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Evaluación y Diagnóstico de la red de Distribución Eléctrica de la Gerencia Canal de Maracaibo (página 2)




Partes: 1, 2, 3, 4

1.10.-ORGANIGRAMA DE LA DIRECCIÓN DE ORGANIZACIÓN Y SISTEMAS

1.11.- ORGANIZATIVA DE ADSCRIPCIÓN

Dirección De Organización Y Sistemas

Unidad Telecomunicaciones

1.11.1- Objetivos.

  • Coordinar con las Gerencias Operativas la consolidación de la información de las áreas productivas del Instituto Nacional de Canalizaciones.

1.11.2.- Funciones.

> Grupo de Trabajo Telecomunicaciones.

  • Coordinar, apoyar y controlar todas las actividades operativas, inherente las Telecomunicaciones.
  • Planificar, dirigir y controlar todas las actividades tendientes a mantener y garantizar un sistema eficiente de Telecomunicaciones.
  • Coordinar con los organismos del estado los planes y sistemas necesarios para la prestación de los servicios de telecomunicaciones.
  • Inspeccionar y controlar el adecuado funcionamiento y la correcta operación de los equipos y dispositivos de los sistemas de telecomunicaciones que se adquieran e instalen en el INC.
  • Coordinar con las Gerencias Operativas la instalación y puesta en funcionamiento de equipos y dispositivos de comunicaciones que sean necesarios a bordo de las unidades flotantes y en las estaciones fijas en tierra.
  • Coordinar con la Dirección de Relaciones Industriales todo lo concerniente con el adiestramiento del personal responsable de las instalaciones de los equipos, dispositivos e instalaciones destinados a las telecomunicaciones.
  • Elaborar estudios e informes técnicos que soporten la adquisición de equipos y accesorios de aplicación industrial, necesarios para la automatización de los procesos de producción abordo de las unidades flotantes.

CAPÍTULO II

DEFINICIÓN DEL PROYECTO

2.1.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO.

El proyecto trata sobre la determinación de las características de cada uno de los componentes de las instalaciones eléctricas que forman parte del proyecto de Evaluación y Diagnostico de la red de distribución eléctrica de la sede de la Gerencia Canal de Maracaibo, se obtiene a partir de cálculos que se elaborarán, tomando en cuenta las normativas establecidas por el Código Eléctrico Nacional y el manual de la Electricidad de Caracas, pero también se tiene información necesaria para evaluar la cantidad de material por emplear, para la elaboración de presupuestos y las disposiciones reglamentarias más importantes.

Se realizará un estudio de carga detallado para determinar las protecciones eléctricas adecuadas para evitar que las diferentes áreas de la Gerencia se queden sin suministro eléctrico, así como también la selección del calibre del cable y el diámetro de la tubería correctos, es sin lugar a duda lo más importante que se realiza en un proyecto eléctrico, sí no se conocen exactamente las necesidades de carga. Cualquier esfuerzo por lograr un estudio completo y detallado de la carga es justificable, en la presentación de los proyectos eléctricos ya que se hace necesario indicar cómo se hizo dicho análisis, dejando perfectamente claro, el estudio de carga realizado.

2.2.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Atendiendo a la necesidad de solventar los problemas existentes en la sede de la Gerencia Canal de Maracaibo por la inapropiada distribución de cargas eléctrica, en la selección de las protecciones y del cableado de los circuitos eléctricos, en donde no fueron consideradas las normas establecidas en el Código Eléctrico Nacional y el Manual de la Electricidad de Caracas para su instalación.

En consecuencia se opto por efectuar un estudio de carga eléctrica para aplicar la correcta selección de los cables, conductores y protecciones del sistema eléctrico de la sede, ya que se presentas constantemente caídas de tensión e incluso secciones que se quedan sin suministro eléctrico.

Teniendo en consideración lo antes expuesto cabe resaltar la importancia que tiene la aplicación correcta de la normativa existente que contribuye a la disminución de los costos y a una mejor utilización de los recursos de la empresa.

2.3.- OBJETIVO GENERAL.

  • Evaluar y Diagnosticar la red de distribución eléctrica de la Gerencia Canal de Maracaibo.

2.4.- OBJETIVO(S) ESPECÍFICO(S).

  • Realizar un estudio previo del lugar para determinar las fallas del sistema eléctrico.
  • Elaborar un estudio de Carga eléctrica donde se respete el diseño de las Protecciones y balance de cargas eléctricas en los tableros eléctricos.
  • Elaborar la distribución de cargas eléctricas por circuitos, colocando las protecciones eléctricas adecuadas, especificando la ubicación de los tableros eléctricos que cumpla con las normas establecidas en el Código Eléctrico Nacional.
  • Efectuar el cálculo de los alimentadores eléctricos para cada circuito de la sede.
  • Efectuar el cálculo de caída de tensión y cortocircuito o capacidad de corriente, para seleccionar las protecciones adecuadas del sistema eléctrico de la sede.

2.5- ALCANCE Y LIMITACIONES.

El proyecto contempla el estudio previo de la problemática existente en la Gerencia Canal de Maracaibo, empezando con la realización de un estudio de carga completo y detallado de las distintas cargas eléctricas conectadas y a conectar, para así determinar el calibre adecuado del cableado, el diámetro dela tubería y las protecciones eléctricas debidamente balanceadas y calculadas en el tablero principal y los sub-tableros, en base a las normas del Código Eléctrico Nacional, a las indicaciones contenidas en el Manual para Diseño de Instalaciones Eléctricas de la Electricidad de Caracas, El Manual de Normas y Criterios de Instalaciones Eléctricas MOP, y el Manual de Nivelación de la Philips. Por tal motivo, cualquier modificación deberá ser ejecutada bajo dichas normas.

Además el proyecto abarca el diseño y la redistribución de los circuitos eléctricos e instalación de canalizaciones debidamente calculadas que se mencionan a continuación:

  • Sistema de Iluminación.
  • Sistema de Fuerza y Tomacorrientes.
  • Sistemas de Telefónicos.
  • Voz y Data.

La responsabilidad de la correcta ejecución del proyecto, en lo que se refiere a la parte eléctrica será de la División de Organización y Sistemas y el Departamento encargado del proyecto eléctrico, quienes en todo momento velaran por el estricto seguimiento y cumplimiento de las normas especificadas según el Código Eléctrico Nacional.

Teniendo como limitante el traslado a la Gerencia en Maracaibo, como también la falta de conocimiento sobre circuitos y protecciones eléctricas por parte del personal encargado de los Servicios Generales del Instituto Nacional de Canalizaciones a si como la escasez de personal técnico especializado en el área de electricidad.

CAPÍTULO III

MARCO TEÓRICO

3.1.- CÁLCULO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS.

La determinación de las características de cada uno de los componentes de las instalaciones eléctricas forma parte del proyecto de las mismas. A partir de estos cálculos se obtienen tales características, pero también se tiene información necesaria para evaluar la cantidad de material por emplear, la elaboración de presupuestos y las disposiciones reglamentarias más importantes.

El cálculo de las instalaciones eléctricas se efectúa por método relativamente simple, pero siempre respetando las disposiciones reglamentarias de las normas técnicas para instalaciones eléctricas.

3.1.1.- Determinación de los requisitos para una instalación

eléctrica.

En este caso la elaboración de los planos eléctricos es un punto de partida para el proyecto, donde se muestran todas las áreas a escala ó acotada, es decir, se debe indicar en el, el número de recintos o locales y su disposición, todo esto varia dependiendo del tipo de local que se desee, ya que los mismos no tienen las mismas necesidades.

La determinación de las necesidades de cada una de las áreas, se pueden hacer, sobre las bases de las necesidades típicas del tipo eléctrico que se debe satisfacer, tomando en cuenta los requisitos específicos del local en el momento de su diseño.

De las necesidades generales, se puede hacer una estimación de la carga eléctrica a consumir. Debiendo tomarse en cuenta que estas necesidades de carga eléctrica pueden representar un mínimo, ya que siempre hay que recordar que una buena instalación eléctrica debe prever la posibilidad de un porcentaje de carga adicional.

El plano del local, debe indicar el lugar de cada uno de los dispositivos o elementos que conforman la instalación eléctrica, para que a partir de estos se haga el cálculo de la instalación eléctrica.

3.1.2.- Instalaciones adecuadas.

Las instalaciones deben contener lo siguiente expuesto:

  1. Acometida con suficiente capacidad.
  2. Tableros con espacio para cargas de futuras ampliaciones.
  3. Número suficiente de circuitos con bastante capacidad.
  4. Número suficiente de tomacorrientes e interruptores de pared y otras salidas, colocadas estratégicamente en el local para el control de luces y artefactos.
  5. Canalización con tubos conduit o EMT sin alambres de reserva para circuitos.
  6. Materiales apropiados sin uso previo o viejos, ya instalados conforme al Código Eléctrico Nacional y el Manual de la Electricidad de Caracas.

3.1.3.- Procedimiento para proyectar instalaciones eléctricas.

  1. Selección de luces, artefactos, interruptores y tomacorrientes.
  2. Elaboración de los planos de cada planta con indicación y demás salidas (actuales y futuras), de los puntos de luz, interruptores, tomacorrientes y demás salidas.
  3. Selección de la forma de acometida (aéreo o subterráneo) y de la situación del contador de acuerdo con la empresa de electricidad. Basada en esto, elegir lugares convenientes para el tablero principal y si los hay para los sub-tableros.
  4. Calcular el número de circuitos de alumbrado necesarios. Fijar el número y tipo de circuitos individuales de los circuitos de tomacorrientes.
  5. Fijar el trazado de los cables de los diversos circuitos desde el tablero hasta los puntos de utilización.
  6. Fijar el tamaño de los conductores y comprobar la caída de tensión.
  7. Calcular el tamaño de los conductores alimentadores.
  8. Fijar el número y tipo de circuito en cada tablero seleccionando, el tipo apropiado de tablero, incluyendo los circuitos de reserva.
  9. Fijar el tipo y dimensión de la acometida.

3.2.- PLANOS.

La representación en los planos es la expresión del proyecto y ellos deben representar claramente las obras que se van a realizar, con todos los detalles y explicaciones necesarias para que no existan errores de interpretación, de hecho la labor de ingeniería debe hacerse durante el proyecto, lo que se deja para resolver durante la ejecución, es deficiencia del proyecto y un proyecto bueno, no deja para solucionar en la obra los problemas de diseño.

En los planos de locales y edificios, por normativa se deben representar en dos planos diferentes el circuito de alumbrado y el de tomacorriente o fuerza cuando se hace de este modo se debe tener cuidado en coordinar muy bien las distribución de las instalaciones eléctricas. Los planos además deben ser completos, desde la acometida general hasta la ultima salida, la ruta debe seguir la tubería, los sitios donde deban colocarse cajas de paso etc., deben incluir diagramas unificares y todos los demás detalles necesarios en áreas tales como centros de transformación, tableros, etc., indicando la ubicación de los equipos, a escalas, considerando la entrada y la salida de los tubos, mostrando la ubicación de todo.

Los planos, deberán estar de acuerdo con los formatos y condiciones que se exigen en el manual de instrucciones para la elaboración de los planos para edificios y locales, debiendo estar bien identificados convenientemente a fin de facilitar las referencias tanto de memoria descriptiva del proyecto como en los cómputos métricos y las especificaciones de instalación.

En los planos deberán ser marcados con un código coordinado, todos los elementos representados a fin de garantizar una fácil identificación en la construcción y servir de guía para marcar tales elementos en la obra. Los principales elementos que deben identificarse en los planos son los siguientes:

  1. Centros generales de distribución.
  2. Unidad generadora de emergencia.
  3. Tableros y Subtableros.
  4. Alimentadores de circuitos ramales.
  5. Interruptores y salidas de importancia.
  6. Cajas de paso, derivaciones o empalmes de conductores que puedan servir de referencia para la distribución eléctrica.
  7. Ductos verticales o paso de conductores de un nivel a otro representado en los planos diferentes.

3.3.- ESTUDIO DE CARGA.

El estudio de carga detallado a servirse, es sin lugar a duda lo más importante que se realiza en un proyecto eléctrico, sí no se conocen exactamente las necesidades de carga. Recordando siempre que la energía eléctrica es un medio para lograr un servicio (movimiento, luz, calor, etc.), un buen servicio eléctrico sólo podrá ser dado, si se conocen bien las necesidades actuales y futuras de estos servicios. Cualquier esfuerzo por lograr un estudio completo y detallado de la carga es justificable, y por ello hemos concluido que en la presentación de los proyectos eléctricos se hace necesario indicar cómo se hizo dicho análisis, dejando perfectamente claro, el estudio de carga realizado. Este análisis y presentación de esta forma tiene grandes ventajas, no sólo porque garantiza un buen proyecto, sino que facilita mucho la revisión o modificación del mismo o de la instalación, e igualmente facilita la labor del instalador, el cual puede rápidamente revisar si se ha ejecutado toda la instalación requerida. El trabajo de preparar este estudio de carga en la forma que recomendamos es indiscutiblemente laborioso, pero economiza mucho más tiempo del invertido en ello y permite conocer perfectamente el proyecto.

3.3.1- Cálculo de la carga.

Cuando se han determinado los requerimientos de alambres para un local, las recomendaciones de las normas técnicas para instalaciones eléctricas, así como el reglamento para obras e instalaciones eléctricas, sirven como guía, siempre y cuando se tenga en mente que lo especificado en estos reglamentos representan los requerimientos mínimos. Una buena instalación eléctrica puede requerir una mayor capacidad en los circuitos. La carga que se calcule debe representar toda la carga necesaria, para alumbrado y aplicaciones diversas.

También en los circuitos, para propósitos generales se instalan en la mayoría de los casos, salidas de alumbrado y contactos para cargas pequeñas de distintas aplicaciones y equipos de oficinas. Cuando los circuitos de alumbrado están separados de los circuitos que alimentan contactos, las normas indican reglas de diseño para cada tipo de circuito.

3.3.2.- Tipos de cargas.

3.3.2.1.- Carga eléctrica.

Es la potenciación que demanda en un momento dado un aparato o un

conjunto de aparatos de utilización, conectados a un circuito eléctrico; se debe señalar que carga, dependiendo del tipo de servicio, que puede variar en el tiempo.

3.3.2.2.- Carga conectada.

Es la suma de las potencias nominales de los aparatos y máquinas que consumen energía eléctrica y que están conectados a un circuito o a un sistema.

3.3.2.3.- Carga continua.

Es la carga cuyo máximo valor de corriente, se espera que se conserve durante tres horas o más y está alimentado por lo que se conoce como un circuito derivado, que no debe exceder del 80% de la capacidad de conducción de este circuito derivado. Con las siguientes excepciones:

  1. En donde la instalación, incluyendo los dispositivos de protección contra sobre-corriente ha sido diseñada para operar al 100% de su capacidad, la carga continua alimentada por el circuito derivado debe ser igual a la capacidad de conducción de tomacorriente de los conductores.

3.3.2.4.- Carga máxima.

La corriente máxima que demanda la carga total conectada a un circuito no debe ser mayor que la capacidad nominal del propio circuito. Para calcular la carga de los equipos de iluminación que utilicen balasto, transformadores o auto-transformadores, se debe considerar la corriente total que demanden dichos equipos y no sólo la potencia de las lámparas de los mismos.

  1. Los circuitos de 15 a 20 amperes se pueden usar en cualquier tipo de local para alimentar unidades de alumbrado y aparatos portátiles o fijos o bien para alimentar una combinación de esas cargas.
  2. Los circuitos de 30 amperes se pueden usar para alimentar unidades de alumbrado fijas en locales, habitación o en cualquier tipo de local. Los porta-lámparas que se conecten a estos circuitos deben ser del tipo pesado.
  3. Los circuitos de 40 y 50 amperes se pueden usar para alimentar circuitos de alumbrado fijo y diversos tipos de circuitos.
  4. Los circuitos individuales, pueden alimentar cualquier tipo de carga en cualquier local, las cargas mayores de 50 aperes se deben alimentar con los circuitos individuales.

3.3.2.5.- Circuitos derivados.

S e definen como un conjunto de conductores y demás elementos de cada uno de los circuitos que se extienden desde los últimos dispositivos de protección contra sobre-corrientes en donde terminas el circuito alimentador, hasta las salidas de las cargas.

Pudiendo ser identificados como: Lámparas, Contactos, Salidas especiales y que tienen como función principal dividir la carga total en las distintas partes de la instalación, para individualizar los circuitos de manera que cuando ocurra una falla no afecte a los otros circuitos derivados.

3.3.2.6.- Circuitos derivados individuales.

Es un circuito derivado que alimenta a un solo equipo de utilización como un aire-acondicionado ó un motor, que por su tamaño requerirá de alimentación individual.

3.3.2.7.- Clasificación de los circuitos derivados.

Se clasifican de acuerdo a la capacidad o ajuste de su dispositivo de protección contra sobre-corrientes, el cual determina la capacidad nominal del circuito, aunque por alguna circunstancia se usarán conductores de mayor capacidad.

Los circuitos derivados que alimentan varias cargas pueden ser de: 15, 20, 30, 40 y 50 amperes, cuando las cargas individuales son mayores de 50 amperes se deben alimentar con circuitos derivados individuales.

3.4.- CONDUCTORES.

En las instalaciones eléctricas los elementos que proveen la trayectoria de circulación de la corriente son conductores o alambres forrados con un material aislante, las dimensiones de los conductores dependen de la carga calculada según los datos del circuito. El material que normalmente se usa en los conductores para instalaciones eléctricas residenciales dentro de la categoría de las instalaciones de baja tensión, son de cobre o aluminio.

En el caso de conductores usados en instalaciones eléctricas, se usa la designación norteamericana de AWG, (American Wire Gage) que designa a cada conductor por un número o calibre y que esta relacionado con su tamaño o diámetro. A cada calibre del conductor le corresponde un dato de su resistencia, que normalmente se expresa en Ohm por cada metro de longitud, lo que permite calcular la resistencia total del conductor como R = r * L, donde:

r = resistencia en Ohmímetro

L = longitud total del conductor.

3.4.1.- Calibre de los conductores.

Los calibres de los conductores dan una idea de la sección o diámetro de los mismos y se le designan usando el sistema norteamericano de calibres (AWG) por medio de un número al cual se hace referencia, sus otras características como son diámetro, área, resistencia, etc. La equivalencia en mm2 de área se debe hacer en forma independiente de la designación usada por la American Wire Gage (AWG). Siempre haremos referencia a los conductores de cobre. Es conveniente notar que en el sistema de designación de los calibres de conductores usado por (AWG), a medida que el número se hace más grande la sección es menor.

Para la mayoría de las aplicaciones de conductores en instalaciones eléctricas residenciales, los calibres de conductores de cobre que normalmente se usan son los designados por No 12, y N° 10, los calibres 6 y 8 que se pueden encontrar, ya sea como conductores sólidos o cableado, se aplican en instalaciones industriales, comerciales y residenciales.

Los conductores de los circuitos alimentadores deben tener una capacidad de corriente no menor que la correspondiente a la carga por servir.

3.4.2.- Conductor alimentador principal.

Se define como un circuito alimentador principal al conjunto de los conductores en una instalación, que se encuentran en el medio principal de la conexión entre el interruptor y el tablero principal.

3.4.3.- Conductor alimentador.

Conductores son todos los cables entre el interruptor principal y los subtableros de distribución. Las dimensiones de un alimentador o conductor depende de la carga calculada según los datos de los circuitos, las necesidades anticipadas de futuros aumentos de carga y la caída de tensión en los conductores.

Su cálculo es una de las tareas más importantes en el diseño de proyectos de instalaciones eléctricas.

La economía y la eficiencia de la operación dependen de la capacidad adecuada de los alimentadores. Para nuestro conocimiento una futura adaptación a una mayor demanda de energía resulta menos costosa, sí el diseño original de los alimentadores ha sido basado sobre un estudio detallado de las cargas conocidas y futuras.

De acuerdo con el Código Eléctrico Nacional, la carga actual calculada de un alimentador es la suma de las cargas de todos los circuitos suministrados por él. Aplicando ciertas reglas y calculando como sigue: un alimentador debe tener capacidad para llevar la carga total de:

a) Circuitos de Alumbrado.

b) Circuitos de Tomacorrientes.

c) Circuitos Individuales.

Para obtener mayores resultados, podemos tomar los datos de los estudios de carga realizados al circuito tomando en cuenta las necesidades ó los requerimientos de consumo eléctrico que tenga el local.

Ejemplo:

Calcular el calibre del conductor tipo TW de un circuito derivado con cuatro (4) conductores de 15 Amp con una temperatura ambiente de 30 grados Centígrados, calcular también el diámetro del conduit requerido.

Solución:

Este tipo de problema se resuelve mediante el uso de las tablas, mo-

nogramas o reglas para el calculo de instalaciones eléctricas elaboradas

por algunos fabricantes.

TABLA # 1, NÚMERO MÁXIMO DE CONDUCTORES EN TUBOS ROSCADOS

O NO ROSCADOS DE TAMAÑO COMERCIAL

De la tabla antes descrita, para cuatro conductores, TW con una corriente de 15 Amperes, el calibre del conductor requerido es el AWG # 12 TW y se requiere un conduit de ½" de 13 mm.

3.4.4.- Reglas generales para el cálculo de los alimentadores.

Para determinar el tamaño de cada conductor de un circuito alimentador, se determina la carga, a partir de este dato se calcula el tamaño del conductor, así como el dispositivo de protección.

Sí en un servicio se necesitan varios alimentadores, el tamaño de los conductores y los dispositivos de protección para cada circuito alimentador, se deben calcular por separado antes de que se calcule la carga para el servicio completo.

La capacidad de conducción de los circuitos alimentadores también se conocen como capacidad de corriente y no debe ser mayor en ninguno de los casos a los valores recomendados por las especificaciones técnicas para instalaciones eléctricas establecidas por el Manual de la Electricidad de caracas y el Código Eléctrico Nacional, que indican que cualquier tipo de alimentador que alimenta dos o más circuitos con 30 Amp totales y con longitudes hasta 15 metros, se puede usar el calibre AWG # 10 TW con conductores de cobre según tabla antes especificada.

Ejemplo:

El cálculo por capacidad de corriente de un alimentador, sí en este caso el conductor alimenta a las siguientes cargas a 120 voltios, una fase.

  1. El área de un local de dos plantas es de 120 m2.
  2. Posee 10 tomacorrientes dobles a 120 voltios para usos especiales.

Solución:

La carga de alumbrado considerando también los contactos de uso general y una densidad de carga de 20 Watts/mts2, según el manual de la E.D.C, en el cálculo de alimentadores, por capacidad de corriente tenemos:

P1 = 120 mts2 x 20 watts / mts2 =>P1 = 2400watts.

Según normas establecidas por el manual de la E.D.C, se debe considerar para los tomacorrientes una capacidad en vatios de 180 watts c/u y un factor de demanda del 100%, por lo que la carga por este concepto es:

P2= 10 Tomacorrientes x 180 watts => P2= 1800watts

La carga conectada es : Pt = P1 + P2.

Pt = (1800 + 2400) watts => Pt = 4200watts

La carga en Amper será: Ic = 4200Watts / 120voltios => Ic= 35 Amp

Con este dato de 35 amperes se determina la característica de los conductores y el diámetro de la tubería o conduit, tomando en consideración la tabla de las dimensiones de la tubería y calibre máximo de conductores antes mencionada que es 3 AWG # 08 TW Ǿ ¾"y la siguiente tabla que nos permite determinar la potencia y la corriente tanto de los circuitos monofásicos como de los trifásicos.

Tabla # 2

100% = Es la capacidad máxima de los circuitos, voltaje por amperes permisibles del conductor con carga puramente óhmica.

80% = El 80% del anterior por capacidad de diseño normal.

50% = El 50% de la capacidad máxima por capacidad de diseño conservadora y recomendada.

3.5.- CAÍDA DE TENSIÓN.

En el momento en el cual, se realiza la planificación de sistemas eléctricos, no sólo debemos tomar en cuenta el calculo por capacidad de corriente para la selección de conductores, sino que también se debe analizar el estudio por caída de tensión en el conductor que fue seleccionado por capacidad de corriente; si la caída de tensión es mayor que el nivel establecido, se deben considerar los estudios para los conductores inmediatos superiores al seleccionado por capacidad de corriente y después hacer de nuevo el chequeo por caída de tensión.

En el alimentador principal es conveniente que la caída de tensión no sea mayor de 1% (según criterio de la Electricidad de Caracas), 2% en los sub-alimentadores, la caída de tensión sea 3% en los circuitos derivados del tablero principal a la carga de consumo, pudiendo ser aceptado un 5% (según criterio del código Eléctrico Nacional).

Podemos considerar, que en un circuito que alimenta cualquier tipo de carga, la caída de tensión hasta la salida más lejana del circuito no debe exceder del 3% (según criterio de la Electricidad de Caracas), como habíamos mencionado anteriormente. Como se describe en la tabla siguiente:

Tabla # 3, Capacidad de distribución en A.M para conductores monopolares de cobre con aislante TW, en ductos NO MAGNETICOS. Sistemas trifásicos 208/120v, 60Hz y temperatura del conductor 60° C.

- Tabla calculada en base a la siguiente formula:

- Valores de R a 20°C y c.c. para conductividad de 96,96%.

- Factor de corrección para otras temperaturas y c.a. en ductos

no magnéticos tomados del Manual Técnico Romeo Co.

  • Valore de X para ductos no magnéticos tomados de las tablas Káiser Aluminiun.
  • Para otras tensiones multiplicar los valores de IL por los coeficientes de las tablas de factores de corrección.
  • Para otros valores de ∆v multiplicar los valores de IL para 2% por un (nuevo ∆v /2).
  • ∆v = Caída de tensión.

Ejemplo:

La caída de tensión en un conductor de cobre forrado con aislamiento AWG #12 TW por el que va a circular una corriente de 10 Amp y que tiene una longitud total de 100 mts con un valor de resistencia obteniendo de la tabla Ohm /Kilómetros se calcula:

Tabla # 4, Capacidad de distribución en A.M para conductores monopolares de cobre con aislante TW, en ductos NO MAGNETICOS. Sistemas trifásicos 208/120v, 60Hz y temperatura del conductor 60° C.

Tenemos entonces que :

r = 6,364 ; x = 0,1552 ; L = 100 mts ; I = 10 Amp.

Donde:

;

R = r x L ;

X = x . L ;

Para obtener la caída de tensión en el conductor procedemos de la siguiente forma:

E= R x I => E = 0.6364 Ohm x 10 Amp => E = 6.364 Voltios

En la Gerencia Canal de Maracaibo, se realizará el estudio por caída de tensión para verificar sí los conductores fueron seleccionados adecuadamente, considerando esta técnica de verificación, comprobando con esto que la caída de tensión no sea excesiva en el sistema eléctrico de la sede y se mantenga dentro de los parámetros establecidos por el manual de la Electricidad de Caracas y Código Eléctrico Nacional.

La caída de tensión influye en diverso parámetros tales como; la resistencia y la reactancia del conductor a estudiar, el factor de potencia de la carga instalada o el voltaje de alimentación y los Kva. ó la corriente nominal de la carga, pero es importante tener en cuenta si las cargas son trifásicas, Bifásicas o monofásicas.

3.5.1.- Caída de tensión en circuitos trifásicos.

En los circuitos trifásicos equilibrados existe la caída de tensión solamente en los conductores de fase, ya que la circulación de corriente por el neutro es nula; por lo tanto, debemos calcular la caída de tensión para una de las fases, por ser esta igual a las otras tres.

La formula a utilizar en el cálculo es la siguiente según norma:

Donde:

Kva = Potencia operante de la carga.

L = Longitud del conductor.

R = Resistencia del conductor.

X = Reactancia del conductor.

Cos (θ) = Factor de potencia.

Kv = tensión de alimentación.

R y X se obtienen mediante la tabla de normalización # 4, si los datos de las cargas se obtienen en corriente, la formula se deberá transformar como se indica a continuación:

Quedando la ecuación de la siguiente forma:

3.5.2.- Caída de tensión en circuitos monofásicos.

En los circuitos monofásicos la caída de tensión se produce en todo el conductor, es decir, en la fase y el neutro, por lo cual la longitud a considerar en el cálculo es el doble de la del conductor activo; si el equipo es bifásico se considera, el doble de la distancia de una de las fases.

La expresión matemática que nos queda es la siguiente:

Quedando en definitiva la siguiente ecuación a ser utilizada:

Ejemplo:

Se tiene un tablero con una carga conectada de 30Kwatts, con una tensión de 220 voltios, y un factor de potencia igual a Fp=0, 8, Con circuitos individuales a una distancia de L = 30mts hasta el lugar de consumo, por ser un sistema bifásico la corriente a calcular es:

Θ = 0.8;

Este valor de corriente calculado nos permitirá, obtener por medio de la tabla #1 determinar el calibre del conductor a utilizar y con este obtener de la tabla # 4 el valor de la resistencia y la reactancia a utilizar para el cálculo de la máxima caída de tensión permitida según la E.D.C, siendo el conducto seleccionado por ampacidad el AWG # 4/0 TW, R =0,196 y X = 0,1089.

Entonces:

Según la E.D.C., la caída de tensión es permitida ya que por norma en el tablero principal no debe ser mayor al 1% y esto nos dice que el calibre del conductor seleccionado es el adecuado y por ende es el que se va a instalar.

Por ser bifásico, el factor de corrección es Fc = 1, lo que indica que por nomenclatura el conductor es : 3 AWG # 4/O TW Ǿ 2".

3.6.- CORTOCIRCUITO.

El objetivo principal del cálculo de cortocircuito, es conocer el máximo valor de corriente que puede circular por los elementos del sistema al presentarse una falla de este tipo en un punto dado.

El conocimiento de los niveles de cortocircuito a lo largo de todo el sistema eléctrico o en la planificación del mismo, es de vital importancia, ya que dichos datos permiten una mejor selección de los conductores, equipos de protección, etc; en cuanto a sus características físicas, térmicas y magnéticas, así como la constitución de los materiales con que están elaborados.

Para el cálculo de cortocircuito, en instalaciones de edificios y locales, se deben tomar en cuenta la capacidad de la fuente de generación en relación a las cargas de los mismos. Puede considerarse como afectarán en su funcionamiento, el brusco aumento de la corriente.

Teóricamente el valor de esta corriente es igual a:

Donde:

Zt = Impedancia del transformador.

Zc = Impedancia del conductor.

Zi = Impedancia de la carga.

Zf = Impedancia de la fuente.

En el primer caso, se acostumbra asumir el transformador de suministro a los edificios y locales como fuentes de energía a tensión constante, para determinar la corriente de corto-circuito ( Icc ) debe considerarse los siguientes pasos:

  1. Kva = Capacidad del transformador.
  2. Zt = rt +jxt = Impedancia del transformador.
  3. Zc = rc+jxc = Impedancia de los conductores hasta el punto de corto-circuito.
  4. V = tensión del sistema.

El segundo caso, adicionalmente se requiere conocer uno u otro de los

datos siguientes:

  1. Impedancia del transformador: Zt = ri+jxi.
  2. valor de corto-circuito en la entrada del transformador.

IL = I* (Cos (θ) +j*Sen (θ))

Estos datos solo pueden ser obtenidos de la red de distribución o los datos de placa del banco de transformación según especificaciones de la E.D.C.

3.7.- PROTECCIONES ELÉCTRICAS.

En un sistema eléctrico industrial o residencial se debe considerar o tomar en cuenta un buen estudio de cargas a conectar para evitar las fallas de sobre-corriente y sobrecarga, para así realizar una correcta elección de los dispositivos de protección, asegurando que operen en dichas situaciones y evitar que las mismas deterioren los elementos del sistema o los instalados.

Una falla de sobre-corriente es originada por un cortocircuito, ya sea entre fases o entre fases y tierra; pero en cualquiera de los casos hay una corriente elevada que puede dañar o deteriorar el aislante de los conductores y accionar un incendio si esta falla perdura por un tiempo prolongado.

Para interrumpir este tipo de falla los elementos utilizados, son los elementos llamados interruptores termo-magnéticos y fusibles. El primero actúa cuando se produce la falla y tiene la ventaja que se puede restablecer tan pronto sea detectada y solucionada la avería; también funciona cuando ocurre una sobrecarga en las líneas, la cual se puede definir como una sobre-corriente de funcionamiento, cuando esta perdura por un tiempo prolongado tiende a deteriorar los elementos del sistema.

El fusible, es el otro elemento o dispositivo para la interrupción de fallas de sobre-corriente, el cual actúa bajo el principio del efecto Joule (I2 x R); donde I, es la corriente nominal del elemento fusible y R la resistencia del mismo. Si ocurre una falla de sobre-corriente; la corriente es mucho mayor que la corriente I, por lo tanto se dispone de una potencia disipada que es mucho mayor que lo que puede soportar R, por lo cual el elemento fusible se destruye e interrumpe la falla.

En la actualidad se recurre a la utilización de los interruptores termo-magnéticos en los sistemas de baja tensión ya sean residenciales o industriales. Es necesario dar una información en cuanto a los parámetros y factores que se deben tomar en cuenta para la selección de los mismos.

En primer lugar, encontramos los factores relacionados con las características técnicas del interruptor, como son: la tensión nominal, la corriente nominal y la corriente de cortocircuito. En lo que se refiere a la tensión nominal hay que destacar que debe ser siempre igual o mayor a la tensión del circuito donde se va a instalar.

En relación a la capacidad de corriente del conductor, se deben tomar en cuenta muchos factores, tales como; la corriente nominal a plena carga, el diámetro del conductor, la temperatura ambiente, la frecuencia, altura, el tipo de carga, la seguridad, etc.

Cada uno de los factores antes mencionados requiere de un estudio minucioso. Otro factor de gran importancia es la selección de los interruptores termo-magnéticos, por la corriente de cortocircuito disponible en el punto de utilización de dicho dispositivo.

La corriente de cortocircuito se calcula de la forma explicada en el tema de la determinación de las luminarias de este informe.

3.7.1.- Puesta a tierra.

Se define como "Toma de Tierra" a la unión eléctrica de un conductor con la masa terrestre. Esta unión se lleva a cabo mediante electrodos enterrados, obteniendo con ello una toma de tierra cuya resistencia de "empalme" depende de varios factores, tales como: superficie de los electrodos enterrados, a profundidad de enterramiento, clase de terreno, humedad y temperatura del terreno, etc.

Por otra parte, llamaremos "Puesta a Tierra", a la unión directa de determinadas partes de una instalación eléctrica, con la toma de tierra, permitiendo el paso a tierra de las corrientes de falta o las descargas atmosféricas.

Según norma establecidas por el Código Eléctrico nacional, correspondiente a puestas de tierra, se establecen las tomas de tierra con objeto de:

  1. Limitar la tensión que con respecto a tierra puedan presentar las masas metálicas en un momento dado.

2. Asegurar la actuación de las protecciones.

  1. Eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en el material

eléctrico utilizado.

La puesta a tierra como protección va siempre asociada a un dispositivo de corte automático, sensible a la intensidad de defecto, que origina la desconexión del circuito.

Así, la corriente a tierra producida por un defecto franco (resistencia de fuga nula, Rf = 0), debe hacer actuar el interruptor automático Termo-magnético en un tiempo lo más reducido posible. Tal y como podemos apreciar en la figura, la intensidad de fuga será igual a:


Si Rt es pequeña, la intensidad de fuga resultará ser grande, provocando el disparo del Termo-magnético (ICP).

Un ligero defecto de aislamiento provoca una resistencia de fuga relativamente grande, y en consecuencia una intensidad de fuga pequeña, por lo que el Termo-magnético no podrá actuar.

No obstante, la parte exterior del aparato receptor se encontrará a una tensión, con respecto a tierra, de:

Tensión que puede ser peligrosa para la persona que toque la envoltura metálica del receptor en cuestión.

Si en estos casos queremos tener protección, deberemos disponer de un interruptor automático diferencial, capaz de cortar el circuito con la intensidad de fuga que determinemos. Según el Reglamento de Baja Tensión, una masa cualquiera no debe estar a una tensión eficaz superior, con respecto a tierra, de:

a) 24 V. en locales o emplazamientos húmedos.

b) 50 V. en locales o emplazamientos secos.

Por lo tanto, la sensibilidad de los diferenciales deberá ser, en cada

caso, de:

Así, por ejemplo, a los diferenciales de 300 mA. Les corresponderá una

resistencia de tierra máxima, de:

Estos valores son en teoría, ya que en la práctica para las tomas de tierra se exige que tengan una resistencia notablemente inferior.

Los electrodos utilizados para obtener una toma de tierra para aplicaciones de baja tensión, suelen tener formas muy variadas, aunque los más comúnmente utilizados tienen forma de barra o de placa. Los tipos de electrodos más comúnmente utilizados son:

  1. Placas enterradas:

Las placas de cobre tendrán un espesor mínimo de 2 mm y las de hierro galvanizado de 2,5 mm. En ningún caso la superficie útil de la placa será inferior a 0,5 m2. Se colocarán en el terreno en posición vertical y en el caso en que sea necesaria la colocación de varias placas se separarán unos 3 metros unas de otras. Las más utilizadas son las de 0,5 m x 1 m y las de 1 m x 1 m. Para la puesta a tierra de apoyos de líneas aéreas y columnas de alumbrado público, cuando lo necesiten, será suficiente electrodos que tengan en conjunto una superficie de contacto con el terreno de 0.25 m2, con lo que se pueden utilizar de 0,5 m 0,5 m.

b) Picas verticales: Las picas verticales podrán estar constituidas por:

- Tubos de acero galvanizado de 25 mm de diámetro exterior, como

mínimo,

  • Perfiles de acero dulce galvanizado de 60 mm de largo, como mínimo,
  • Barras de cobre o de acero de 14 mm de diámetro como mínimo; las

barras de acero tienen que estar recubiertas de una capa protectora

exterior de cobre de espesor apropiado.


Partes: 1, 2, 3, 4


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