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. Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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. Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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. Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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 Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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. Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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 Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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. Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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). Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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 Proyectos Ejecutivos para el Programa de Saneamiento Integral de Cd. Miguel Alemán, Tamaulipas 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.