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INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES
Ing. John Flores TapiaDocente Dpto. Electrotecnia
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Capacidad de corriente en conductores (sistema AWG).
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a) Caída de Tensión: Es la comprobación de la Sección, calculada por el Método de Intensidad de Corriente.
Los conductores alimentadores deberán ser para la caída de tensión no sea mayor del 2,5% para cargas de fuerza, calefacción y alumbrado a combinación de tales cargas y donde la caída de tensión total máxima en alimentadores y circuitos derivados hasta el punto de utilización mas alejada no exceda el 4%.
V = K. Id sLx
x cos
Donde: V = caída de tensión en voltios K = Constante que depende del sistema K = 2 (para circuito monofásico) K = 3 (para circuito trifásico) I = Intensidad o corriente del conductor alimentador en amperios.
= Resistencia en el conductor en ohm – mm2/m( = 0,0175 mmm2
)
S = Sección del conductor alimentador l = 11.30 m
V = k.SLxId
V = 40.3 A 2
2
mm 16
m 11,30xmm -0,075x m
V = 0, 86 V. Este valor hallado es menor de 2,5 % de 220 V es decir 0,86 V < 5,5 V Si el valor hallado de tensión hubiese sido un valor mayor al 2,5% entonces hubiéramos tenido que aumentar la sección del conductor. En resumen : El conductor alimentador será 3-16 mm2
TW – 1-16 mm2 TW El conductor de protección será PVC – 25 mm2 P
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CÁLCULOS DE LA SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES PARA LOS CIRCUITOS ESPECIALES PARA LA COCINA ELÉCTRICA. Potencia = 8000w Sistema = Trifásico Tensión = 220V Frecuencia = 60 Hz. Cos = 1 Calculando la corriente se tiene:
l = 012203
8000cos3 xxxxVx
w
I = 20,99 A 21 A La corriente de diseño será: Id = 1,25 I = 1,25 x 21A Id = 26,25 A El conductor a usar tendrá una sección de 6 mm2. Comprobando por caída de tensión: “La caída de tensión entre el tablero de distribución y el punto utilización más alejada debe ser del 1,5%” L = 6,50m.
V = K x Id x SIxd
= 00,6
50,60175.025263
xxxx
V = 0,86V Este valor es menor del 1,5% es decir: V = 0,86V < 3,3V.
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PARA EL CALENTADOR ELECTRICO PARA AGUA Potencia = 1200w Sistema = Monofásica Tensión = 220V Frecuencia = 60 Hz Cos =1,0 Calculando la intensidad se tiene: In = w = 1200
V: cos 220.1,0 In = 5,45 A La corriente de diseño será: Id = 1,25.I = 1,25 . 5.45 A Id = 6,81 A Según la tabla el conductor permisible es de sección 1 mm2, pero el CNE prohibe el uso de conductores de secciones menores a 1,5 mm2 para artefactos. El conductor a usar tendrá una sección de 1,5 mm2 L = 8,60m V = K . Id . d.L = 2.6,81 . 0.0175 . 8,60 S 1,5 V = 1,37V Este valor es menor del 1,5% es decir V = 1,37V < 3,3V Por mayor seguridad y por lo que siempre se ha utilizado ponemos ya no 2-1,5mm2 sino 2-2,5mm2 TW es decir: PVC – 15 mm L – 2 x 2,5 mm2 TW + 1 x 2,5 mm2
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CÁLCULO ALIMENTADOR DE
MOTORES
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DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR PRINCIPALPARA MOTORES
Conductores para alimentar a cargas concentradas:• Un solo motor
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ALTURA SOBRE EL NIVEL DEL MAR
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DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR PRINCIPALPARA MOTORES
Conductores para alimentar a cargas concentradas:• Por caída de tensión
SkV Cos* L*Id**
S : Sección del conductor (mm2).L : Distancia hasta la carga (m).Id : Corriente de diseño del conductor (A).Cos : Factor de potencia del motor.∅%ΔU : Caída de tensión en porcentaje.U : Tensión nominal de la red de alimentación.k : 0,0357 para circuitos monofásicos 0,0309 para circuitos trifásicos
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Aplicación:
• Calcular la corriente de un motor de 20 HP, trifásico 380v, F.P.=0.85, y una eficiencia de 95%. Seleccionar el conductor a utilizar sabiendo que dicha carga será instalada a 35 mts de distancia del tablero.
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DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR PRINCIPALPARA MOTORES
Conductores para alimentar a cargas concentradas:• Varios motores
S : Sección del conductor (mm2).L : Distancia hasta la carga (m).Id : Corriente de diseño del conductor (A).Cos : Factor de potencia del motor.∅%ΔU : Caída de tensión en porcentajeU : Tensión nominal de la red de alimentación.k : 0,0357 para circuitos monofásicos 0,0309 para circuitos trifásicos
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Aplicación:• En la planta concentradora de Cuajone SPCC, se requiere
instalar tres motores alimentados por un solo cable, para el área de molienda.
Dichos motores se ubican a 75 mts del tablero general, cada uno tiene una potencia de 15, 10 y 4HP y una eficiencia de 95% que decrece un 2% por cada 100m a partir de los 1000 msnm. El F.P. para cada uno es 0.85, 0.82 y 0.80 respectivamente y la tensión de servicio dentro de la planta es 440VAC.
Calcular la sección del alimentador, la caída de tensión y seleccionar el tipo de cable a utilizar.
Altura promedio concentradora: 3325 msnm
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DIMENSIONAMIENTO DEL CONDUCTOR PRINCIPALPARA MOTORES
Conductores para alimentar a cargas distribuidas:• Criterio: sección constante
S : Sección del conductor (mm2).L : Distancia hasta la carga (m).Id : Corriente de diseño del conductor (A).Cos : Factor de potencia del motor.∅%ΔU : Caída de tensión en porcentaje dividido entre 100.U : Tensión nominal de la red de alimentación.k : 0,0357 para circuitos monofásicos 0,0309 para circuitos trifásicos
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Aplicación:• En el Truck Shop de Antamina se requiere instalar tres motores,
uno para el área de lavado de equipo liviano, el otro para el sector de secado y el último en el área de NEUMA.Dichos motores se ubican a 80, 100 y 120 mts del tablero general, cada uno tiene una potencia de 15; 10 y 25 HP, y una eficiencia de 95% que decrece un 2% por cada 100m a partir de los 1000 msnm. El F.P. para cada uno es 0.85, 0.82 y 0.80 respectivamente y la tensión de servicio dentro de la planta es 380VAC.Calcular la sección del alimentador, la caída de tensión y seleccionar el tipo de cable a utilizar.
Altura promedio concentradora: 3325 msnm
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DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN
• Tres son las causas que originan los accidentes eléctricos:
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Fusibles
La intensidad nominal mínima del fusible de protección de un motor se determina a partir de la intensidad de arranque y del tiempo de arranque del mismo.
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FUSIBLE aM
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Curvas tiempo-corriente para protección motores Curvas de los interruptores automáticos con relé electrónico PR222MP
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Relés térmicos• Los relés cumplen con la función de protección térmica del motor contra
sobrecargas y van asociados a un contactor que es el que realiza la apertura del circuito de potencia. Puesto que protegen solamente contra sobrecargas, los relés térmicos deben complementarse con una protección contra cortocircuitos.
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Relés térmicos
La norma que especifica este tipo de relés es la IEC 60947-4 y establece distintas clases de relés, especificando tiempos de no apertura y de apertura para cada una de ellas como sigue:
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Relés térmicos
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Curvas tiempo-corriente para distribución (relé termomagnético)
• Se toma en consideración un interruptor automático T4N 250 (In = 250 A).
• Mediante el trimmer de regulación térmica, seleccionar el umbral de corriente I1, por ejemplo, a 0.9 x In (225 A); seleccionar el umbral de actuación magnético I3, regulable de 5 a 10 x In, a 10 x In igual a 2500 A.
• Para valores de corriente de defecto superiores a 2500 A, el interruptor automático interviene con la protección magnética instantánea.
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Guardamotores magnéticos• Son dispositivos de protección contra cortocircuito, de corte
tripolar.• Los guardamotores magnéticos cumplen la función de
protección contra cortocircuitos, cumpliendo adicionalmente la función de seccionamiento. Los requisitos para que cumplan con la función de protección contra cortocircuito son básicamente una pronta detección de la corriente de defecto y una rápida apertura de los contactos. Esto conduce a que los guardamotores magnéticos sean aparatos limitadores.
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• La norma que especifica las características técnicas de los guardamotores es la norma IEC947-4-1 - “Contactores y Guardamotores –electromecánicos”.
• El guardamotor magnético presenta un elevado poder de corte, siendo el rango del mismo desde 10kA hasta 100kA aproximadamente.
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curvas de limitación de corriente del guardamotor tipo GV2-ME
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CRITERIO PARA LA ELECCIÓN DE LA PROTECCIÓN ENARRANQUES DE MOTORES
• ARRANQUE DIRECTO
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CRITERIO PARA LA ELECCIÓN DE LA PROTECCIÓN ENARRANQUES DE MOTORES
• ARRANQUE EN ESTRELLA TRIANGULO
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CRITERIO PARA LA ELECCIÓN DE LA PROTECCIÓN ENARRANQUES DE MOTORES
• REACTOR
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Cuadro con los distintos dispositivos de protección y las funciones que cumplen
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SELECCIÓN DE TABLEROS ELÉCTRICOS
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OBJETIVOS
1. Analizar las características de los diferentes tipos de tableros eléctricos.
2. Seleccionar un tablero eléctrico según la aplicación.
3. Identificar las condiciones que deben cumplir los tableros eléctricos para su uso.
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DEFINICIÓN• Los tableros eléctricos son una
combinación de uno o más dispositivos de maniobra, asociados con equipos de control, medida, protección y regulación, completamente ensamblados; es decir, con todas sus interconexiones eléctricas y mecánicas terminadas, así como sus partes estructurales.
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NORMAS DE FABRICACIÓN Y PRUEBAS
• Para tableros: IEC 60439-1• Para interior:
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CARACTERÍSTICAS
Según la norma IEC 60439-1, se distinguen las siguientes características:
1. Tensiones asignadas:• Tensión asignada de empleo Ue
• Tensión asignada de aislamiento Ui
• Tensión asignada soportada al impulso Uimp
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CARACTERÍSTICAS
2. Intensidades asignadas:• Intensidad asignada de corta duración admisible Icw• Intensidad asignada de cresta admisible Ipk• Intensidad asignada de cortocircuito condicional Icc• Intensidad asignada de cortocircuito limitada por fusible Icf
3. Factor asignado de simultaneidad
4. Frecuencia asignada
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CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TABLERO (IEC 439-1)
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INFORMACIÓN A SUMINISTRAR1. Placa de características• El nombre del fabricante o su marca de fábrica.• Un número de identificación.• La Norma IEC 439-1.• La naturaleza de la corriente (y la frecuencia para AC).• Las tensiones asignadas de empleo, aislamiento y soportada al impulso.• Las tensiones asignadas de los circuitos auxiliares.• Los límites de funcionamiento.• La intensidad asignada de cada circuito.• La resistencia a los cortocircuitos.• El grado de protección.• Las medidas de protección de las personas.• Las condiciones de empleo.• Las dimensiones (altura, longitud, profundidad).• El peso.2. Identificación3. Instrucciones para instalación, funcionamiento y mantenimiento
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CONDICIONES DE EMPLEO DE LOS TABLEROS
CONDICIONES NORMALES DE EMPLEO
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CONDICIONES NORMALES DE EMPLEO
Temperatura del aire ambiente:• Tanto para instalaciones interiores como exteriores, no debe
sobrepasar los +40 ºC y la media durante 24 horas no debe sobrepasar los +35 ºC.
• El límite inferior para instalaciones interiores es −5 ºC y para exteriores −25 ºC (clima templado) y −50 ºC (clima ártico)
Altitud:• La altitud del lugar de la instalación no sobrepasará los 1000
m.Condiciones atmosféricas:• Para instalaciones interiores, humedad ≤ 50% (a 40 ºC).• Para instalaciones exteriores, humedad ≤ 100% (a 25 ºC)
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Grado de contaminación
• Grado 1: No existe contaminación• Grado 2: Presencia de una contaminación no
conductora.• Grado 3: Presencia de una contaminación
conductora.• Grado 4: La polución provoca una conductividad
persistente.
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CONDICIONES ESPECIALES DE EMPLEO
• Valores de temperatura, humedad relativa y/o altitud diferentes a las especificadas.
• Variaciones rápidas de temperatura y presión del aire.• Contaminación importante del aire por causa del polvo,
humos, partículas corrosivas, vapores o sales.• Exposición a campos magnéticos o eléctricos de valor elevado.• Exposición a temperaturas extremas (radiaciones solares).• Instalaciones en emplazamientos expuestos a incendios o
explosión.• Exposición a vibraciones y a choques importantes.
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COMPONENTES DE UN TABLERO ELÉCTRICO
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CLASIFICACIÓN
Los tableros eléctricos se pueden clasificar en dos grandes grupos:
• Los tableros de baja tensión
• Los tableros de alta tensión
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TABLEROS DE BAJA TENSIÓN
Los tableros de baja tensión pueden clasificarse según:1. Su diseño interior• Abierto: el chasis que soporta a los equipos no tiene cubierta, los
equipos son accesibles.• Abierto con protección frontal: el tablero es del tipo abierto pero
con una cubierta frontal. Las partes activas pueden ser accesibles pero no por el frente.
• Bajo envolvente: tiene cubierta todas sus caras (con la posible excepción del lado de ingreso o salida de cables o barras); brinda por lo menos un grado de protección IP2X.
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Abierto Abierto con protección frontal
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Tablero eléctrico bajo envolvente.
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2. Su lugar de instalación
• Instalación interior: destinado a ser utilizado en locales donde se cumplen las condiciones usuales de empleo para interior.
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• Instalación exterior: destinado a ser utilizado en las condiciones normales de empleo para uso exterior.
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3. Su aptitud de desplazamiento
• Fijo: destinado a estar fijo en su emplazamiento (suelo o pared).
• Desplazable: previsto para poder ser fácilmente trasladado de un emplazamiento a otro.
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4. El método de montaje de las partes
• Partes fijas: cuando todos sus elementos montados y cableados son instalados de una manera fija.
• Parte móvil: cuando una parte de un tablero puede ser retirada y restituida enteramente.
• Parte desenchufable: cuando una parte del tablero pueda desplazarse a una posición donde se establece una distancia de seccionamiento (unido mecánicamente).
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5. Su modo de montaje
• Autosoportado: cuando el tablero está previsto para reposar sobre el suelo y puede ser tipo armario o pupitre (consola).
• Mural: cuando el tablero está previsto para ser montado en un plano vertical ya sea empotrado o adosado.
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TABLEROS DE MT Y AT
NORMAS DE FABRICACIÓN Y PRUEBAS
• IEC 50298• IEC 60439-1• ISO 9001-2008
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TABLEROS DE MT Y AT
CELDAS METAL CLAD
Las Celdas Metal Clad son aptas para su utilización en sub-estaciones eléctricas de media tensión hasta 36kV
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CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS
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ACCESORIOS ESTÁNDAR• Orejas de izaje.• Zócalo.• Barra de tierra con perforaciones para conexión de cables de tierra.• Resistencia de calefacción y termostato regulable.• Fluorescente con interruptor de fin de carrera, para iluminación interior.• Canaletas ranuradas para cableado.• Bornes fijos y seccionables para riel DIN 35mm, con identificación.• Riel DIN tipo pesado.• Cables THW con identificación termoretráctil y terminales.• Soportes para cables de control provenientes del exterior del Tablero.• Barras de fases sobre aisladores de resina (para los Tableros de• Servicios auxiliares).• Letreros de identificación de equipos.• Diagrama mímico.• Rejillas de ventilación.
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GRADO DE PROTECCIÓN IP (Norma IEC 529)
6. Su grado de protección
Primer dígito: protección contra contactos sólidos externos.
Segundo dígito: protección contra ingreso de líquidos.
Tercer dígito: protección mecánica contra impactos
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Primer dígito: protección contra contactos sólidos externos.
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Segundo dígito: protección contra ingreso de líquidos.
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Símbolos utilizados normalmente para grados de protección
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Clasificación NEMA (EE.UU.)
NEMA (Asociación nacional de fabricantes de electricidad)
• Esta norma proporciona grados de protección para cerramientos para equipo eléctrico (1000 voltios máximo) similar a los del estándar IEC 529
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Clasificación NEMA (EE.UU.)
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IEC529 vs.NEMA• IEC 529 no especifica un grado de protección contra el riesgo
de explosión o efectos producidos por la humedad (por ejemplo condensación), vapores corrosivos, hongos o insectos.
• NEMA prueba sus productos para condiciones ambientales como corrosión, oxidación, aceite y líquidos refrigerantes.
• Por esta razón, y debido a que las prueba y evaluaciones para otras características son totalmente diferentes, el sistema de clasificación de protecciones según IEC no puede ser exactamente comparada con los tipos de protección según NEMA.
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Código IK (UNE-EN 50102)
Sistema de codificación para indicar el grado de protección proporcionado por la envolvente contra impactos mécánicos
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Consultas?
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