Tp Instalaciones Electricas Bg (1).docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

INSTALACIONES ÉLECTRICAS DE UNA PLANTA INDUSTRIAL INSTALACIONES ELÉCTRICAS

GRUPO 1: BONFIGLIO, LUCIANO MARCELO GIORGETTI, MARCELO ALEJANDRO

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 INDICE

Contenido DATOS.................................................................................................................................................. 2 Plano de Planta.................................................................................................................................... 3 SECTOR OFICINAS ................................................................................................................................ 4 Iluminación ...................................................................................................................................... 4 Sistema de voz y datos .................................................................................................................... 7 Aire acondicionado.......................................................................................................................... 7 SECTOR DE PRODUCCIÓN.................................................................................................................... 9 Iluminación ...................................................................................................................................... 9 Aire comprimido............................................................................................................................ 12 Aire Acondicionado ....................................................................................................................... 13 Equipo de bombeo ........................................................................................................................ 14 Automatismo PLC .......................................................................................................................... 15 Fuerza Motriz .................................................................................................................................... 17 Grupo electrógeno ............................................................................................................................ 17 Corrección del factor de potencia ..................................................................................................... 18 Circuito unifilar .................................................................................................................................. 21 Conclusiones ..................................................................................................................................... 25

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 DATOS Predio 1 Ha Planta industrial: 1010m2 Sector Oficinas: 358m2 Niveles de iluminación: (Ing. Madussi) Planta industrial: 210Lx Sector Oficinas: 360Lx Aire acondicionado: (Ing. Dallegre). Planta industrial: Roof-top. (Frío-Calor) Sector Oficinas: Sistema VRV. (Frío-Calor). Instalación de agua: (Ing. Dallegre). Planta industrial: hidroneumático. Sector Oficinas: tanque-cisterna. Voz y datos: (Ing. Madussi) Planta industrial: 21Lx Sector Oficinas: 36Lx

Instalación de aire comprimido: (Ing. Dallegre)

Fuerza motriz: (Ing. Dallegre) Planta industrial: 160KW Sector Oficinas: según diseño. Instalación SET y grupo electrógeno: (Ing. Madussi)

Automatismo PLC: (Ing. Madussi)

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Plano de Planta

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SECTOR OFICINAS Iluminación Teniendo en cuenta que las especificaciones exigen un nivel de iluminación de 360Lx, se decidió utilizar luminarias Facalu 575 (2 x 36W, 3350Lm cada una). Mediante la utilización del software de cálculo FACALU se calculó el número de luminarias necesarias teniendo en cuenta los siguientes datos: A = 15m L = 24m H = 3m Plano de montaje = 3m Plano de trabajo = 0.75m Mantenimiento = 90% Ingresando dichos datos al software se calculo el numero de luminarias N = 40

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 IMAGEN EN 3D DEL SECTOR OFICINAS

La disposición las luminarias en el local se realizó de la siguiente manera:

Se decidió implementar 4 circuitos para la iluminación, donde los mismos trabajan con 10 luminarias cada uno. BONFIGLIO-GIORGETTI

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CALCULO DE LOS CONDUCTORES P = 10 x 100W = 1000W I = P/(E x cosφ) = 1000W/(220V x 0.8) = 5.68 A El conductor elegido para el circuito fue 2 x 2,5mm2 + T.

PROTECCIÓN Una vez elegidos los conductores se procedió a calcular los interruptores termo magnéticos a utilizar. De acuerdo a la corriente nominal calculada anteriormente se decidió utilizar el interruptor termo magnético 5SQ1 210-OKA 10, el cuál soporta hasta corrientes nominales de 10A. Este interruptor, se coloca uno para cada circuito.

A su vez, se seleccionaron interruptores diferenciales de 2 x 25 A, en donde la corriente diferencial de los mismos, para que funcionen de manera adecuada en la protección de los trabajadores, es de 30mA. ILUMINACIÓN DE EMERGENCIA Se decidió implementar un circuito adicional C0-05 para la iluminación de emergencia, el cual consiste en luminarias a base de leds las cuales consumen aproximadamente 20W . Para dicho circuito se utilizo un cable de sección nominal de 1 mm2. TOMACORRIENTES Para implementar los tomacorrientes se decidió implementar 4 circuitos con 10 tomas cada uno. La distribución de los mismos se realizó de forma tal de cubrir todo el sector de oficinas. El conductor elegido para los circuitos CO-06 al CO-09 fue 6mm2. Este conductor posee una corriente admisible mayor a 25 A, lo cual permite una carga adecuada para este sector.

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Sistema de voz y datos Para el sistema de voz y datos del sector oficinas se asignó 30 computadoras y 30 teléfonos, para los cuales se implementaron los circuitos de voz y datos correspondientes. En primer lugar se asume que el consumo promedio de una computadora, con su respectivo monitor, es de 300W, por lo tanto se tiene un total de 9000W. En segundo lugar se supone que el consumo promedio de todos los teléfonos no supera los 1000W, por lo tanto se tiene un total de 10000W en voz y datos. Para abastecer a dicho equipamiento se utilizan los circuitos seccionales CO-10 a CO14, los cuales tienen conductores de 6mm2. El sistema de voz y datos debe funcionar en cualquier condición, incluyendo los cortes de energía eléctrica, por lo tanto el mismo es alimentado con UPS para asegurar la comunicación en el local. El UPS seleccionado para esta etapa en el sector oficinas, y para el control de iluminación correspondiente, es el UPP24036 de CONTROLES S.A. el cual es capaz de entregar hasta 12kW. A continuación se anexan las tablas de catálogo de UPS, para poder verificar la correcta selección del mismo.

Aire acondicionado Dado que el volumen del sector oficinas es de 1080m3. Se aproxima una cantidad de 50 frigorías por m3, se obtiene: P = V [m3] x 50 [frig.h/m3] = 54.000 frigorías hora P= 30000frg / 3024 = 17,85 Tn ref P = 17,85 Tn x 1.2kw/Tn = 21,42kW Se empleará 2 módulos externos MCY-MAP0401HT de 12.1KW y 8 unidades internas MMUAP0091H de 2.8KW cada una, de 4 vías de ventilación.

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SECTOR DE PRODUCCIÓN Iluminación Teniendo en cuenta que la superficie es 1010m2, la iluminación de 210Lux, y las dimensiones del local 7m x 25,25m x 40m, se calculó el número de luminarias requeridas, utilizando campanas navales de la línea 850, modelo 850CA 400t de 400W cada una. Mediante el software Quick Lux de Facalu se obtuvo la cantidad necesaria de luminarias; el mismo arrojó un valor de 10.

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IMAGEN EN 3D DEL SECTOR DE PRODUCCION INDUSTRIAL

La disposición las luminarias en el local se realizó de la siguiente manera:

Se decidió implementar 5 circuitos de 2 luminarias cada uno, de manera que se obtenga un total de 10 luminarias.

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CALCULO DE LOS CONDUCTORES P = 2 x 400W = 800W I = P/(E x cosφ) = 800W/(220V x 0.8) = 4.54 A El conductor elegido para el circuito fue 2 x 2,5mm2 + T.

PROTECCIÓN Una vez elegidos los conductores se procedió a calcular los interruptores termo magnéticos a utilizar. De acuerdo a la corriente nominal calculada anteriormente se decidió utilizar el interruptor termo magnético 5SQ1 210-OKA 10, el cuál soporta hasta corrientes nominales de 10A. Este interruptor, se coloca uno para cada circuito.

A su vez, se seleccionaron interruptores diferenciales de 2 x 25 A, en donde la corriente diferencial de los mismos, para que funcionen de manera adecuada en la protección de los trabajadores, es de 30mA. ILUMINACIÓN DE EMERGENCIA Se decidió implementar dos circuitos adicionales CI-06 y CI-07 para la iluminación de emergencia, el cual consiste en luminarias a base de leds las cuales consumen aproximadamente 20W . Para dichos circuitos se utilizó cable de sección nominal de 1 mm2. TOMACORRIENTES Para implementar los tomacorrientes se decidió implementar 5 circuitos con 10 tomas cada uno. La distribución de los mismos se realizó de forma tal de cubrir todo el sector de oficinas. El conductor elegido para los circuitos CI-08 al CI-12 fue 6mm2. Este conductor posee una corriente admisible mayor a 25 A, lo cual permite una carga adecuada para este sector.

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Aire comprimido Se supone para la instalación un equipo de aire comprimido bicilindrico doble etapa para herramientas neumáticas snb900l MPC.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS - Voltaje: 400/50/III Vol/Pn - Capacidad del deposito: 900L - Grupo: CC-750 - Aire aspirado: 1680l/min; 100.8m³/h - Potencia: 7.5+7.5 Hp; 5.5+5.5 Kw - Revoluciones por minuto 1400R.P.M: - Presión máxima: 10Bar - Nivel acústico: 78dB-A - Dimensiones (mm): 2150x910x19700 - Peso: 290Kg Este compresor Tándem bicilindrico está diseñado para trabajar en condiciones muy adversas como marmolitas, cantera. Dispone de una centralita de mando y un control de arranque además de centralita de gestión de cabezal en los modelos A y B. Su cabeza compresora de doble etapa y dos cilindros en línea, fabricado en acero fundido. Trabaja por trasmisión por correas y su depósito tiene una capacidad de 900 litros. Es ideal para trabajos profesionales con herramientas neumáticas muy potentes con un caudal de consumo elevado Estos compresores van equipados con telepresostato con guarda motor y válvula de descarga. Además todos los modelos llevan un refrigerador de cobre o aluminio entre etapas, esto aumenta la producción de aire y la eficacia del equipo, asegura la mecánica durante largos trabajos ya que asegura una mejor refrigeración. Tiene un sistema de recuperación contrapresión que aumenta el caudal efectivo. Estos modelos de grupos de aire comprimido son estaticos, su deposito va apoyado sobre cuatro patas. BONFIGLIO-GIORGETTI

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Es de sencillo mantenimiento y fácil acceso a todos los elementos de revisión, filtro de aire, visor del nivel de aceite. Equipado con filtro de aspiración silencioso con apertura rápida para un fácil mantenimiento y un conjunto de válvula de doble etapa de material inoxidable. El circuito utilizado para alimentar el compresor es el CI-13, cuyo conductor es de sección nominal de 6mm2.

Aire Acondicionado Teniendo en cuenta el volumen del sector producción V = 25,25m x 40m x 7m = 7070m3 Se calcula la potencia eléctrica total del equipo necesario V x 50 / 3024 = 116Tn Pfrig = 116Tn x 1.2kW/Tn = 140kW Se decide utilizar 5 equipos roof top marca York modelo DM300C00A7AAA de 26,7 Tn de refrigeración cada uno.

El circuito utilizado para alimentar los equipos fue el CI-14 cuyo conductor elegido para el circuito fue de 10mm2 para obtener una caída de tensión inferior al 3% en cada circuito. Una vez finalizado el cálculo de conductores y circuitos para toda la instalación, se procede a realizar una prueba muy importante antes de su funcionamiento. Teniendo en cuenta el aumento de potencia requerida para el arranque del equipo de aire acondicionado, se aumenta el valor de la misma en 6 veces aproximadamente. Con este nuevo valor de potencia eléctrica se verifica la caída de tensión en el sector producción, y se debe verificar que la misma no supere los valores permitidos por la normativa. En caso de que dichos valores sean superados, deberá colocarse un arranque estrella triangulo de manera de que el arranque del aire acondicionado no represente un daño potencial para los demás equipamientos del sector producción.

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Equipo de bombeo Para el equipo de bombeo se supone un sistema como en siguiente, el cual consiste principalmente en una bomba B0 encargada de extraer agua del pozo para llenar la cisterna, y un par de bombas B1 + B2 cuya función es llenar el tanque con agua de la cisterna.

Para la selección de las bombas, es necesario calcular la potencia de cada una. Ésta está dada por la expresión:

P=Q*Hm/K Suponemos que es necesario abastecer de 5000 litros, en un período de tiempo de dos horas. Resultando el caudal y la altura manométrica para la primera bomba (de pozo): Q= 2500 l/hr Hm=1,1*100m Hm=110 m La potencia de la bomba B0 será entonces: P=2500 l/hr*110m/(3600*75)

P0=1,02 Hp Mientras que para las bombas B1 y B2 el caudal será reducido a la mitad. Sabiendo que la altura estática para estas bombas será de 20 m, las potencias resultantes serán: P=1250 l/m*22m/(3600*27)

P 1-2 =0,1 Hp En base a los cálculos realizados, fueron seleccionadas las bombas: SP 2A-18 09001K18 para B0 SP 2A-6 09001K06 para B1 y B2 El consumo de la bomba B0 es de 750W, y el de las bombas B1 y B2 es de 370W cada una aproximadamente, por lo que se implementó el circuito eléctrico de bombeo CI-15 con conductores de 6mm2.

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Automatismo PLC Para poder implementar el sistema de bombeo se diseñó un sistema de control automático con PLC, de manera que asegure un suministro de agua constante sin sobre exigir ninguna bomba. A continuación se presenta el esquema de bombeo con los correspondientes interruptores.

El funcionamiento del sistema de bombeo es el siguiente: EL interruptor C Llena es NA, por lo tanto cuando el nivel de agua es inferior a su posición, el mismo entrega un 0 lógico, y el interruptor C Vacía es NC, por lo tanto cuando la cisterna no está vacía entrega un 1 lógico. Los interruptores T Lleno, T Vacío y T Muy Vacío funcionan de la misma manera. Para que el sistema comience a funcionar es necesario pulsar el botón de arranque Arranque NA, y si se desea que el sistema completo corte su funcionamiento se debe presionar el botón Parada NC. Esto funciona con auto enclavamiento. a) Cuando el nivel de agua desciende del sensor C Llena, el mismo entrega un 0 lógico, accionando así la bomba B0 para llenar la cisterna con un retardo al encendido, de forma tal de crear una ventana de tiempo para evitar un encendido/apagado intermitente de la bomba.

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 b) Si el nivel de agua desciende del sensor C Vacía, el mismo entrega un 0 lógico, de forma tal que se cambie el estado de la Variable Interna 2 a 0 para cortar el funcionamiento de las bombas B1 y B2, evitando su destrucción. El funcionamiento de las bombas se habilitará recién cuando la cisterna se haya vuelto a llenar. c) Para que funcione la bomba B1, es necesario que el agua del tanque tenga un nivel inferior al censor T Vacío, de manera que el mismo entregue un 0 lógico y accione el auto enclavamiento de B1. La bomba funcionará hasta que el tanque se llene, lo cual será indicado cuando el censor T Lleno entregue un 1 lógico. d) La bomba B2 funciona en caso de que el tanque se haya vaciado casi en su totalidad, activando el sensor T Muy Vacío el cual entregará un 0 lógico. De esta forma el sistema llena el tanque a una mayor velocidad evitando que permanezca vacío más tiempo. Al mantener un nivel mínimo disponible en el tanque, se asegura un suministro de agua para protección contra incendios, el cual puede ser utilizado en todo momento. A continuación se presenta el diagrama de control con PLC:

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Fuerza Motriz Debido a que es necesario proveer 160kw de potencia para equipamiento en el sector producción, se diseñaron 8 circuitos cada uno capaz de suministrar una potencia trifásica de 20kW. El conductor elegido para los mimos fue de 10mm2, para asegurar una caída de tensión que cumpla con las especificaciones correspondientes.

Grupo electrógeno El grupo electrógeno es activado con un interruptor motorizado y con la electrónica de comando correspondiente en el momento en que se corta la energía eléctrica. Debido a que el mismo debe abastecer al sector producción y toda la fuerza motriz, y al sector oficinas, debe ser capaz de entregar una potencia mayor a 380kW, por lo tanto se necesita un grupo electrógeno industrial. Luego de un completo análisis se decidió utilizar un Grupo Electrógeno motor Perkins 550, el cual es capaz de entregar 400kW. A continuación presentamos las principales características del mismo Grupo Electrógeno Diesel Modelo

TG550P

Revoluciones / Frecuencia

1500rpm / 50Hz

Potencia Principal

400kw / 500kva

Potencia Standby

440kw / 550kva

Voltaje, Fases, Cableado Factor Potencia

400/230v, 3 fases, 4 cables 0.8

Máxima intensidad de salida 794A Dimensiones (L*W*H) Peso

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3780 * 1150*2050 mm 3400kg

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Corrección del factor de potencia En primer lugar, para poder realizar una corrección adecuada del factor de potencia, se supone que las cargas son lineales, con el objeto de obtener valores de potencia reactiva aptos para el cálculo. Posteriormente se darán las especificaciones necesarias al tratarse de cargas no lineales. Se supone que la instalación presenta un cos ᶲ = 0.75, a partir de lo cual, conociendo la potencia activa total de la instalación, se determina la potencia reactiva.

P = 394,6 kW Q1 = P x tg (41.4°) Q1 = 347,88 KVAR

Como buscamos un cos ᶲ = 0.99, se calcula la potencia reactiva del banco de capacitores para satisfacer dicha condición

Q2 = P x tg (8°) Q2 =55,45 KVAR Qc = Q1 – Q2

Qc = 291,5 kVAR

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Se decidió utilizar un regulador automático de cos ᶲ de 12 pasos de 25 kVAR cada uno, obteniéndose un total de 300 kVAR para cubrir cualquier cambio en el funcionamiento de la instalación. EL regulador automático para la corrección del factor de potencia utilizado es LOVATO DCRK 12, el cual controla a 12 capacitores WEG UCWT 25V44. Los contactores utilizados en los bancos son WEG CWMC65. De esta forma quedaría corregido el factor de potencia para cargas lineales.

Luego de haber realizado los cálculos anteriores, es necesario tener en cuenta que las cargas que se desean alimentar, ya sean computadoras, teléfonos, algunos arranques de motores presentan cargas no lineales para el suministro de energía. Por este hecho no se puede realizar una simple corrección del factor de potencia con un banco de capacitores, debido a que aparecen componentes armónicas las cuales deben ser filtradas. Cabe aclarar que las armónicas de orden par por lo general no aparecen. Para esto se utilizan filtros antirresonantes o filtros sintonizados. Los primeros son utilizados cuando el nivel armónico se encuentra aproximadamente entre el 20% y 50% de la carga total. En estos casos, los condensadores deben conectarse en serie con bobinas de reactancia, formando un circuito LC, cuya frecuencia de resonancia esté por debajo de la BONFIGLIO-GIORGETTI

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 armónica de menor orden del circuito de carga, o sea 250Hz, ya que la tercera armónica queda eliminada por la cancelación del circuito homopolar. Para nuestro caso suponemos que el nivel armónico supera el 50% de la carga total por lo tanto se deben incorporar filtros sintonizados para liberar a la red principal de las armónicas de todo orden, colocando un filtro sintonizado para cada armónica que debe filtrarse. Como se mencionó anteriormente la armónica de tercer orden se cancela por ser de carácter homopolar. Para las armónicas más importantes: 5, 7, 11 y 13 se instalan filtros individuales con frecuencias de resonancia muy cercanas a 250, 350, 550 y 650 respectivamente. Para las de orden superior 17 y 19 se puede recurrir a un único filtro sintonizado a una frecuencia intermedia de 900Hz y para frecuencias aún mayores, uno especial de alta frecuencia.

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Circuito unifilar

TABLERO SECCIONAL SECTOR OFICINAS (CO)

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TABLERO SECCIONAL SECTOR INDUSTRIAL (CI)

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INSTALACIONES ELÉCTRICAS 2013 Conclusiones Se puede concluir, luego de haber realizado dicho trabajo práctico que se pudieron afirmar de manera optima los conceptos vistos en clase, dado que los mismos se pudieron visualizar desde otro punto de vista, mediante la selección práctica de los mismos. Se profundizó el estudio de la selección de las luminarias mediante la utilización del software QUICK LUX de Facalu el cual resulto muy sencillo y practico. A pesar de que no se tuvo en cuenta el factor costo en el proceso de selección, se considera que la instalación diseñada cumple con las expectativas de la asignatura, brindando una idea básica acerca de cómo se trabaja en la vida real.

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