestación Distribución

: 13.2 kV, Z Máxima 10Ω

Protección contra rayos

: 13.2 kV, Z máxima 10Ω

Redes de Baja Tensión

: B.T, Z máxima 20Ω

Página 8 de 50

8




Características de la Demanda La determinación de la demanda máxima en el diseño de instalaciones eléctricas internas para vivienda unifamiliar y multifamiliar, se realiza de acuerdo a los parámetros establecidos por el Código Colombiano NTC 2050, y la norma de la ESSA. Factores de Demanda De acuerdo con lo estipulado en la Norma ESSA Pág. 22, para estrato 4 se utiliza un factor del 100% para el aparato de mayor potencia, y el resto al 40%. Para cargas de áreas comunes se utiliza un factor de demanda del 100% de los motores y el resto al 60%. Factor de Diversidad De acuerdo con lo estipulado en la Norma ESSA Pág. 22, para el factor de diversidad del estrato cuatro (4), se tiene en cuenta la formula común que existen para los estratos 1, 2, 3 y 4.

 



Fdiv _ est 4  



1 

 0.2  0.8 * e

 1 N     6 

  

Donde N es el Número de usuarios. Metodología De acuerdo con lo estipulado con la Norma ESSA Pág. 22, como requerimiento para el cálculo de acometidas y transformadores, se recomienda el siguiente método opcional con los parámetros para determinar la carga por usuario, de acuerdo a lo permitido por el artículo 220-37 del Código Eléctrico Colombiano. Carga mínima instalada por usuario (Si): -

32 VA/m2 para cargas de alumbrado general

-

Carga mínima para lavadora y plancha 1500 VA

-

Carga mínima para cada uno de los circuitos de pequeños aparatos 1500/cto.

Página 9 de 50

9




Dmax 

SR Fdiv _ est 4

 S ACR 

SC Fdiv _ com

 S ACC

SR= Carga demandada sector residencial

S R   Sm   Si  Sm  Fd N

SM

=Carga de aparato de mayor potencia

SI

=Carga instalada por usuario

SACR

=Carga de áreas comunes sector residencial

N

=Numero de usuarios

Fd

=Factor de demanda

Fdiv_est4 =Factor de diversidad residencial SC

=Carga Demandada de sector comercial

SACC

=Carga de áreas comunes sector comercial

Fdiv_com

=Factor de diversidad comercial

Página 10 de 50

10




2.2

DISEÑO DE INSTALACIONES INTERNAS DE LA TORRE TIPO

Vivienda Unifamiliar

1. Calculo de la carga instalada en apartamento tipo A continuación se calcula la carga instalada por cada apartamento según lo establecido en la norma NTC 2050

Apartamento Tipo A Alumbrado general (Art. 220-3.b) (65.57 m2 *32 VA/ m2)

2098,24 VA

Carga para pequeños artefactos (Art. 220-16.a) 2 ctos. Ramales a 1500 VA cada uno

3000 VA

Carga del circuito de lavandería y plancha (Art. 220-16.b) 1 cto. Ramal a 1500 VA

1500 VA

Carga instalada por alumbrado general y pequeños artefactos.

6598.24 VA

Carga por la estufa (según placa de características)

1500 VA

Ducha eléctrica

3000 VA

Carga total instalada en el apartamento tipo A

11098.24 VA

Apartamento Tipo B Página 11 de 50

11




Alumbrado general (Art. 220-3.b) (54.19 m2 *32 VA/ m2)

1734.08 VA


3000 VA


1500 VA

Carga instalada por alumbrado general y

6234.08 VA

Pequeños artefactos Carga por la estufa (según placa de características)

1500 VA

Ducha eléctrica

3000 VA

Carga total instalada en el apartamento tipo B

10734.08 VA

Apartamento Tipo C Alumbrado general (Art. 220-3.b) (77.72 m2 *32 VA/ m2)

2487.04 VA


3000 VA


1500 VA


6987.04 VA


1500 VA

Ducha eléctrica

3000 VA

Carga total instalada en el apartamento tipo C

11487.04 VA

Apartamento Tipo D Alumbrado general (Art. 220-3.b) (66.34 m2 *32 VA/ m2) Página 12 de 50

2122.88 VA 12





3000 VA


1500 VA


6622.88 VA


1500 VA

Ducha eléctrica

3000 VA

Carga total instalada en el apartamento tipo D

11122.88 VA

2.2.3 Calculo de la demanda máxima por apartamento tipo Se realizó la medición por ambos métodos seleccionando el de la norma ESSA

Apartamento Tipo A Demanda máxima del apartamento según la Norma NTC 2050 Primeros 3000 VA o menos al 100%

3000 VA

(6598.24-3000)*0.35 (Art. 220-11)

1260 VA

Demanda Máxima pequeños aparatos

4260 VA

Demanda Máxima de la Estufa y ducha (1500+3000)*0.75 Demanda Máxima Total

3375 7635 VA

Demanda Máxima del Apartamento según la Norma ESSA

 3000   11098.24  3000  0.4  S R   Sm   Si  S m  Fd   6239.96VA

Apartamento Tipo B Página 13 de 50

13




Demanda máxima del apartamento según la Norma NTC 2050 Primeros 3000 VA o menos al 100%

3000 VA

(6234.08-3000)*0.35 (Art. 220-11)

1131.92 VA


4131.92 VA

Demanda Máxima de la Estufa y ducha (1500+3000)*0.75 Demanda Máxima Total

3375 7506.92 VA


 3000   10734.08  3000  0.4  S R   Sm   Si  S m  Fd   6093.63VA Apartamento Tipo C Demanda máxima del apartamento según la Norma NTC 2050 Primeros 3000 VA o menos al 100%

3000 VA

(6987.04-3000)*0.35 (Art. 220-11)

1395.46 VA


4395.46 VA

Demanda Máxima de la Estufa y ducha (1500+3000)*0.75

3375

Demanda Máxima Total

7770.46 VA


 3000   11487.04  3000  0.4  S R   S m   Si  S m  Fd   6394.82VA

Apartamento Tipo D Demanda máxima del apartamento según la Norma NTC 2050 Primeros 3000 VA o menos al 100% (6622.88-3000)*0.35 (Art. 220-11) Página 14 de 50

3000 VA 1268 VA 14





4268 VA

Demanda Máxima de la Estufa y ducha (1500+3000)*0.75

3375

Demanda Máxima Total

7643 VA


 3000   11122.88  3000  0.4  S R   S m   Si  S m  Fd   6249.15VA

2.2.3

Selección del conductor de fase del alimentador por capacidad de corriente

Para acometida Bifásica Trifilar Apartamento Tipo A

Dmax 6239.96   26 A 2 *V f 2 * 120

I a lim_ TipoA 

I a lim_ TipoA 

Dmax 6239.96   30 A Vl 208

La acometida será Bifásica Trifilar. Luego por capacidad de corriente sirve el conductor de Cobre (Cu) calibre 8 AWG, THW para el apartamento Tipo A

Apartamento Tipo B

I a lim_ TipoB 

I a lim_ TipoB 

Página 15 de 50

Dmax 6093.63   25.4 A 2 *V f 2 * 120

Dmax 6093.63   29.3 A Vl 208

15




La acometida será Bifásica Trifilar. Luego por capacidad de corriente sirve el conductor de Cobre (Cu) calibre 8 AWG, THW para el apartamento Tipo B

Apartamento Tipo C

I a lim_ TipoC 

I a lim_ TipoC 

Dmax 6394.82   26.64 A 2 *V f 2 * 120

Dmax 6394.82   30.74 A Vl 208

La acometida será Trifásica Trifilar. Luego por capacidad de corriente sirve el conductor de Cobre (Cu) calibre 8 AWG, THW para el apartamento Tipo C

Apartamento Tipo D

I a lim_ TipoD 

I a lim_ TipoD 

Dmax 6249.15   26.03 A 2 *V f 2 * 120

Dmax 6249.15   30.04 A Vl 208

La acometida será Trifásica Trifilar. Luego por capacidad de corriente sirve el conductor de Cobre (Cu) calibre 8 AWG, THW para el apartamento Tipo D

2.2.4

Selección del conductor de fase del alimentador teniendo en cuenta la regulación

Teniendo en cuenta que el conductor no se puede encontrar únicamente por tensión sino que requiere de la regulación, se procede a dimensionar el conductor por regulación. Lo primero que se debe hacer es hallar la constante generalizada Kg. con una regulación del 3%

Página 16 de 50

16




Kg 

 * VL 2 S * l * Fc

Con este valor hallado y teniendo en cuenta la tabla 3.25 de la pagina 49 (norma de la ESSA) se selecciona el Kg con el valor inmediatamente menor al que poseemos y se procede a realizar el cálculo de la regulación.

 

K g * S * l * Fc VL

2

Teniendo en cuenta la posición de los 8 apartamentos del piso octavo tienen la condición más desfavorable, se realiza el cálculo para tales apartamentos

Apartamento tipo D 801 l = 12.2 + 24 + 4.6 = 40.8 (m) Ms = Dmax*l = 6.249*40.8 = 254.959 (kVA-m)

3 * 208 2 Kg   226.253 254.954 * 2.25 Se selecciona el calibre # 6 con Kg = 144.602



144.602 * 254.959 * 2.25  1.92% 208 2

Entonces el conductor para el apartamento tipo D 801 es #6 AWG, THW, el cual cumple con regulación y capacidad de corriente. Apartamento tipo C 802 l = 12.2 + 24 + 13.35 = 49.55 (m) Ms = Dmax*l = 6.394*49.55 = 316.82 (kVA-m)

Kg 

3 * 208 2  182.07 316.82 * 2.25

Se selecciona el calibre # 6 con Kg = 144.602 Página 17 de 50

17






316.82 * 144.602 * 2.25  2.38% 208 2

Entonces el conductor para el apartamento tipo C 802 es #6 AWG, THW, el cual cumple con regulación y capacidad de corriente.

3.2.1.4.3 Apartamento tipo C 803 l = 12.2 + 24 + 16.8 = 53 (m) Ms = Dmax*l = 6.394*53 = 338.88 (kVA-m)

Kg 

3 * 208 2  170.22 338.88 * 2.25

Se selecciona el calibre # 6 con Kg = 144.602



338.88 * 144.602 * 2.25  2.55% 208 2


3.2.1.4.4 Apartamento tipo C 804 l = 12.2 + 24 + 15.9 = 52.10 (m) Ms = Dmax*l = 6.394*52.10 = 333.13 (kVA-m)

Kg 

3 * 208 2  173.16 333.13 * 2.25


 Página 18 de 50

333.13 * 144.602 * 2.25  2.51% 208 2 18






Kg 

3 * 208 2  183.184 314.905 * 2.25




314.905 *144.602 * 2.25  2.37% 208 2



Kg 

3 * 208 2  179.896 320.659 * 2.25




144.602 * 320.659 * 2.25  2.41% 208 2

Entonces el conductor para el apartamento tipo C 806 es #6 AWG, THW, el cual cumple con regulación y capacidad de corriente. Página 19 de 50

19








298.6 * 144.602 * 2.25  2.25% 208 2


3.2.1.4.8 Apartamento tipo D 808 l = 9.35 + 24 + 4.6 = 37.95 (m) Ms = Dmax*l = 6.249*37.95 = 237.15 (kVA-m)




227.59 * 2.37.15 * 2.25  2.81% 208 2

Entonces el conductor para el apartamento tipo D 808 es #8 AWG, THW, el cual cumple con regulación y capacidad de corriente.

2.2.5

Selección del conductor del neutro del alimentador

Página 20 de 50

20




Como es bien sabido en un sistema monofásico trifilar, la corriente del neutro es igual a las corrientes por las fases, por tal razón el calibre del neutro es igual al calibre del conductor de fase.

In  I A  IB V A VB  Z Z V I n  l 60 Z In 

In  I A  IB

Totalizador Totalizador Apartamento Tipo A Utilizando un factor de seguridad de 1.15 procedemos a realizar el cálculo del totalizador del Apartamento Tipo A.

I a lim_ TipoA 

Dmax 6239.96   30 A Vl 208

I a lim_ TipoATotalizador  1.15 * I a lim_ TipoA I a lim_ TipoATotalizador  34.5 A Teniendo en cuenta la norma 2050 en su artículo 240-6 a, el totalizador más adecuado es uno de 35 A. La protección será Bipolar de 35 A (2*35).

Totalizador Apartamento Tipo B Utilizando un factor de seguridad de 1.15 procedemos a realizar el cálculo del totalizador del Apartamento Tipo A.

Página 21 de 50

21




I a lim_ TipoB 

Dmax 6093.63   29.3 A Vl 208

I a lim_ TipoATotalizador  1.15 * I a lim_ TipoB I a lim_ TipoATotalizador  33.7 A Teniendo en cuenta la norma 2050 en su artículo 240-6 a, el totalizador más adecuado es uno de 35 A. La protección será Bipolar de 35 A (2*35).

Totalizador Apartamento Tipo C Utilizando un factor de seguridad de 1.15 procedemos a realizar el cálculo del totalizador del Apartamento Tipo A.

I a lim_ TipoC 

Dmax 6394.82   30.74 A Vl 208

I a lim_ TipoATotalizador  1.15 * I a lim_ TipoA I a lim_ TipoATotalizador  35.4 A Teniendo en cuenta la norma 2050 en su artículo 240-6 a, el totalizador más adecuado es uno de 40 A. La protección será Tripolar de 40 A (2*40).

Totalizador Apartamento Tipo D Utilizando un factor de seguridad de 1.15 procedemos a realizar el cálculo del totalizador del Apartamento Tipo A.

Página 22 de 50

22




I a lim_ TipoD 

Dmax 6249.15   30.04 A Vl 208

I a lim_ TipoATotalizador  1.15 * I a lim_ TipoA I a lim_ TipoATotalizador  34.54 A Teniendo en cuenta la norma 2050 en su artículo 240-6 a, el totalizador más adecuado es uno de 35 A. La protección será Tripolar de 35 A (2*35). 2.2.6

Medio de desconexión de la Acometida

Medio de desconexión de la Acometida Tipo A Según el artículo 230-76 de la norma NTC 2050, el medio de desconexión de la acometida es un interruptor automático, que se puede abrir manualmente y su capacidad nominal es de 40 A (2*40). Medio de desconexión de la Acometida Tipo B Según el artículo 230-76 de la norma NTC 2050, el medio de desconexión de la acometida es un interruptor automático, que se puede abrir manualmente y su capacidad nominal es de 40 A (2*40). Medio de desconexión de la Acometida Tipo C Según el artículo 230-76 de la norma NTC 2050, el medio de desconexión de la acometida es un interruptor automático, que se puede abrir manualmente y su capacidad nominal es de 50 A (3*50). Medio de desconexión de la Acometida Tipo D Según el artículo 230-76 de la norma NTC 2050, el medio de desconexión de la acometida es un interruptor automático, que se puede abrir manualmente y su capacidad nominal es de 40 A (3*40).

2.2.7

Selección del conductor de puesta a tierra

Página 23 de 50

23




Según la Tabla 250 – 95 de la NTC 2050 el conductor de puesta a tierra de la acometida es calibre #10 Cu AWG, THW, debido a que la corriente no excede los 40 A. 2.2.8

Selección del ducto para el alimentador de cada apartamento

La medición se realiza teniendo en cuenta los calibres utilizados para las acometidas de los apartamentos, es decir el #6 Cu AWG y el #8 Cu AWG. Dentro del ducto tenemos los siguientes conductores -

2 Conductores de cada fase de alimentación

-

1 Conductor para el neutro

-

1 Conductor para la tierra

d t  1.58 * d c # Conductor

2 #6Fase 1#6 Neutro 1 #10 Tierra

2

dc

dt

Ducto

(cm)

(cm)

Seleccionado

23.6 1

1¼

15.4 0

1

13.2 9 13.2 9 5.25

2.2.9

2 #8 Fase

8.36

1#8 Neutro

8.36

1 #10 Tierra

5.25

¼

Selección de Contadores

Como la carga no es considerable solo requiere un contador de potencia activa, monofásico trifilar 2*15 (45).

2.2.10 Selección de conductores y la protección para cada uno de los circuitos ramales Página 24 de 50

24




Los cálculos se realizaron teniendo en cuenta el plano arquitectónico, para los diferentes tipos de apartamentos y teniendo en cuenta el circuito más desfavorable.

Apartamento Tipo A Circuito 2 Monofásico Bifilar con tensión de 120 V.

I1 

180 *13  19.5 A 120

Se selecciona un conductor de #14 Cu THW por capacidad de corriente. Seguidamente se corrobora por regulación δ=2%, que no puede ser y en cambio se selecciona el calibre #12 THW al cual se procede a realizar la regulación Ms = (2.41*1 + 2.18*2 + 0.32*4 + 2.30*5 + 2.15*6 + 2.04*9 + 6.77*13)*0.18 Ms = 24.98 kVA-m Se selecciona una constante generalizada Kg = 559.37, que corresponde para el calibre #12 Cu THW. Además se utilizo un factor de corrección Fc=6, de acuerdo a la norma ESSA pag 50, tabla 3.26

 

K g * S * l * Fc VL

2

559.37 * 24.98 * 6 208 2   1.94%

 

De esta forma el calibre del conductor es #12 Cu THW, ya que cumple con corriente y regulación de tensión. La protección para este conductor es de 20 A. El resto de los circuitos del Apartamento Tipo A se encuentran en la tabla 1, con su respectivo calculo de regulación, conductores y protecciones.

Apartamento Tipo B Circuito 2 Monofásico Bifilar con tensión de 120 V. Página 25 de 50

25




I1 

180 * 11  16.5 A 120

Se selecciona un conductor de #14 Cu THW por capacidad de corriente. Seguidamente se corrobora por regulación δ=2%, que no puede ser y en cambio se selecciona el calibre #12 THW al cual se procede a realizar la regulación Ms = (2.42*0.5 + 2.8*1 + 1.85*2 + 2.26*3 + 2.15*4 + 2.10*5 + 2.09*9 + 2.17*10 + 3.57*11)*0.18 Ms = 20.40 kVA-m

Se selecciona una constante generalizada Kg = 559.37, que corresponde para el calibre #12 Cu THW. Además se utilizo un factor de corrección Fc=6, de acuerdo a la norma ESSA pag 50, tabla 3.26



K g * S * l * Fc VL

2

559.37 * 20.40 * 6 208 2   1.58%



De esta forma el calibre del conductor es #12 Cu THW, ya que cumple con corriente y regulación de tensión.

La protección para este conductor es de 20 A.

El resto de los circuitos del Apartamento Tipo B se encuentran en la tabla 1, con su respectivo calculo de regulación, conductores y protecciones.

Apartamento Tipo C

Circuito 2 Monofásico Bifilar con tensión de 120 V. Página 26 de 50

26




I1 

180 *13  19.5 A 120

Se selecciona un conductor de #14 Cu THW por capacidad de corriente. Seguidamente se corrobora por regulación δ=2%, que no puede ser y en cambio se selecciona el calibre #12 THW al cual se procede a realizar la regulación

Ms = (2.41*1 + 2.18*2 + 0.32*4 + 2.30*5 + 2.15*6 + 2.04*9 + 6.77*13)*0.18

Ms = 24.98 kVA-m Se selecciona una constante generalizada Kg = 559.37, que corresponde para el calibre #12 Cu THW. Además se utilizo un factor de corrección Fc=6, de acuerdo a la norma ESSA pag 50, tabla 3.26

 

K g * S * l * Fc VL

2

559.37 * 24.98 * 6 208 2   1.94%

 

De esta forma el calibre del conductor es #12 Cu THW, ya que cumple con corriente y regulación de tensión. La protección para este conductor es de 20 A. El resto de los circuitos del Apartamento Tipo A se encuentran en la tabla 2, con su respectivo calculo de regulación, conductores y protecciones.

Apartamento Tipo D Circuito 2 Monofásico Bifilar con tensión de 120 V.

Página 27 de 50

27




I1 

180 * 11  16.5 A 120

Se selecciona un conductor de #14 Cu THW por capacidad de corriente. Seguidamente se corrobora por regulación δ=2%, que no puede ser y en cambio se selecciona el calibre #12 THW al cual se procede a realizar la regulación Ms = (2.42*0.5 + 2.8*1 + 1.85*2 + 2.26*3 + 2.15*4 + 2.10*5 + 2.09*9 + 2.17*10 + 3.57*11)*0.18

Ms = 20.40 kVA-m

Se selecciona una constante generalizada Kg = 559.37, que corresponde para el calibre #12 Cu THW. Además se utilizo un factor de corrección Fc=6, de acuerdo a la norma ESSA pag 50, tabla 3.26



K g * S * l * Fc VL

2

559.37 * 20.40 * 6 208 2   1.58%



De esta forma el calibre del conductor es #12 Cu THW, ya que cumple con corriente y regulación de tensión. La protección para este conductor es de 20 A. El resto de los circuitos del Apartamento Tipo B se encuentran en la tabla 2, con su respectivo calculo de regulación, conductores y protecciones.

2.3 Servicios Generales Página 28 de 50

28




La torre Tipo del Conjunto Villa Castell, tiene una superficie de áreas comunes, como se discriminan a continuación: Área Lugar

2.3.1

(m2)

Punto Fijo

49.70

Depósitos

21.12

Bicicletas

21.12

Aseo

2.26

Teléfonos

4.51

Contadores Eléctricos

3.9

Cuarto de Maquinas

39.07

Circulación Pisos

663.76

Subtotal

805.44

Parqueadero

496.53

Total

1301.9 7

Carga instalada de Iluminación Apartamento.

Para parqueaderos se utilizara un factor de carga de 5 VA/ m 2 y lo mismo para la áreas comunes escaleras del edificio. Carga instalada de áreas comunes = 1301.97*5 Página 29 de 50

29




Carga instalada de áreas comunes = 6,514 kVA

2.3.2 Carga instalada y Demanda Máxima para motores de servicios generales Para realizar el cálculo de los motores, lo realizamos por medio de la norma NTC 2050 tabla 430-150 en la cual se toma corriente a plena carga de motores trifásicos de corriente alterna a 208 V. Potencia

Potencia

Corriente

HP

kVA

A

2 Ascensores

20

2*21.4

2*59.4

2 Bomba de Agua

15

2*20.24

2*56.2

1 Bomba Hidroneumática

5

6.01

16.7

1 Bomba contra incendios

15

20.24

56.2

Carga instalada Total

88

107.34

298

Demanda Máxima

58

66.86

185.6

Tipo Motor

2.3.2

Calculo del Contador para Servicios Generales

Como la demanda máxima para servicios generales supera los 45 kVA, toca adicionarle al contador de potencia activa, uno que mida la potencia reactiva. Dmax = 66.86 + 20.20 = 87.06 kVA

Página 30 de 50

30




Ip  Ip 

Dmax 3Vl 87.06k

3 * 208 I p  241.65 A Como la corriente por el contador es superior a 100 A, es necesario la utilización de un transformador de corriente que transforme la corriente de 250 - 5 A, y de esta manera llevarlo a un nivel de corriente con el cual se pueda medir la potencia consumida en el contador.

2.3.3

Selección de Conductores y Protecciones para los circuitos de los Motores

Ascensores de 20 HP de trabajo continúo a 208 V El ascensor tiene un ciclo de trabajo pesado (continuo), es por esto que la norma NTC 2050 en su tabla 430-22 a, le asigna un factor de multiplicidad de 1.4 a la corriente, para que no se afecte el arranque del motor del ascensor.

I p  1.4 * I base I p  1.4 * 59.4 A I p  83.16 A En base a esa corriente se selecciona una protección tripolar de 90 A. Para calcular la corriente de cortocircuito se procede a tomar la potencia durante el arranque que se calcula en base a la tabla 430-7 b de la norma NTC 2050. Seleccionando el motor clase C, obtenemos un arranque con motor bloqueado de 3.99 kVA por HP obteniendo:

S arr  3.99 * 20 S arr  79.8kVA La corriente durante el arranque tiene un valor de:

I arr 

Página 31 de 50

S arr 3Vl



79.8k  221.5 A 3 * 208 31




La protección contra cortocircuito se toma en función de la relación Iarr contra Ip

Ip 

I arr 221.5   2.46 Ip 90

Por tal razón la relación entre la corriente de arranque y la corriente de protección es de 3 veces, para el momento de calibrar la protección. El conductor del alimentador se tiene que tomar con base a la regulación que no debe superar el 3% l = 27 + 12.2 + 5.1 = 44.3 m Dmax = 21.4 kVA

 * Vl Kg  M s * Fs 2

3 * 208 2 44.3 * 21.4 * 1 K g  136.90 Kg 

Teniendo en cuenta la tabla 3.25 de la página 49 de la norma ESSA el conductor más adecuado para el transformador es el # 4, con un Kg = 89.27. El conductor de puesta a tierra se selecciona con la tabla 250.95 de la norma NTC 2050 y es #8 Cu THW.

Bomba de Agua de 15 HP Se colocan dos bombas de 15 HP, una que está en continua operación, y la otra que instalada en caso de falla de la anterior, entre a respaldarla.

I p  1.25 * I base I p  1.25 * 56.2 A I p  70.25 A En base a esa corriente se selecciona una protección tripolar de 80 A. Página 32 de 50

32




Para calcular la corriente de cortocircuito se procede a tomar la potencia durante el arranque que se calcula en base a la tabla 430-7 b de la norma NTC 2050. Seleccionando el motor clase C, obtenemos un arranque con motor bloqueado de 3.99 kVA por HP obteniendo:

S arr  3.99 *15 S arr  59.85kVA La corriente durante el arranque tiene un valor de:

I arr 

S arr 3Vl



59.85k  166.13 A 3 * 208


Ip 

I arr 166.13  2 Ip 80

Por tal razón la relación entre la corriente de arranque y la corriente de protección es de 2 veces, para el momento de calibrar la protección. El conductor del alimentador se tiene que tomar con base a la regulación que no debe superar el 3% l = 23.32m Dmax = 20.24 kVA 2

Kg 

 * Vl M s * Fs

3 * 208 2 Kg  471.99 * 1 K g  274.98 Teniendo en cuenta la tabla 3.25 de la página 49 de la norma ESSA el conductor mas adecuado para el transformador es el #8, con un Kg = 227.585.

Página 33 de 50

33




El conductor de puesta a tierra se selecciona con la tabla 250.95 de la norma NTC 2050 y es #8 Cu THW.

Bomba Hidroneumática de 5 HP Se coloca una bomba hidroneumática para regular la presión del agua del último piso


S arr  3.99 * 5 S arr  19.95kVA La corriente durante el arranque tiene un valor de:

I arr 

S arr 19.95k   55.37 A 3Vl 3 * 208


Ip 

I arr 55.37   2.21 Ip 25

Por tal razón la relación entre la corriente de arranque y la corriente de protección es de 3 veces, para el momento de calibrar la protección. El conductor del alimentador se tiene que tomar con base a la regulación que no debe superar el 3% Página 34 de 50

34




l = 44.8 m Dmax = 6.01 kVA 2

 * Vl Kg  M s * Fs 3 * 208 2 269.25 * 1 K g  482.05 Kg 

Teniendo en cuenta la tabla 3.25 de la página 49 de la norma ESSA el conductor mas adecuado para el transformador es el #10, con un Kg = 337.154. El conductor de puesta a tierra se selecciona con la tabla 250.95 de la norma NTC 2050 y es #10 Cu THW.

Bomba contra Incendio de 15 HP La bomba contra incendio, en condiciones normales se encuentra apagada, pero debido a su uso en caso de emergencia, esta tiene un ciclo de trabajo pesado, por tal razón el factor de multiplicidad es de 1.4 la corriente del motor


S arr  3.99 *15 S arr  59.85kVA La corriente durante el arranque tiene un valor de:

Página 35 de 50

35




I arr 

S arr 59.85k   166.12 A 3Vl 3 * 208


Ip 

I arr 166.12   2.11 Ip 78.68

Por tal razón la relación entre la corriente de arranque y la corriente de protección es de 3 veces, para el momento de calibrar la protección. El conductor del alimentador se tiene que tomar con base a la regulación que no debe superar el 3% l = 24.32 m Dmax = 20.24 kVA 2

Kg 

 * Vl M s * Fs

3 * 208 2 Kg  492.23 * 1 K g  263.67 Teniendo en cuenta la tabla 3.25 de la página 49 de la norma ESSA el conductor mas adecuado para el transformador es el #8, con un Kg = 227.58. El conductor de puesta a tierra se selecciona con la tabla 250.95 de la norma NTC 2050 y es #8 Cu THW.

2.4 Selección del Transformador Teniendo en cuenta que la demanda máxima fue seleccionada teniendo en cuenta la norma ESSA, de igual manera se desarrollara el dimensionamiento del transformador. Carga Instalada por Apartamento Tipo

Página 36 de 50

36




CiaptoA  11.09kVA CiaptoB  10.73kVA CiaptoC  11.48kVA CiaptoD  11.12kVA Cisg  127.54kVA Demanda Máxima por Apartamento Tipo

Dmax aptoA  6.239kVA Dmax aptoB  6.09kVA Dmax iaptoC  639kVA Dmax aptoD  6.25kVA Dmax sg  87.06 kVA En base a las demandas máximas por apartamento tipo y servicios generales y teniendo en cuenta el numero de apartamentos, se halla la demanda máxima total del edificio

Dmax ed  Dmax sg 

D

max j

Fdiv _ res

1

Fdiv _ res 

0.2  0.8 * e

1 N 6

El factor de diversidad se toma para los 64 usuarios que posee el apartamento

1

Fdiv _ res 

0.2  0.8 * e

1 64 6

Fdiv _ res  4.99

Página 37 de 50

37




42 * 6.239  14 * 6.09  6 * 6.394  2 * 6.25 4.99  87.06  79.79

Dmax ed  87.06  Dmax ed

Dmax ed  166.85kVA Teniendo en cuenta la demanda máxima del edificio y debido a que esta potencia no está normalizada, escogemos un transformador normalizado con la potencia inmediatamente superior, es decir uno de 225 KVA. 2.4.1

Relación de Transformación

Como bien se sabe, la relación de transformación no es ideal, debido a que tiene implícito en el las perdidas internas del transformador y la regulación.

 100  U z   %   100  

Vsec  Vsn 

 100  3  3%  Vsec  208  100   Vsec  220.48V Por tal razón la relación de transformación es 13200 / 220-127 ± 2*2.5%

2.4.2

Calculo de Protecciones del Transformador

Protección Primaria Esta protección se encuentra localizada antes del transformador.

Ip 

Sn 3Vl

225k 3 *13.2k I p  8.75 A Ip 

Utilizando la tabla 450-3 de la norma NTC 2050, encontramos un factor de corrección de 3, para la corriente primaria. Página 38 de 50

38




I ps  3* I p I ps  3*8.754 I ps  26.24 A Por tal razón, se selecciona un fusible HH de 3*30A.

Fusible Protección Primaria El fusible se dimensiona teniendo en cuenta la corriente nominal, además que multiplica por un factor de seguridad de 1.25. Luego se selecciona el fusible, de no existir para el valor de corriente requerido, se selecciona el inmediatamente superior

Ip 

Sn 3Vl

225k 3 *13.2k I p  8.75 A Ip 

I fus  1.25* I p I fus  1.25*8.754 I fus  10.94 A Se selecciona un fusible de 3*10 A tipo K.

2.4.3

Protección Secundario

Esta protección se encuentra localizada después del transformador.

I p=

Sn √ 3 Vl ( 1−U z ) 225 I p= √ 3∗0.22 ( 1−0.03 ) I p =541.09

Página 39 de 50

39




I ps  1.25* I p I ps  1.25*541.09 I ps  676.371

I coci  I coci I coci

100* I p

z 100*541.09  3  18.04kA

Con estas características de corriente, se selecciona un interruptor termomagnético de 3*700A, con corte en 20 kA.

2.4.4

Pararrayos

V p  Fpt * Vl max

Fpt es el factor de puesta a tierra, que para este caso por ser una red tipo B, es de 0.8. La tensión máxima para una línea de 13.2 kV, es de 14.5 kV según la IEEE

V p  0.8 * 14.5k V p  11.6kV Con este valor, seleccionamos el normalizado de 12 kV. La impedancia de puesta a tierra para los pararrayos es de 10Ω.

Página 40 de 50

40




2.4.5

Conductores para el Transformador

Conductor para el Primario El conductor del primario es 2/0 ASCR, que es el utilizado por la Electrificadora de Santander (ESSA), para media Tensión

Conductor para el Secundario

Is 

I ps n * Fm * Ft

676.371 4*0.8*0.94 I s  224.86 A Is 

Se escoge un conductor calibre 4/0 MCM THW, con calibre de puesta a tierra 1/0 Cu THW. El neutro se dimensiona con 2 conductores calibre 4/0 MCM THW.

2.5 Calculo de la Planta de Emergencia Se selecciona de acuerdo a la siguiente metodología -

Se toma la demanda máxima de Servicios Generales al 100%

-

Se toma 1 kVA por cada apartamento

-

Se selecciona el Generador de acuerdo al catalogo del fabricante

-

Demanda Máxima de Servicios Generales = 87.06 kVA

-

64 kVA por carga de todos los apartamentos de la torre

-

Se selecciona un Generador de 158 kVA, con una corriente nominal de 414.64 A para seleccionar conductores y protecciones

Página 41 de 50

41




Is 

I ps n * Fm * Ft

414.64 4 * 0 .8 I s  129.57 A Is 

Se escoge un conductor calibre # 1 Cu THW, con calibre de puesta a tierra # 6 Cu THW. El neutro se dimensiona con 2 conductores calibre 2 Cu THW.

I p  1.25 I s I p  1.25 * 129.57 I p  161.96 A Se selecciona una protección de 175 A.

2.6 Ducteria del Transformador 2.6.1

Selección ducteria para el lado Primario del Transformador

Se selecciona un ducto de 4’’, debido a que de ser necesario un cambio de la acometida principal, el ducto esta dimensionado para cualquier tamaño de conductor 2.6.2

Selección ducteria para el lado Secundario del Transformador

El diámetro de los conductores se toma teniendo en cuenta la Tabla 5 de la Página 921.

D t  1.58

D

2 j

D t  1.58 7 *17.52  13.52 D t  76, 20mm Se selecciona entonces 2 tubos de 3’’, para la ductería del secundario del transformador.

Página 42 de 50

42




2.6.3

Cajas de Paso y Angulo

Caja de Paso para el lado Primario del Transformador Se selecciona de acuerdo al artículo 370-71 de la NTC 2050

L  48 * conductormax imo L  48 * 27.2mm L  1.31m

Caja en Angulo para el lado Primario del Transformador Se selecciona de acuerdo al artículo 370-71 de la NTC 2050

L  36 *  conductormax imo    L  38 * 27.2mm L  1.03m

Caja de Paso para el lado Secundario del Transformador Se selecciona de acuerdo al artículo 370-28 de la NTC 2050

L  8 * tubo max imo L  8 * 3' ' L  8 * 7.62 L  61cm

Página 43 de 50

43




Caja en Angulo para el lado Secundario del Transformador Se selecciona de acuerdo al artículo 370-28 de la NTC 2050

L  5 * tubo max imo    L  5 * 3' '2 * 3' ' L  54cm

Profundidad de las cajas de inspección De acuerdo a la utilización que tendrán estas cajas por estar estas ubicadas en sitios donde constantemente pasan automotores esta tiene una profundidad de 60 cm, de acuerdo a la tabla 300-5 de la norma NTC 2050. Adicionalmente hay que agregarle a esto 10 cm de gravilla para el drenaje en caso de inundación de la caja, y 20 cm más para evitar que el agua se vaya por los ductos. Estos ductos deberán tener una pendiente del 0.5% para evitar el fluido de agua entre cajas, que serán como máximo de 40m.

Página 44 de 50

44




2.7 Dimensionamiento de la Subestación según ESSA Por encontrarse la subestación en el predio, bajo techo, con transformador de 225 kVA, se procede al dimensionamiento del área a ubicar el transformador, y sus respectivos aparatos de medición y protección.

Página 45 de 50

45




2.7.1

Tablero de Contadores

Se utilizaran 64 contadores para los apartamentos, tipo bifásico y trifásico trifilar y tetrafilar y 1 contador de servicios generales monofásico bifilar. Además de esto se utilizara una reserva del 10%, es decir 7 puestos para contadores de reserva. Como el máximo número de contadores que puede tener cada modulo es de 24, se seleccionan 4 módulos con los 24 puestos cada modulo. Cada una de las tres secciones del modulo tienen su respectiva cerradura, porta candado y manija.

Página 46 de 50

46




2.8

Apantallamiento. Selección del Pararrayos (Terminal de captación)

En este proyecto se utiliza el método de electrogeométrico NTC 4552 [3] para determinar los sitios críticos de impacto de los rayos sobre la estructura a proteger, la altura del mástil para el pararrayo y su ubicación. :



rsc  2 * imax  30 *  1  e 





imax 6.8

 

Donde: Imax= Magnitud máxima de la corriente de retorno del rayo expresada en KA. rsc = Distancia de impacto. Para Imax= 15 KA

rsc = 58 m

La altura máxima del mástil del pararrayo que es de: 4.13m Bajantes Página 47 de 50

47




De acuerdo a la NTC- 4552[3], la conducción a tierra se hará por medio de dos (2) bajantes ubicados en puntos opuestos a la estructura empleando cable de cobre # 1/0 AWG, que terminan en un sistema de puesta a tierra con una resistencia igual o menor a 10Ω (tabla 2.5 ESSA[5] ) para cada bajante. La zona de conexión del conductor bajante a los electrodos de puesta a tierra tendrá una protección mecánica y eléctrica mediante tubería aislada de dos (2) metros de longitud. El cable de conexión entre electrodos será calibre 2/0 AWG desnudo de cobre electrolítico recocido, según NTC 2187; deben estar enterrado 50cm bajo la superficie del terreno. Anillo de apantallamiento Se ubicará en el perímetro superior de la edificación empleando cable de cobre calibre # 2/0 con sus respectivos accesorios de soporte, pues según la figura son puntos de impacto del rayo. Materiales Se usaran aproximadamente 220 m de cable # 2/0 para anillo de apantallamiento y uniones a electrodos. 80 m de cable #1/0 para bajantes.

Página 48 de 50

48




3

RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES

El desarrollo de proyectos de este tipo permite afianzar la formación integral ya que enfrenta al estudiante a la comprensión y aplicación de la normatividad.

La experiencia resultó una oportunidad única para desarrollar habilidades y destrezas en el manejo de aplicaciones como AUTOCAD, como herramientas fundamentales en el desempeño profesional

El diseño debe y ha sido realizado de tal manera que se puedan realizar ampliaciones futuras, ya que tiene una reserva suficiente, en cuanto a los ductos, tableros de distribución y módulos de contadores.

Se debe tener en cuenta que todo diseño está sujeto tanto a los resultados obtenidos a partir de los cálculos realizados, como al criterio personal, por lo cual es importante tener los conocimientos adecuados y aplicarlos correctamente en las diferentes situaciones con que nos encontramos en nuestra vida laboral.

Para el desarrollo de la demanda máxima, esta fue realizada en base a las dos metodologías existentes, es decir la de la norma NTC 2050 y la de la norma ESSA. En el análisis seleccionamos la de la electrificadora, ya que esta se encuentra más ajustada a las necesidades de la región donde se desarrolla el proyecto.

Debido a lo complejo del edificio, lo más indicado para el encendido de la iluminación de servicios generales y demás puntos fijos era la de realizarse de manera conjunta por medio de un interruptor automático que controle cada circuito, desde el tablero de servicios generales, ubicado en el primer piso del edificio, y que sea accionado solo por un delegado de la administración del conjunto. Página 49 de 50

49




ANEXOS

Página 50 de 50

50

Memorias de calculo instalaciones eléctricas

Recommend Documents