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Instalaciones Eléctricas

Instalaciones Eléctricas 2011

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CÓRDOBA FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS, FÍSICAS Y NATURALES

INSTALACIONES ELECTRICAS INSTALACIÓN COMPLEJO INDUSTRIAL 2011

Ferrer, Marcos Lauría, Juan

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Indice Plano de la planta

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Cálculos sector oficinas Luminarias

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Aire acondicionado frío – calor

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Voz y datos: circuitos PC

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Tomacorrientes

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Cálculos sector producción Luminarias

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Aire acondicionado

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Aire comprimido

11

Montacargas

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Voz y dato: circuitos PC

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Provisión de agua

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Potencia y corrección de factor de potencia

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Transformador, grupo electrógeno y UPS

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Diagrama

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Plano de la planta

Superficie del lote: 2565m2

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Calculos sector oficinas Luminarias Realizando los cálculos pertinentes: Φ𝐿 . 𝑁. 𝐶𝑢. 𝑓𝑚 𝑆 𝐸 = 450 𝑙𝑢𝑥 𝐶𝑢. 𝑓𝑚 = 0,33 𝑆 = 180𝑚2 Φ𝐿 = 3000𝑙𝑚 𝑥 2

𝐸=

El Φ𝐿 se desprende de la luminaria elegida, en este caso tubos fluorescentes agrupados en pares, de 3000 lm cada uno, y 36 W (Tubo Visto 550TV—236)

A partir de ello, la cantidad de luminarias necesaria es 41. Para su correcta elección, se selecciona el número divisible por 3 inmediatamente superior, en este caso 48 luminarias. Así obtendremos 528 lux Con el programa Quick Lux de Facalu obtuvimos los siguientes resultados

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La distribución propuesta por el programa Quick Lux es perfectamente aceptable, por tanto será 6x8. Consecuentemente, se emplearán 4 circuitos de 12 luminarias. Para optimizar el uso de la red trifásica, se podría agregar una línea más de luminarias, con lo cual la distribución sería 6x9; pero el número de luminarias aumentaría a 54, lo cual no es económicamente prudente. 6

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Aire acondicionado frío – calor Se empleará el sistema VRV: volumen de refrigerante variable; por medio de la tecnología inverter (variación de velocidad), estos sistemas pueden enviar la cantidad de refrigerante necesario de acuerdo a las necesidades de cada unidad interior. A su vez, esto permite controlar de forma individual hasta 40 unidades interiores (en función de la capacidad) de diferentes tamaños y tipos. Es un sistema de última generación que permite incorporar, acoplando unidades exteriores ubicadas a más de 120 mts. de distancia, varias unidades interiores de distinto diseño que se adaptarán a la arquitectura de los ambientes. Poseen un control electrónico de funcionamiento con ahorro energético y múltiples variantes que nos permiten lograr una adecuación estético funcional con bajo costo de mantenimiento. Cálculos El volumen de aire del sector oficinas es de 522m3. La potencia que se necesitará es: 𝑃𝐴𝐴 = 522𝑚3 . 50

𝐹𝑟𝑖𝑔 𝑚3

= 26100 𝐹𝑟𝑖𝑔 𝑃

𝐴𝐴 El equivalente en toneladas de refrigeración es: 𝑇𝑛𝑟𝑓 = 3024 = 8,63 𝑇𝑛𝑟𝑓

La potencia en Wattios es de 𝑃𝑊 = 1,2. 𝑇𝑛𝑟𝑓 = 10,356 𝐾𝑊 Se empleará un módulo externo MCY-MAP0401HT de 12.1KW y 4 unidades internas MMUAP0091H de 2.8KW cada una, de 4 vías de ventilación.

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Voz y Datos: Circuitos PC Para los circuitos de Computadoras se toma una potencia promedio de 300W por PC. Habiendo 40 computadoras en el sector oficinas, se armarán 6 circuitos de 7 computadoras, habiendo 6 en 2 de ellos. Tomacorrientes Para los tomacorrientes, se tomarán 6 circuitos de 7 tomas y 2,1KW cada uno. La distancia promedio entre cada uno es de 1,3 metros.

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Calculos sector produccion Luminarias Realizando los cálculos pertinentes: Φ𝐿 . 𝑁. 𝐶𝑢. 𝑓𝑚 𝑆 𝐸 = 200 𝑙𝑢𝑥 𝐶𝑢. 𝑓𝑚 = 0,33 𝑆 = 1050𝑚2 Φ𝐿 = 17000𝑙𝑚

𝐸=

El Φ𝐿 se desprende de la luminaria elegida, en este caso campanas navales modelo 850CA— 250e de 250W cada una.

A partir de ello, la cantidad de luminarias necesaria es 37. Para su correcta colocación, se recomienda emplear 42 luminarias, o 40 en su defecto, para lograr 4 circuitos de 10 luminarias cada uno. Así obtendremos 230 lux. 9

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Analizando el Quick Lux:

Se propone entonces emplear 40 luminarias para así lograr 4 circuitos de 10 luminarias cada uno.

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Aire acondicionado Se empleará el sistema Roof Top. Los equipos Roof Top son unidades compactas de alta capacidad ubicadas sobre las estructuras a refrigerar, cuyo aire es distribuido por una red de ductos a través de la instalación e inyectado por medio de rejillas y/o difusores. El volumen de aire del sector producción es de 7350m3. La potencia que se necesitará es: 𝑃𝐴𝐴 = 7350𝑚3 . 50

𝐹𝑟𝑖𝑔 𝑚3

= 367500 𝐹𝑟𝑖𝑔

𝑃

𝐴𝐴 El equivalente en toneladas de refrigeración es: 𝑇𝑛𝑟𝑓 = 3024 = 121,5 𝑇𝑛𝑟𝑓

La potencia en Wattios es de 𝑃𝑊 = 1,2. 𝑇𝑛𝑟𝑓 = 145,83 𝐾𝑊 Se dispondrán 5 equipos York ZJ300 de 25 Tn y 28,5 KW cada uno.

Aire comprimido Se instalará un sistema de pistón oscilante con las siguientes especificaciones:

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Montacargas Se empleará un montacargas del tipo polipasto compacto marca ADC modelo TE con desmultiplicación 2/1 clasificación M5, altura de elevación L1 (máximo 14mt) y 2.5KW de potencia.

Voz y Datos: Circuitos PC Para los circuitos de Computadoras se toma una potencia promedio de 300W por PC. Habiendo 50 computadoras en el sector producción, se armarán 6 circuitos de 8 computadoras, habiendo 9 en 2 de ellos.

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Provision de agua La provisión de agua estipulada es de 100000 l/día. Esta cantidad se bombea hasta una cisterna en 4 hs, y de ésta hacia un tanque en 3 hs. Considerando la napa de agua a 50 metros de profundidad y los 10 metros entre la cisterna y el tanque, y tomando un rendimiento de bomba del 80%, con H = 1,1 x altura, tenemos: 𝜂=

𝑄1 =

𝑃 ℎ𝑖𝑑𝑟á𝑢𝑙𝑖𝑐𝑎 𝑄𝑥𝐻 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑎𝑛𝑡𝑜: 𝑃 = 𝐻𝑃 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 3600 𝑥 75 𝑥 𝜂

𝑄 𝑙 = 25000 4ℎ ℎ

𝑄2 =

𝑃1 = 6,36 𝐻𝑃 = 4700𝑊

I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7

LLENAR_TANQUE LLENAR_CISTERNA CISTERNA_LLENA CISTERNA_VACÍA TANQUE_LLENO TANQUE_VACÍO NAPA

Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5

𝑄 𝑙 = 33000 3ℎ ℎ

𝑃2 = 1,68 𝐻𝑃 = 1300𝑊

BOMBA_1 BOMBA_2 BOMBA_3 BOMBA_4 SENSOR

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Diseño implementado sobre un PLC TWDLCAE16DRF de 9 entradas y 7 salidas.

El sistema funciona de la siguiente manera:  En la napa hay una boya que al quedarse sin agua activa un temporizador, el cual detiene el sistema luego de 5 minutos; se estipuló que la succión de las bombas estuviera por debajo de la boya tal que 5 minutos sean suficientes para que no se queden sin agua.  Cuando la cisterna está vacía, funcionan las 2 bombas de la napa para acelerar el proceso.  El tanque no se comienza a llenar si la cisterna no está llena hasta la mitad.  De igual manera, el tanque dispone de 2 bombas que funcionan dependiendo de la cantidad de agua que haya en él.  Por último, el tanque dispone de un nivel de incendio. 14

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Potencia y correccion de cos𝜑 Mediante el empleo de una hoja de cálculo de Excel, se obtuvieron los valores de potencia de cada sector, con sus respectivas corrientes por fase, y las secciones de los cables a emplear para cada caso, teniendo en cuenta la caída de tensión tolerable para cada caso. A continuación se presenta el resumen de los resultados obtenidos:

La potencia total instalada de la planta es de 360KW. Con un factor de simultaneidad de 0.8, la potencia simultánea es de 290KW. El Δ𝑉% es del 4,81%. Considerando un factor de potencia de 0.75, y pretendiendo alcanzar 0.93, se corregirá de la siguiente manera: 𝑃 = 𝑆. cos𝜑 𝑆 = 480 𝐾𝑉𝐴

𝑄 = 𝑆. sen𝜑

𝑃 = 360 𝐾𝑊

𝑄 = 318𝐾𝑉𝐴𝑅

Para compensar el factor, se empleará un banco de capacitores, tal que su potencia debe ser 𝑄𝑐 = 𝑃(𝑡𝑎𝑛𝜑1 − 𝑡𝑎𝑛𝜑2 ) = 360(0.882 − 0.395) = 175,21 𝐾𝑉𝐴𝑅 A continuación, se presenta el diagrama general del sistema sin compensar y compensado:

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Sin compensar

Compensado

Se empleará un regulador automático de cos 𝜑 VARLOGIC NR6 de 6 pasos de 30 KVAR cada uno, obteniéndose un total de 180 KVAR. El regulador controla 6 capacitores VARPLUS M1. Los contactores usados en los bancos son LC1-DK.

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A demás de la corrección del factor de potencia lineal, es menester tener en cuenta las alinealidades que se presentarán en la red debido a todas aquellas cargas no lineales, como ser las computadoras, algunos arranques de motores. Esto implica la aparición de componentes armónicas, tal que: 𝑆 = 𝑈𝐼 = 𝑈√𝐼12 + 𝐼22 + 𝐼32 + ⋯ 𝑃 = 𝑈. 𝐼1. 𝑐𝑜𝑠𝜑 𝑄 = √𝑆 2 − 𝑃 2 𝑄1 = 𝑈1. 𝐼1. 𝑠𝑒𝑛𝜑 𝐷 = 𝑈√𝐼22 + 𝐼32 + ⋯ 17

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Cabe aclarar que las armónicas de orden par por lo general no aparecen. Para eliminar las armónicas impares, se emplean 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 armónica de menor orden del circuito de carga, o sea 250Hz, ya que la tercera armónica queda eliminada por la cancelación del circuito homopolar. Los sintonizados se emplean cuando el nivel armónico supera el 50% de la carga total incorporándose filtros sintonizados para liberar a la red principal de las armónicas de todo orden, colocando un filtro sintonizado para cada armónica que debe filtrarse. 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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Transformador, grupo electrogeno y UPS Se instalará un transformador tipo subestación Prolec NMX-J-116-ANCE de 500 KVA.

El Grupo Electrógeno será un Taigüer insonorizado de 500Kva.

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La UPS se acoplará sólo a las instalaciones de voz y datos. Se instalarán 2 UPS Must EH911520K de 20KVA/16KW, una en cada sector.

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Diagrama El diagrama general de la instalación eléctrica es el siguiente

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A continuación se presentan las protecciones empleadas para cada etapa. La selectividad de los fusibles se tiene en cuenta a partir de la siguiente gráfica:

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