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MEMORIA DE CALCULO

RED DE ELECTRIFICACION

I N D I C E

1.- GENERALIDADES DEL PROYECTO.

1.1.- Generalidades.1.2.- Localización.1.3.- Operación.

2.- DESCRIPCION GENERAL DEL PROYECTO.

2.1.- Objetivos.2.2.- Normas y Códigos.2.3.- Línea en Media Tensión.2.4.- Fuentes de Alimentación.2.5.- Tipo de Instalación a Desarrollar.2.6.- Tipo de Sistema a Utilizar.2.7.- Configuración de la Red en Media Tensión.2.8.- Conductores en Media Tensión.2.9.-Transformadores.2.10.-Herrajes.2.11.-Postes.2.12.-Aisladores.2.13.-Cortacircuitos fusibles.2.14.-fusibles.2.15.-Apartarrayos.2.16.-Retenidas.2.17.-Subestaciones Eléctricas.2.18.- Sistemas de Tierras.2.19.- Baja Tensión.2.20.- Centros de Control de Motores.2.21.- Canalizaciones.2.22.- Alumbrado y Contactos2.23.- Conductores en Baja Tensión.2.24.- Alimentación a Pozos.2.25.- Registros.2.26.- Equipo de Medición y Control.

3.- CALCULOS ELECTRICOS.

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3.1.- Calculo de transformadores.3.2.- Calculo de Conductores en Media Tensión.3.2.1.- Regulación del Circuito Primario.3.3.- Calculo de Conductores en Baja Tensión.3.3.1.- Circuitos Derivados3.3.1.1.-Calculo del Conductor por Corriente3.3.1.2.- Calculo del Conductor por Caída de Tensión.3.3.2.- Calculo del Conductor Alimentador del CCM3.3.2.1.- Calculo por Conducción de Corriente3.3.2.2.- Calculo por Caída de Tensión.3.4.- Calculo de Protecciones en Baja Tensión3.4.1.- Para Protección del CCM3.4.2.- Para Circuitos Derivados3.5.- Calculo de Corrección del Factor de Potencia.3.5.1- Calculo del Capacitor para Motores.3.5.2.- Calculo del Nuevo F.P.3.5.3.- Calculo del Alimentador del Capacitor.3.5.4.- Calculo del Interruptor del Capacitor.3.6.- Calculo corto circuito (por el método del bus infinito)3.6.1.- Para el lado primario del transformador3.6.2.- Para el lado secundario del transformador3.7.- Cálculo del sistema de tierras

2.2.- Normas y Códigos.

El diseño e instalación de equipos y materiales se hará tomando como fundamento los requerimientos aplicables de las ultimas ediciones de las siguientes normas y códigos.

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- Norma Oficial Mexicana NOM-SEMP-001-1994.- Procedimiento de la C.F.E. para el Tramite de Proyectos y Obras de Distribución de Energía Eléctrica Construidas por Terceros.- Normas Para Líneas Aéreas de la C.F.E.- Normas Para Líneas Subterráneas de la C.F.E.- National Electrical Code ( NEC ).- National Electric Safety Code ( NESC ).- National Electrical Manufactures Association ( NEMA ).- American National Standard Institute ( ANSI ).- Insulated Power Cable Engineers Association ( IPCEA ).- Institute of Electrical and Electronics Engineers ( IEEE ).- International Electrothecnical Commission ( IEC ).

2.3.- Línea en Media Tensión.

Para electrificar a la subestación que abastecerá de energía eléctrica a la bomba de la línea de llenado del tanque de oscilación, se construirá una línea aérea trifásica (3F - 3H) en media tensión, con cable de ACSR cal. 1/0 AWG, soportada en postes de concreto reforzado PC-12-700 con protocolo de la C.F.E.

2.4.- Fuentes de Alimentación.

La C.F.E. será la encargada de suministrar energía eléctrica a esta línea aérea en media tensión. De la línea de conducción de llenado tanque Papagayo – Chanecas.

2.5.- Tipo de Instalación a Desarrollar.

El terreno antes mencionado carece en si de la infraestructura requerida para suministrar energía eléctrica a el motor en la línea de llenado del tanque Papagayo - Chanecas, según sus necesidades, de tal forma que será necesario construir la red eléctrica en media tensión para proporcionar la energía eléctrica necesaria.La energía eléctrica será recibida y conducida por el usuario, desde el punto de suministro por parte de C.F.E., hasta el punto de consumo por medio de una red de energía eléctrica en media tensión a 13200 Volts. La distribución de la energía se hará a partir de un centro de control de motores operado a 440 Volts C.A.

2.6.- Tipo de Sistema a Utilizar.

El suministro será en media tensión a 13 200 Volts, sistema 3 fases 3 hilos.

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2.7.- Configuración de la Red en Media Tensión.

La red de distribución primaria será en forma aérea, La caída máxima de voltaje no será mayor al 1% en condiciones normales de operación.

2.8- Conductores en Media Tensión.

Para la construcción de la línea aérea en media tensión se utilizaran cables de aluminio con alma de acero galvanizado (ACSR), calibre 1/0 AWG, cuidando que la regulación del circuito primario no exceda el valor de 1 %.

2.9-Transformadores.

Para convertir el voltaje de media tensión en voltaje de operación se instalara una subestación con un transformador de distribución trifásico tipo poste para costa de 30 KVA, de relación de transformación 13,200 / 440-254 Volts con cuatro derivaciones (dos arriba y dos abajo) de 2.5% cada una del voltaje nominal de 13,200 Volts, enfriamiento OA, con protocolo de la C.F.E. norma K.

Para la conexión del transformador a la línea aérea de media tensión se usaran conectores tipo estribo de cobre conectado a compresión a la línea y sobre este el conector para línea viva tipo perico.

Los puentes que deriven del estribo a los cortacircuitos fusibles y de estas a las boquillas primarias del transformador se harán invariablemente con alambre de cobre semiduro calibre 4 AWG.2.10-Herrajes.

Todos los herrajes utilizados para la construcción de la línea aérea de media tensión serán del tipo extragalvanizados por inmersión en caliente, de acuerdo a normas de la C.F.E.

2.11.-Postes.

Para soportar la línea aérea en media tensión se utilizaran postes octagonales de concreto reforzado PC-12-700 con protocolo de la C.F.E. y equipados con estructuras normalizadas.

2.12-Aisladores.

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Para el soporte de la línea aérea primaria en los postes se utilizaran aisladores de paso tipo alfiler 13A con alfiler 1A, y el de suspensión 75 VH-10 con cadena de dos unidades por remate.

2.13-Cortacircuitos Fusibles.

Como medio de desconexión y protección contra cortocircuitos se instalara en la subestación un juego de tres cortacircuitos fusible unipolares de 15 KV tipo expulsión de 100 Amperes nominales BIL 95 KV, 8,000 Amperes asimétricos de capacidad interruptiva, servicio intemperie, montaje vertical, operación con pértiga, de simple venteo con cuernos de arqueo para operación con carga.

2.14-Fusibles.

Serán del tipo universal intercambiables de velocidad de fusión standard (K) de 3 Amperes.

2.15-Apartarrayos.

Para la protección de las instalaciones contra sobretensiones y descargas de carácter atmosférico, se instalaran en la subestación un juego de tres apartarrayos tipo distribución de oxido de zinc, montaje horizontal, voltaje de designación 12 KV y corriente máxima de descarga de 65,000 Amperes.

2.16-Retenidas.

Para la seguridad de la línea aérea primaria, se instalaran retenidas normalizadas por la C.F.E., donde sean requeridas.

2.17.-Subestacion Eléctrica.

La subestación que se instalara será una tipo poste, con transformador tipo convencional para costa de 30 KVA, con elementos de protección contra cortocircuito y descargas atmosféricas.

2.18.-Sistema de Tierras.

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Para la conexión a tierra de equipos se construirá una delta de tierras con cable de cobre desnudo calibre 4/0 AWG, al pie del poste bajo el transformador de la subestación eléctrica.

La conexión a tierra de la estructura metálica del poste se hará con cable de cobre desnudo calibre 2 AWG, y los equipos con cable de cobre desnudo de calibre indicado en la tabla 250-95 de la NOM-001-SEMP.

La delta de tierra debe tener como máximo un valor de resistencia a tierra de 5 Ohms en época de lluvia y 10 Ohms en periodo de estiaje.

2.19-Baja Tensión.

Para la alimentación del motor de la bomba se utilizara una tensión de 440 Volts en arreglo 3F-3H mas el hilo de tierra física.

Para la alimentación al equipo de alumbrado y contactos se instalara un transformador de distribución tipo seco de 3 KVA relación 440/220-127 Volts, instalado en el interior del centro de control de motores.

2.20-Centro de Control de Motores.

Para la distribución en baja tensión se instalara un centro de control de motores modelo 6 clase 8998 3F-3H, 150 Amperes, conteniendo el conjunto interruptor - arrancador y capacitor para el motor, un sistema de monitoreo y un transformador trifásico tipo seco de 3.0 KVA que alimentara un centro de carga en 220/127 Volts para alumbrado del cuarto de maquinas y contactos de servicio general.

La distribución de la línea de llenado en el CCM se hará de la siguiente manera.

CCM-1LINEA DE LLENADO UNICA MOTOR DE 30 C.P.

2.21-Canalizaciones.

Como medio de canalización en baja tensión, en instalación visible se utilizara tubería conduit metálica con cubierta exterior de p.v.c. e interior de uretano domex rojo , debiendo cumplir en lo general con lo indicado en el art. 345 de la NOM-001-SEMP-1994 y protegidos contra la corrosión como se indica en la sección 300-6 de esta norma, utilizando una tubería por cada circuito.

2.22-Alumbrado y Contactos.

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Se considero 1 unidad de iluminación de tipo canal fluorescente de 2x38 wats. en el cuarto de maquinas, además de un contacto monofásico dúplex polarizado a 127 Volts, y un contacto trifásico a 220 Volts. Con la finalidad de poder dar mantenimiento al equipo.

2.23-Conductores en baja tensión.

Todos los conductores empleados en baja tensión, serán aislados para 600 Volts, usándose como material conductor únicamente el cobre, cableado en forma concéntrica clase B.

El aislamiento será del tipo THW-LS, 600 Volts, respetando el código de colores establecido en la NOM

Los conductores para el sistema de tierras deben ser de cobre desnudo o con aislamiento color verde.

Equipo de Medición y Control.

El centro de control de motores cuenta con un equipo de medición de potencia multifuncional para el motor. Este equipo de medición tiene la ventaja de poder monitorear a distancia además de medir varios parámetros como son:KW, KVAR, KVA, KWH, KVARH, KVAH, Factor de potencia, Frecuencia, Voltaje, Corriente, KW demandados, KVAR demandados, KVA demandados, Amperes demandados.

Además este equipo es compacto y tiene la posibilidad de contar con una pantalla en el CCM, para medición local de parámetros.

La filosofía de control del CCM estará dada en los planos y documentos de control.Ya que esta no es una memoria descriptiva de control.

3.-Calculos.

Con el fin de comprobar que los equipos protecciones y los conductores seleccionados cumplen con los valores establecidos se recurre a los siguientes métodos de calculo.

Calculo de Transformador

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Para convertir el voltaje de media tensión (13,200 Volts) a voltaje de utilización en baja tensión se utilizara un transformador de distribución trifásico tipo poste protocolizado tipo costa, Norma J, con relación de transformación 13,200 / 440 - 254 Volts calculados en base a la carga por soportar.

Transformador para CCM-1

Carga1 Motor trifásicos de 30 C.P. (22.380 KW) = 22.381 Transformador Trifásico Tipo Seco de 3 KVA (2.7 KW) = 2.7

Total 25.08 KWKVA = 25.08 KW = 27.87 KVA

0.90

Por lo que se selecciona un transformador de 45 KVA.

De acuerdo a instrucciones dadas por parte del Ing. Raymundo Ruíz Martínez de la Comisión Nacional del Agua (CNA), se considera un transformador de 30 KVA.

3.2- Calculo de Conductores en Media Tensión.

3.2.1-Regulación del Circuito Primario.

El circuito primario se construirá con cable de ACSR cal 1/0 AWG, en forma aérea, con una longitud aproximada de 95 metros, a una tensión de 13,200 Volts, soportando una carga total instalada de 30 KVA.

Caída de Tensión.

I = KVA 3 KV

DONDE

KVA = POTENCIA EN KVA DEL SISTEMA.KV = TENSION EN KILO VOLTS. I = CORRIENTE DEL SISTEMA EN AMPERES.

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V = L x I x Z

DONDE:

V = CAIDA DE TENSION EN VOLTS.L = LONGITUD EQUIVALENTE DE LA LINEA. I = CORRIENTE DEL SISTEMAZ = IMPEDANCIA.

Z = (R2 + XL2)

DONDE:

R = RESISTENCIA DEL CONDUCTOR.XL = REACTANCIA INDUCTIVA DEL CONDUCTORXL = XA + XA’

DONDE:

XL = REACTANCIA INDUCTIVA DEL CONDUCTORXA = REACTANCIA INDUCTIVA DEL PROPIAXA‘ = REACTANCIA INDUCTIVA DEL MUTUA

FINALMENTE

% e = V x 100 / VN

Para Nuestro Caso Tenemos:

I = 30 = 1.31 AMP. 1.732x 13.2

CALCULANDO Z PARA UN CONDUCTOR CAL. 1/0 AWG DE ACSR

XA = 0.2576 - 0.1736 (0.733) = 0.281 OHMS / KM.

XA‘ = 0.1736 x LOG 90 - 0.2576 = 0.082 OHMS / KM.

XL = 0.281 + 0.082 = 0.363 OHMS / KM.

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Z = ((0.717) 2 + (0.363)2 ) = 0.803 OHMS / KM.CALCULAMOS V

V = 0.095 x 1.31 x 0.803 = 0.099 OHMS / KM.

FINALMENTE OBTENEMOS LA CAIDA DE TENSION EN PORCIENTO:

% e = 0.099 x 100 / 7621 = 0.0013 %

Este valor es inferior al establecido por criterio, por lo tanto el conductor es 1/0 AWG

3.3-Calculo de Conductores en Baja Tensión.

3.3.1.- Circuitos Derivados

De acuerdo a la sección 430-22 de la NOM-001-SEMP-1994, los conductores derivados para alimentar un solo motor deben tener una capacidad de conducción no menor al 125% de la corriente nominal del motor a plena carga.la corriente a plena carga del motor se calculo en base a datos de fabricante.

3.3.1.1.-Calculo del Conductor por Corriente

IA = 1.25 x IN

IC = IA . FA x FT

DONDE:IN = Corriente nominal del motor en Amperes.IA = Corriente del alimentador en Amperes.IV = Corriente corregida en Amperes.FA = Factor de agrupamiento.FT = Factor de temperatura.

Calculo del Conductor por Corriente del circuito C1 - 1,3,5

Consideraciones:Temperatura ambiente (ta) = 40°cFactor de temperatura (ft) = 0.88Factor de agrupamiento (fa) = 1.0Factor de potencia (Cos ) = 0.90

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IN = Amperes.Sustituyendo valores:

IA = 1.25 x 43.18 = 53.97 Amperes.

IC = 53.97 / (1.0 x 0.88 ) = 61.33 Amperes.

De la tabla 310.16 de la NOM obtenemos que el calibre del conductor, 4 AWG aislamiento TW - 60°. Tiene una ampacidad de 70 Amps. Por lo cual es el recomendable para este circuito derivado de acuerdo al calculo anterior.

3.3.1.2.- Calculo del Conductor por Caída de Tensión.

%e = 2 3 L I N . UF x S

Donde:%e= Caída de tensión en porciento.IN = Corriente nominal del circuito en Amperes.L = Longitud del circuito en metros.UF = Tensión entre fases (440v)S = Sección del conductor en mm2

Calculo del Conductor por Caída de Tensión, para el circuito C1 - 1,3,5

Consideraciones:IN = 43.18 Amperes.L = 3 Metros.UF = 440 Volts.S = 21.15 mm2.

%e = 2 x 3 x 3 x 43.18 / (440 x 21.15) = 0.039 %.Observando que la caída de tensión en este circuito es menor al 3% utilizando conductor TW - 60° cal. 4 AWG.

3.3.2.- Calculo del Conductor Alimentador del CCM

De acuerdo a la sección 430.24 de la NOM, los conductores que alimentan varios motores y otras cargas deben tener una capacidad de conducción de corriente igual a la suma de las corrientes a plena carga de todos los motores, mas el 25 % de la corriente nominal del motor mayor del grupo, mas la corriente nominal de las otras cargas.

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3.3.2.1.- Calculo por Conducción de Corriente

IA = 1.25 IPCM

IC = IA . FA x FT

Donde:

IC = Corriente del alimentador en Amperes.IPCM = Corriente a plena carga del motor mayor en Amperes.IPC = Corriente a plena carga en Amperes.IN = Corriente nominal en Amperes.IC = Corriente corregida en Amperes.FA = Factor de agrupamiento.FT = Factor de temperatura.

Calculo del Conductor Alimentador del CCM-1, por Ampacidad:

Carga:

1 Motor Trifásico de 30 C.P. (22.38KW) IN = 43.18 Amperes.1 Transformador Trifásico Tipo Seco de 3 KVA (2.7 KW) IN = 3.94 Amperes.F.T. = 0.88F.A. = 1

Sustituyendo valores:

IA = 1.25 x 43.18 + 3.94 = 57.92 AmperesIC = 57.92 / (1 x 0.88) = 65.82 Amperes.

De la tabla 310.16 de la NOM obtenemos que el calibre del conductor, 4 AWG aislamiento TW - 60°. Tiene una ampacidad de 70 Amps. Por lo cual es el recomendable para este circuito derivado de acuerdo al calculo anterior.

3.3.2.2.- Calculo por Caída de Tensión.

%e = 2 3 L I N . UF x S

Donde:%e= Caída de tensión en porciento.

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IN = Corriente nominal del circuito en Amperes.L = Longitud del circuito en metros.UF = Tensión entre fases (440v)S = Sección del conductor en mm2

Calculo del Conductor Alimentador del CCM-1, Caída de Tensión.

Carga:1 Motor Trifásico de 30 C.P. (22.38 KW) IN = 43.18 Amperes.1 Transformador Trifásico Tipo Seco de 3 KVA (2.7 KW) IN = 3.94 Amperes.

Total IN = 47.12 Amperes.L = 5 m.S = 21.15 mm2

%e = 2 x 3 x 5 x 47.12 / (440 x 21.15) = 0.088 %

El cual es menor al 2%, que se había propuesto inicialmente.

3.4.- Calculo de Protecciones en Baja Tensión

3.4.1.- Para Circuitos Derivados

De acuerdo a la sección 430.52 de la NOM, el dispositivo de protección contra corto circuito y fallas a tierra del circuito derivado del motor debe ser capaz de soportar su corriente de arranque sin exceder un valor de 250 % de la corriente a plena carga.

3.4.2.- Para Protección del CCM

De acuerdo a la sección 430-61 de la NOM, un alimentador que sirve a una carga fija y especifica de motores debe estar provisto de un dispositivo de protección de valor nominal o ajuste, no mayor de la capacidad o ajuste del mayor de los dispositivos de protección de los circuitos derivados contra corto circuito y falla a tierra, mas la suma de las corrientes a plena carga de los otros motores del grupo.

Calculo de la Protección del CCM-1.

Consideraciones:Interruptor Mayor = 70 Amperes.1 Motor Trifásico de 30 C.P. (22.38 KW) IN = 43.18 Amperes.1 Transformador Trifásico Tipo Seco de 3 KVA (2.7 KW) IN = 3.94 Amperes.

IINT = 50 + 3.94 = 53.94 Amperes.

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De acuerdo a la norma corresponde un interruptor de 3P-50A.

Una vez analizados y calculados los parámetros a que se hace referencia se arrojaron como resultado los siguientes valores, en los cuadros de carga.

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3.5.- Calculo de Corrección del Factor de Potencia.

3.5.1- Calculo del Capacitor para Motores.

De acuerdo a las características técnicas eléctricas proporcionados por el fabricante, el motor modelo de 30 C.P. consume 22.38 KW con un factor de potencia de 0.85 atrasado y se desea modificar el F.P. de tal manera que cumpla con el valor mínimo indicado en las Normas, que es del 0.90. Asimismo es recomendable corregir a un valor de F.P. del. 0.95 para tener mayores beneficios.

1.- Datos Eléctricos.

P = 22.38 KWF.P. 1 = 0.85F.P.2 = 0.95

2.- Fórmulas a utilizar.

P = S Cos Ø (1)S = (P2 + Q2 )1/2 (2)Q = Sen Ø (3)F.P. = Cos Ø (4)

3.- Procedimiento

Se tiene que Q en función de P esta dado por

Q = P Tg Ø (6)

Y que Ø es igual a Ø = arcos F.P., entonces:

Q = P Tg (Arc Cos F.P. ) (7)

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Del siguiente triángulo de potencias se observa que para corregir el F. P.

Un capacitor debe proveer una potencia reactiva igual a :

QC = Q1 – Q2 (7)

Donde:Q1 = Potencia Reactiva con el F.P. OriginalQ2 = Potencia Reactiva con el F.P. CorregidoQC = Potencia Reactiva del capacitorØ1 = Angulo de defasamiento con el F.P. Original Ø2 = Angulo de defasamiento con el F.P. Corregido

Sustituyendo en (7) la formula (6)

QC = P Tg (Arc Cos F.P.1) – P Tg (Arc Cos F.P.2 ) = P ( Tg (Arc Cos F.P.1) – Tg (Arc Cos F.P.2 ) )

Sustituyendo valores

QC = P ( Tg (Arc Cos 0.85) – Tg (Arc Cos 0.95 )) = 22.38 ( 0.619744 – 0.3286 )

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= 6.52 KVAR

Por lo tanto se necesita un banco de capacitores trifásico a 440 Volts y de 7.0 KVAR que es el valor comercial.

3.5.2.- Calculo del Nuevo F.P.

QC = P( Tg ( Arc Cos F.P.1 ) – Tg (Arc Cos F.P.2))QC / P = Tg ( Arc Cos F.P.1)- Tg (Arc Cos F.P.2)Tg (Arc Cos F.P2) = Tg (Arc Cos F.P.1) – Q / PArc Cos F.P.2 = Arc Tg (Tg (Arc Cos F.P.1) – Q / P)F.P.2 = Cos (Arc Tg ( Tg ( Arc Cos F.P.1) – Q / P))

Substituyendo valores:

F.P.2 = Cos (Arc Tg ( Tg ( Arc Cos 0.85) – 7,000 / 22,380 )) F.P. = 0.95597

3.5.3.- Calculo del Alimentador del Capacitor.

La norma NOM 001 – SEMP-1994 en el artículo 460-8 inciso a), dice que la capacidad de corriente de los conductores del circuito de los condensadores, no será menor del 1.35% de la corriente nominal del condensador, ni menor a 1/3 de la capacidad de corriente de los conductores del circuito del motor.

Tenemos:

Q = S Sen ØS = 3½ V In

Sustituimos:

Q = 3½ V In Sen Ø

De donde

In = Q / ( 3½ V Sen Ø )

Para el caso de un banco de 7 KVAR, a 440 Volts y la capacitancia es pura, en consecuencia del ángulo es 90°.

In = 7,000 / ( 3½ x 440 Sen 90) In = 9.19 Amperes.

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De acuerdo a la norma:

IA = 1.35 x InIA = 1.35 x 9.19 = 12.41 Amperes.

Corrigiendo por Ampacidad:

Ic = IA /( F.T. F.A. )

Donde:F.T. = 0.88F.A. = 1.0

Ic = 12.41 / (1 x 0.88 ) = 14.10 Amperes.

De la tabla 310.16 de la NOM obtenemos que el calibre del conductor, 12 AWG aislamiento TW - 60°. Tiene una ampacidad de 25 Amps. Por lo cual es el recomendable para este circuito derivado de acuerdo al calculo anterior.

De acuerdo a la Norma comprobamos la parte que dice que no debe ser menor a 1/3 de los conductores del circuito del motor, con ello el motor cuenta con conductor cal. 4 AWG, la cuál tiene una sección de 21.15 mm2, asi 21.15 / 3 = 7.05, el conductor más cercano sería 8 AWG, con (8.367 mm2), vemos que es el conductor adecuado.

3.5.4.- Calculo del Interruptor del Capacitor.

La norma NOM 001 – SEMP-1994 en el artículo 460-8 inciso c) nota 4, señala que la capacidad de corriente del medio de desconexión, no será menor del 135% de la corriente nominal del capacitor, así para el caso del capacitor de 7 KVAR con In = 31.3 Amperes, tenemos:

IINT = 1.35 x 9.19 = 12.41 Amperes

Por lo que el interruptor será de 3P-15 A., que es el valor comercial.

3.6.- Cálculo de corto circuito ( por el método de bus infinito)

3.6.1.- Para el lado primario del transformador:

Los datos proporcionados por la C.F.E. son:

Voltaje de operación: 13.2 Kv.Sistema: 3F - 3H

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Frecuencia: 60 Hz.Potencia de cortocircuito trifásica: 102 MVACorriente de cortocircuito trifásica: 4,461 Amperes Simétricos.Potencia de cortocircuito monofásica: 42 MVACorriente de cortocircuito monofásica: 1,837 Amperes Simétricos.

Se observa la información del fabricante de cortacircuitos, el cual nos dice que esta conforme a lineamientos de C.F.E., de acuerdo a la capacidad interruptiva del cortacircuito, se procede a calcular la potencia de cortocircuito que soportaría a la tensión de operación.

De la formula de potencia tenemos:

S = 3 1/2 VF I

tenemos:

ICI = 8,000 Amp. simétricos.VF = 13.2 KV.

Sustituimos:

S = 3 1/2 x 13,200 x 8,000 = 182.9 MVA.

la cual es una potencia bastante elevada como para que sea sobrepasada con el tipo de carga que se tiene en proyecto.

3.6.2.- Para el lado secundario del transformador (el cual limita la corriente de cortocircuito del sistema).

De acuerdo a este método el transformador limita la corriente de cortocircuito del sistema.De acuerdo a esto la corriente nominal del transformador esta dada por:

IN = S / 3 1/2 VF

Donde:IN = Corriente nominal en el secundario del transformador en Amperes.S = Potencia aparente del transformador en Volts Amperes.VF = Voltaje de fase a fase en el secundario del transformador en Volts.

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ICC SIM = IN x 1.0 / Z

Donde:ICC SIM = Corriente de cortocircuito en kiloamperes simétricos.IN = Corriente nominal en el secundario del transformador en Amperes.Z = Impedancia del transformador en porciento.

ICC ASIM = IN x 1.25 / Z

Donde:ICC ASIM = Corriente de cortocircuito en kiloamperes asimétricos.IN = Corriente nominal en el secundario del transformador en Amperes.Z = Impedancia del transformador en porciento.

Para nuestro caso tenemos los siguientes datos:S = 30,000 VAVF = 440 Volts.Z = 3 %

Sustituyendo valores obtenemos:

IN = 30,000 / (3 1/2 x 440) = 39.36 Amp.

ICC SIM = 39.36 X 1.0 / 0.03 = 1312 Amperes Simétricos.

ICC ASIM = 39.36 X 1.25 / 0.03 = 1640 Amperes Asimétricos.

De acuerdo a estos cálculos observamos que los interruptores son de capacidad interruptiva normal, ya que un FAL a 600 Volts de C.A. soporta 14 Kilo Amperes Simétricos en su capacidad interruptiva.

3.7.- Calculo del Sistema de Tierras

Debido a la alta resistividad del concreto se opto por implantar un sistema de tierras a base de dos arreglos con varilla tipo copperweld de 3.05 mts. de longitud y 1.6 cm. de diámetro en configuración delta instalados en el área jardinada a un costado del local que ocupa la subestación eléctrica.

El objetivo principal de un sistema de tierras es la protección de las personas, los equipos e instalaciones contra tensiones peligrosas y al mismo tiempo dar confiabilidad y continuidad al servicio eléctrico, creando para esto un circuito de

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muy baja impedancia para la circulación a tierra de corrientes de falla y las producidas por descargas atmosféricas.

La norma oficial mexicana NOM-001-SEMP-1994 establece un valor de resistencia máxima en el sistema de tierras de 25 Ohms para subestaciones de hasta 250 KVA y 34.5 KV así mismo establece que el calibre mínimo del conductor para la red de tierras es de 4/0 AWG (107.2 mm2 ) de cobre.

La subestación eléctrica en cuestión es del tipo poste con transformador de distribución trifásico tipo poste de 30 KVA, relación de transformación 13200 / 220-127 Volts, 60 Hz, conexión delta - estrella con neutro aterrizado, enfriamiento OA considerando el terreno donde se instala el sistema de tierras como arenoso, climoso, saturado alto grado de humedad con una resistividad promedio de 200 Ohms - metro y utilizando como electrodos para configurar las delta, varillas del tipo copperweld con una longitud l= 305 cm, radio a=0.8 cm y una separación entre electrodos de 300 cm en configuración delta.

Para el cálculo de la resistencia del sistema de tierras con un arreglo en delta se tomó la formula para calcular la resistencia a tierra de dos varillas con una distancia de separación “S” entre si, un radio “a” y una longitud “L” de las varillas.

S= 3.00 M.L= 3.05 M.a= 0.008 M.P= 50 ohms - metro

R= P _ log 4L + log 4L - 2 + S_ - S 2 _ + S 4 _ 4 L a S 2L 16 L2 512 L4

2.50 m3.00 m3.00 m

3.00 m

22/28

R= 50 log 4(3.05) + log 4(3.05) - 2 + 3 _ - (3) 2 + (3) 4 4 (3.05) 0.008 3.00 2 (3.05) 16 (3.05)2 512 (3.05)4

R= 1.3045 (3.183 + 0.609 - 2 + 0.492 - 0.060 + 0.0018 ) R= 5.2182 (2.2258)

R= 2.90 Ohms.

Con esto calculamos la resistencia que nos da el arreglo en delta.

R1 = R2 = R3 = 2.90 Ohms.

RT = 1 _ = 1 _ 1 + 1 _ 1 _ + 1 _

R1 R2 + R3 2.90 2.90 + 2.90

RT = 1 _ = 1 _ 0.3444 + 0.1724 0.5168

2.50 mR1 R3

R2

23/28

RT = 1.93 Ohms

Cumple con los requerimientos

Elaboró Revisó Autorizó

_____________________ _____________________ _____________________Ing. Antonio Sampedro

JiménezIng. Saúl de la Oca

GarcíaIng. Francisco Saucedo

VarelaProyectista Jefe de Proyectos

EléctricosGerente de Ingeniería

Electromecánica

24/28

México, D. F., a 29 de Septiembre de 1998.