memoria de calculo electrica

Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas
Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
MEMORIA DE CALCULO ELÉCTRICA DEL REEQUIPAMIENTO
DE LA PLANTA DE BOMBEO NÚMERO 5.
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
MEMORIA DE CALCULO ELECTRICA
DE LA PLANTA DE BOMBEO # 5.
1.- MEMORIA DESCRIPTIVA.
2.- DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA.
El sistema eléctrico correspondo a la planta de bombeo # 5, de la ciudad Miguel Aleman
Tamaulipas,.
Acometida Eléctrica. La acometida será proporcionada por la compañía suministradora en
baja tensión 220/127 volts, 3F,4H,60Hz.
Centro de Control de Motores: estara formado por arrancadores a tensión plena
individuales (2) en gabinete interior NEMA-1 , usos generales, para operar a 220 V., 3F, 3H,
60 Hz. el cual aloja, arrancador a tensión plena.
Alumbrado interior. En la caseta de CCM, se emplean luminarias fluorescentes a base de
lámparas de 2x32 W, la energía que se emplea para este fin proviene de un sistema a 127 V,
60 Hz.
Alumbrado exterior. Se emplean luminarias tipo punta de poste, con lámparas de aditivos
metalicos de 175 W., 220 V. Y 60 Hz.
Distribución de fuerza. Se da a través de cables con aislamiento THW-LS 75°C., en tubos
conduit pared gruesa y condulets en los cambios de dirección. La conexión del motor se hará
mediante cable submarino.
Sistema de tierras. Está compuesto por un electrodo de cobre tipo copperweld y cable
desnudo para interconectar: gabinetes de arrancadores y tablero de alumbrado y motores
eléctricos.
Red de Fuerza. Los elementos básicos que componen la red de fuerza en baja tensión son
interconexión entre: acometida eléctrica-tablero, tablero-arrancador, arrancador-alimentación a
motores y tablero a alumbrado.
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
MEMORIA DE CALCULO ELECTRICA
DE LA PLANTA DE BOMBEO # 5.
SELECCIÓN DEL VOLTAJE.
Debido a que la carga a alimentar es pequeña y que los motores (2) uno en reserva se pueden
alimentar en baja tensión directamente de la acometida de la compañía suministradora
utilizaremos el sistema de 220 v/127 v.
CALCULO DE LOS CIRCUITOS DERIVADOS.
1) MOTOR DE 5 HP
Tensión 220 V
F.S. = 1.15
VELOCIDAD = 1760 r.p.m.
Considerando
F.P. = 0.89
 = 0.85
746 x H.P. x F.S.
In = ------------------------ =
1.732 x V x EFI x F.P.
746 x 5 x 1.15
------------------------------------1.732 x 220 x 0.85 x 0.89
In = 14.88 Amp.
La corriente a plena carga de motores trifásicos de corriente alterna (tabla 430.150 de la norma
NOM-001-SEMP-1999) de 5 c.p. (3.73 kw) a 220 v.c.a. es de 14.54 amp.
1.1a) CALCULO DE LOS CONDUCTORES POR CAPACIDAD DE CORRIENTE PARA EL
MOTOR DE 5 HP.
In = 14.88 AMP.
Factor de agrupamiento: 1.00 (3 conductores) Tabla A-310-11
Factor de temperatura: 0.88 (36-40 ºc) tabla 310-16
Los conductores derivados para alimentar un solo motor, deberán tener capacidad no menor al
125% de la corriente nominal del motor a plena carga (430-22) (a) NOM-001-SEDE-1999)
In x 1.25
14.88 x 1.25
I cond = ---------------- = ----------------F.A x F.T.
1.0 x 0.88
I cond = 21.14 AMP.
Se selecciona un conductor por fase calibre 10 awg, 75 ºc, THW-LS, con capacidad de
conducción de 35 amp según la tabla 310-16 de la norma NOM-001-SEMP-1999.
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
Los cuales se alojarán en una tubería conduit de pared gruesa galvanizada de 19 mm 3/4” de
diámetro (tabla C4. de la norma NOM-001-SEDE-1999).
1.2a) COMPROBACION POR CAIDA DE TENSION.
DATOS:
Calibre :10 A.W.G.
Area en mm2 : 5.26
Longitud :10 m
Tensión :220 v
Corriente a plena carga del motor 14.88 amp
2 x 1.732 x L x I 2 x 1.732 x 10 x14.88
E % = ------------------------- = --------------------------------S x VL
5.26 x 220
E % = 0.44
La caída de tensión permisible en un circuito derivado es de 3%, teniendo un global entre
circuito alimentador y circuito derivado de 5% (215.2 nota 1 de la norma NOM-001-SEDE-1999),
por lo tanto el conductor seleccionado es el adecuado.
1.3a) COMPROBACION POR CORTO CIRCUITO.
La formula que nos permite encontrar la corriente máxima que puede resistir un conductor bajo
condiciones de falla por corto circuito (libro V-4.2 diseño de instalaciones eléctricas), y con ello
verificar, que dadas las características del aislamiento y diámetro de los mismos, serán capaces
de resistir sin daño alguno.
Datos:
A= Área del conductor(cmil)
t= Tiempo de duración de la falla(seg)
I= Corriente de corto circuito(Amp)
T1= Temperatura inicial del conductor (60° a 90°C)
T2= Temperatura máxima permitida por el conductor(150° a 250°C)
K= 0.0297 para cobre
T= 234.5 para cobre
K= 0.0297 para cobre
A= 10 395 (cmil)
t= 5 ciclos = (0.08333seg)
I= (AMP)
T1= Temperatura inicial del conductor(75°C)
T2= Temperatura máxima permitida por el conductor(150°C)
T= 234.5 para cobre
I  A (K)log((T2 T)/(T1 T))/t
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
I  250000 (0.0297)lo
g(150 234.5)/(90 234.5)/0.08333
I = 10395  (0.0297)LOG [ (150+234.5)/ (90+234.5)] / 0.0833
I = 10395  (0.0297)LOG [1.18475] / 0.0833
I = 10395  (0.0297) X 0.8845
I= 1 684.8 AMP.
2) CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA CIRCUITO CORTO Y FALLA A TIERRA A
MOTOR DE 5 HP.
Corriente nominal = 14.88
Considerando un factor de multiplicación del 125% como rango de ajuste mínimo para el
dispositivo de protección.
IINT. = 14.88 x1.25 = 18.6 AMP
Este valor es correcto porque según la tabla 430-152 de la norma NOM-001-SEDE-1999 el
rango máximo o ajuste de disparo para un interruptor termomagnético de tiempo inverso para
un motor de corriente alterna de jaula de ardilla será de 250% de la corriente a plena carga.
Se selecciona un interruptor termomagnético de 3 x 30amp con tensión de operación 220 V, 60
hz, capacidad interruptiva de 10,000 amp. rmc simétricos. (el marco recomendado por el
fabricante SIEMENS es ED2 se anexa copia).
2.1) CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA SOBRECARGA.
Según el artículo 430.32 el dispositivo de sobrecarga que sea sensible a la corriente del motor,
su corriente de disparo no será mayor al 115% de la corriente del motor, para motores con
factor de servicio menor a 1.5 y con aumento de temperatura menor a 40 ºC.
Isc = 14.88 x 1.15 = 17.11
Se seleccionan elementos térmicos tipo BIMETALICO con un rango de disparo de (10 - 16)
amp.
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
2.2) ARRANCADOR
En general los interruptores son de tipo termo-magnéticos con capacidades nominales
comerciales, dotados de sus respectivas protecciones térmicas
SELECCIÓN DE INTERRUPTOR Y ARRANCADOR MAGNETICO
No
MOTOR
APLICACIÓN
1
Bomba de
agua potable
Bomba de
agua potable
2
H.P. o KVA 220
v, 3f,60Hz
CORRIENTE A
PLENA CARGA
TIPO
5
14.88
3TW
5
14.88
3TW
INTERRUPTOR Y ARRANCADOR MAGNETICO
CAPACIDAD
TENSIÓN
TIPO / TAMAÑO
(A)
(v)
3 X 30
220
3 X 30
220
CLASE
ELEMENTO
TERMICO
8606
10 - 16
8606
10 - 16
Se selecciona un arrancador magnético a tensión plena , transición cerrada en gabinete nema 1
con botones de arranque y paro, así como lámparas indicadoras (roja y verde).1
3) CALCULO DEL TRANSFORMADOR.
No habrá transformador propio ya que la compañía suministradora lo hará en baja tensión
220/127 v 3f,4h,60 hz.
3.1) 1 505 V.A. DE USOS GENERALES
Esta capacidad esta en función de los requerimientos del uso, alumbrado y servicios generales.
KVA totales = 5670 + 1 505 = 7 173 V.A.
Por lo tanto la acometida será proporcionada por la compañía suministradora
3.2) FUSIBLE DE ALTA TENSION
No son necesarios por proporcionar la acometida en baja tensión la compañía suministradora
3.3)SELECCIÓN DE LA CUCHILLA SECCIONADORA.
No son necesarios por proporcionar la acometida en baja tensión la compañía suministradora
4) CALCULO DEL CIRCUITO ALIMENTADOR (CONDUCTOR)
La planta opera con un equipo de bombeo en operación de 5 hp y otro en reserva así como con
una carga de servicios generales de 1 505 va (127v). El alimentador será individual para cada
motor.
DATOS:
I = 14.88 amp. Del motor de 5 H.P.
KVA del motor. = 3 x 220 x 14.88 = 5670.
KVA del alumbrado = 1 505
KVA TOTALES. = 5 670 + 1 505 = 7 1 75
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
CORRIENTE DE LA CARGA TOTAL
I = KVA / (3 X 220)
I = 7.175 / 381.05 = 18.82 AMP.
De acuerdo al artículo 430.24 los conductores que alimentan varios motores deberán tener una
capacidad de conducción de corriente igual a la suma de las corrientes a plena carga de todos
los motores, más el 25% de la corriente del motor mayor.
Factor de agrupamiento: 0.8 (4 conductores) Tabla A-310-11
Factor de temperatura: 0.88 (36-40 ºc) tabla 310-16
IALIM  ITODOS LOS MOTORES  0.25 IPC MOTOR MAYOR
i ALIM =14.88+3.95 + (14.88 X 0.25 ) =22.55 amp.
Se selecciona un conductor por fase calibre 8 A.W.G., 75 ºc, THW-LS, con capacidad de
conducción de 50 amp según la tabla 310-16 de la norma NOM-001-SEMP-1999.
Los cuales se alojarán en una tubería conduit de pared gruesa galvanizada de 25 mm 1” de
diámetro (tabla C4. de la norma NOM-001-SEDE-1999).
4.1)COMPROBACION POR CAIDA DE TENSION.
DATOS:
Calibre: 8 A.W.G.
Area en mm2: 8.36
Longitud :20 m
Tensión :220 v
Corriente a plena carga de la carga conectada :18.82 amp
2 x 1.732 x L x I 2 x 1.732 x 20 x 18.82
E % = ------------------------- = --------------------------------S x VL
8.36 x 220
E % = 0.35
La caída de tensión permisible en un circuito derivado es de 3%, teniendo un global entre
circuito alimentador y circuito derivado de 5% (215.2 nota 1 de la norma NOM-001-SEDE-1999),
por lo tanto el conductor seleccionado es el adecuado.
4.2)COMPROBACION POR CORTO CIRCUITO.
La formula que nos permite encontrar la corriente máxima que puede resistir un conductor bajo
condiciones de falla por corto circuito (libro V-4.2 diseño de instalaciones eléctricas), y con ello
verificar, que dadas las características del aislamiento y diámetro de los mismos, serán capaces
de resistir sin daño alguno.
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
Datos:
A= Área del conductor(cmil)
t= Tiempo de duración de la falla(seg)
I= Corriente de corto circuito(Amp)
T1= Temperatura inicial del conductor (60° a 90°C)
T2= Temperatura máxima permitida por el conductor(150° a 250°C)
K= 0.0297 para cobre
T= 234.5 para cobre
A= 16 510 (cmil)
t= 5 ciclos = (0.08333seg)
I= (AMP)
T1= Temperatura inicial del conductor(75°C)
T2= Temperatura máxima permitida por el conductor(150°C)
T= 234.5 para cobre
I  A (K)log((T2 T)/(T1 T))/t
I = 16 510  (0.0297)LOG [ (150+234.5)/ (90+234.5)] / 0.0833
I = 16 510  (0.0297)LOG [1.18475] / 0.0833
I = 16 510  (0.0297) X 0.8845
I= 2 675.9 AMP.
4.3)CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO Y FALLA A TIERRA DEL
CIRCUITO ALIMENTADOR, PARA SELECCIÓN DEL INTERRUPTOR PRINCIPAL..
DATOS:
IM5 = 14.88 AMP. Interruptor 3x30 amp
El artículo 430.62 indica que el dispositivo de protección de valor nominal o ajuste no mayor de
la capacidad del mayor de los dispositivos de protección del circuito derivado contra
cortocircuito y falla a tierra más la suma de las corrientes a plena carga de los otros motores.
IINT  IINT MAYOR  IDEMAS. CARGAS
=(30) + 11.03
I INT = 41.03 AMP
Se selecciona un interruptor termomagnético de 3P x 50 amp con tensión de operación 220
v,60 hz, capacidad interruptiva de 10,000 amp. rmc simétricos. (el marco recomendado por el
fabricante SIEMENS es ED2 (se anexa copia).
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
CALCULO DE ILUMINACION ALUMBRADO EXTERIOR
PLANO: FUERZA, TIERRAS Y ALUMBRADO
CIRCUITO:
Para esté cálculo se utiliza el método de punto por punto y nomogramas anexos para
determinar el nivel de iluminación indicado por la IES y por SMII requerido para el tipo de
instalación, como son: subestaciones eléctricas, calles y andadores, etc., en Plantas
Industriales y de Bombeo.
DATOS
Tipo de luminario:
Tipo de lámpara:
I Flujo luminoso de la lámpara
en el ángulo 
E Nivel de iluminación
 Angulo de inclinación
L Longitud al punto
MH Altura de montaje
No. luminarios instalados
Reflector intemperie montaje en poste
50 Watts. Vapor de mercurio
4000 Lumenes
20 Luxes
45º
8m
4.5 m
2
45
45
L=8
CALCULO
  tg  1(
L
) por lo tanto.
MH
L  (tg )MH  1* 5  5m
Como esta longitud es solo de un lado del abanico lo multiplicamos por 2 y tenemos:
L  2 * 5  10 m
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Anexo C. Elaboración de Anteproyectos.
Nivel de iluminación en un punto dado proporcionado en el ángulo  formado por la posición del
reflector y la altura de montaje.
E  (
E  (
I * cos3 
)
(MH )(MH )
4000cos3(45)
 56.56 Luxes.
(5)(5)
Del resultado anterior concluimos que con las luminarias indicadas en el proyecto si cumplen
con el nivel de iluminación requerido ya que en el punto más alejado, se tiene contribución de
una luminaria, con lo cual nos proporciona un nivel superior al requerido.