instituto tecnológico de acapulco

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
PROYECTO
SELECCIÓN Y CÁLCULO DE CALIBRE, TABLERO Y CANALIZACIONES
DEL EDIFICIO DE ISC
AUTORES
ING. JANET MARTÍNEZ MÉNDEZ
08320402
ING. MIGUEL ANGEL AYALA MIRAFLORES
07320903
CATEDRATICO
MC. O. SERGIO SEVERIANO GAMA
ACAPULCO, GRO., 15 DE JULIO DE 2011
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Índice General
Índice de Figuras .............................................................................................................................. 3
Índice de Tablas ............................................................................................................................... 3
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................. 4
CRONOGRAMA ............................................................................................................................... 5
LOCALIZACIÓN ............................................................................................................................... 6
OBJETIVO ......................................................................................................................................... 8
CAPÍTULO 1 ESPECIFICACIONES ........................................................................................... 9
1.2 Especificaciones de fuente de alimentación...................................................................... 9
1.2 Especificaciones de equipo eléctrico utilizado ................................................................ 12
CAPÍTULO 2 SELECION Y CÁLCULOS.................................................................................. 13
2.1 Conductor de alimentación................................................................................................. 13
2.1.1 Cálculo por Método de Ampacidad............................................................................ 13
2.1.2 Cálculo por Método de Caída de Tensión ................................................................ 18
2.1.3 Comprobación de Caída de Tensión ......................................................................... 21
2.1.4 Características del Conductor seleccionado ............................................................ 23
2.2 Canalización ......................................................................................................................... 26
2.2.1 Cálculo de la tubería .................................................................................................... 26
2.3 Equipo de distribución ......................................................................................................... 28
2.3.1 Selección de Equipo de distribución.......................................................................... 28
2.4 Tubería de Conductores de alimentación y Registros eléctricos ................................. 31
2.4.1 Calculo de diámetro de tubería ................................................................................. 31
2.4.2 Selección de registros eléctricos................................................................................ 31
CONCLUSION ................................................................................................................................ 33
ANEXOS .......................................................................................................................................... 34
REFERENCIAS .............................................................................................................................. 41
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INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Índice de Figuras
Figura A - Vista aérea con la ubicación del predio. ............................................................ 6
Figura B – Vista aérea con la ubicación del predio. ........................................................... 7
Figura C - Vista aérea del edificio 700´s ........................................................................... 7
Figura D – Subestación de alimentación ............................................................................ 9
Figura E – Datos de placa del Transformador .................................................................. 10
Figura F - Poste de alimentación ..................................................................................... 11
Figura G – Conductor THW ............................................................................................. 23
Figura H – Tablero Seleccionado ..................................................................................... 29
Figura I – Interruptor General........................................................................................... 30
Figura J – Registro Eléctrico seleccionado ...................................................................... 32
Índice de Tablas
Tabla 1 - Carga instalada en edificio 700´s y consumo total ............................................ 12
Tabla 2 – Total de mm2 .................................................................................................... 27
Tabla 3 – Datos de Tablero Seleccionado ....................................................................... 28
Tabla 4 – Datos de interruptor principal ........................................................................... 30
Tabla 220-34 – Método opcional (Factores de demanda) ................................................ 34
Tabla 250-94 – Conductor de Tierra de Instalaciones de c. a. ......................................... 34
Tabla 310-15(d) – Tipos y designación de los conductores alimentadores ...................... 35
Tabla 310-15 (g) – Factores de Ajuste ............................................................................. 35
Tabla 310-16 – Capacidad de Conducción ...................................................................... 36
Tabla 10-4 – Dimensiones de tubo (Conduit) ................................................................... 37
3
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INSTALACIONES ELÉCTRICAS
INTRODUCCIÓN
El instituto tecnológico de Acapulco cuenta con 8 carreras distintas, dentro de las
cuales se encuentra la carrera de ingeniería en sistemas computacionales. Esta
carrera cuenta con su propio edificio en el cual se imparten clases para los
alumnos de dicha carrera.
Las instalaciones eléctricas con las que cuenta dicho edificio han sido
contempladas para el análisis en este proyecto. La energía eléctrica es
suministrada por una subestación que se encuentra cerca del edificio.
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CRONOGRAMA
ETAPA
1
2
3
4
TIEMPO
11 de Julio
12-13 de Julio
14 de Julio
15 de Julio
ACTIVIDADES
Recopilación de datos generales
(especificaciones de equipo de suministro) y
captación de consumo total del edificio.
Calculo del calibre del cable de alimentación
y canalización.
Calculo de capacidad del tablero y
protecciones.
Revisión del Proyecto.
Entrega del Proyecto.
5
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LOCALIZACIÓN
El Instituto Tecnológico de Acapulco está ubicado en
Avenida Instituto
Tecnológico S/N, Crucero del Cayaco C.P. 39905. Dentro de él se ubica el edificio
700´s, el cual se contemplara para los cálculos que se realicen en este proyecto.
Figura A - Vista aérea con la ubicación del predio.
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Figura B – Vista aérea con la ubicación del predio.
Figura C - Vista aérea del edificio 700´s
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OBJETIVO
El objetivo de este proyecto se calculará el calibre del conductor alimentador del
edificio de las 700´s también conocido como edificio ISC (Ingeniería en Sistemas
Computacionales), así como la selección del tablero y las canalizaciones, por
medio de los diferentes métodos de cálculo que existen.
8
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CAPÍTULO 1 ESPECIFICACIONES
1.2 Especificaciones de fuente de alimentación
El diseño de la subestación es tipo intemperie, el área destinada a la subestación
que alimenta al edificio 700´s al igual que al edificio de centro de cómputo; es de
40 m2, rodeada de un perímetro de 8mx5m de malla ciclónica para evitar el acceso
indebido a dicha subestación, dentro de ese perímetro se encuentra una plancha o
cama de cemento de 3mx6m, la cual sirve de soporte para el transformador, y los
tablero tipo subestación que albergan las cuchillas principales, tipo intemperie.
Figura D – Subestación de alimentación
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CARECTERISTICAS DEL TRANSFORMADOR
Marca: PROLEC
Capacidad: 500 KVA
Conexión: delta-estrella
Voltejes de operación: 13200/220-127 volts
Figura E – Datos de placa del Transformador
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INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Figura F - Poste de alimentación
11
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INSTALACIONES ELÉCTRICAS
1.2 Especificaciones de equipo eléctrico utilizado
Para calcular el consumo total del edificio 700´s o ISC, se analizaron las diferentes
cargas instaladas, los cuales se registraron en la siguiente tabla.
Aulas:
701, 702, 703,
704, 709, 710,
711, 712
Aulas:
707, 713
Aula:
714
Aulas:
705, 706
Sala
audiovisual
Baños
Pasillo planta
baja
Pasillo planta
alta
Oficinas
Edificio 700
Consumo
250 Watts
2x39 Watts
2820 Watts
Aparatos
*Contactos
*Luminarias
*Unidades de aire
acondicionado (Tipo
ventana)
*Contactos
*Luminarias
*Unidades de aire
acondicionado (Tipo
ventana)
*Luminarias
*Unidades de aire
acondicionado (Tipo
ventana)
*Computadoras
*Impresoras
*Contactos
*Luminarias
*Unidades de aire
acondicionado (Mini Split)
*Contactos
*Luminarias
*Unidades de aire
acondicionado (Tipo
ventana)
*Luminarias
*Luminarias
Cantidad
16
48
16
Total
4000 Watts
3744 Watts
45120 Watts
250 Watts
2x39 Watts
2820 Watts
4
6
2
1000 Watts
468 Watts
5640 Watts
2x39 Watts
2820 Watts
3
1
234 Watts
2820 Watts
400 Watts
50 Watts
3
2
1200 Watts
100 Watts
250 Watts
2x39 Watts
2400 Watts
4
12
4
1000 Watts
936 Watts
9600 Watts
250 Watts
2x39 Watts
2820 Watts
5
9
2
1250 Watts
702 Watts
5640 Watts
4x39 Watts
2x39 Watts
8
18
1248 Watts
1404 Watts
*Luminarias
2x39 Watts
14
1092 Watts
*Contactos
*Luminarias
*Unidades de aire
acondicionado (Tipo
ventana)
*Computadoras
*Impresoras
Consumo total
250 Watts
4x39 Watts
2820 Watts
8
23
9
2000 Watts
3588 Watts
25380 Watts
400 Watts
50 Watts
20
20
8000 Watts
1000 Watts
125,166 Watts
Tabla 1 - Carga instalada en edificio 700´s y consumo total
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CAPÍTULO 2 SELECION Y CÁLCULOS
2.1 Conductor de alimentación
2.1.1 Cálculo por Método de Ampacidad
El método de ampacidad se utiliza para calcular el calibre de los conductores de
los alimentadores. Para ello se toma en cuenta el consumo total del edificio 700´s.
CONSUMO TOTAL
125166 WATTS
Datos:
F.P
0.95*
η
0.90
V
220 V
Formulas:
( )(√ )(
)( )
13
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Dónde:
F.P = Factor de potencia
η = Eficiencia
V = Voltaje de fase
P = Consumo total Watts
Sustitución:
(
)(√ )(
)(
)
*Se ha utilizado un factor de potencia mayor al mínimo valor establecido por
Comisión Federal de Electricidad (CFE) (90%).
*Ya que en dentro de la carga total se encuentran unidades de aire acondicionado,
se toma un valor de eficiencia de .90 que es la eficiencia para motores.
14
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CORRIENTE REAL
Para obtener el dato de factor de demanda se consideró el área del edificio delos
700´s
Formulas:
Datos:
Watts
125166
F. P.
0.95
Sustitución:
De acuerdo con la tabla 220-34 de la NOM-001-SEDE-001 se considera el área
del edificio en este caso edificio 700´s
A=20m de ancho X 40m de largo= 800
VA=131753.68
Por lo tanto
Y el factor de demanda es por lo tanto de 75%
15
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Factor de ajuste se determina por medio de la tabla 301-15(g) de la NOM-001SEDE-2005.
De acuerdo a la Tabla 310-13 de la NOM-001-SEDE-2005 el factor de ajuste para
los 4 conductores (debido a que es un sistema trifásico a 4 hilos), se tiene que el
factor de demanda es:
F.A= 80%
De acuerdo a la NOM-001-SEDE-2005 capítulo 310-8 “Para lugares secos y
húmedos los conductores y cables aislados deben ser de los tipos FEP, FEPB,
MTW, RHH, RHW, RHW-2, THHN, THW, THW-LS, THW-2, THHW, THHW-LS,
THHW-2, THWN, THWN-2, TW, XHHW o XHHW-2.”
Por lo tanto se utilizara el conductor THW 90° porque de acuerdo a su
especificación (artículo 410-31).
De la tabla 310-16 de la NOM-001-SEDE-2005 la temperatura ambiente en
Acapulco es en promedio de 35° por lo tanto:
F.CORRECCION= 0.91
16
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(
)(
(
)(
)
)
17
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2.1.2 Cálculo por Método de Caída de Tensión
En la caída de tensión de un conductor, hay tres causas diferentes que influyen en
ésta:
 La distancia
 La corriente que circula a través de el
 El diámetro del conductor
La fórmula que se utilizara es la siguiente:
( √ )( )(
( )
)
Dónde:
%e = Caída de tensión en por ciento
L = Longitud del circuito considerado en metros
I real = Corriente eléctrica en Amperes
Vf = Voltaje entre fases en Voltios
S = Sección transversal del conductor en mm2
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Por medio de este método se calcula la sección transversal del conductor, por lo
tanto la formula queda de la siguiente manera:
( √ )( )(
( )
)
Tenemos los siguientes datos:
L
80 m*
%e
2%*
I real
288.135 A
Vf
220 V
La norma Oficial Mexicana (NOM-SEDE 2005) regula el valor de la caída de
voltaje máximo permitido en porcentaje de la caída de tensión, esto de acuerdo al
Artículo 215-2 b), la cual dice que “Los conductores de alimentadores, tal como
están definidos en el Artículo 100 con un tamaño nominal que evite una caída de
tensión eléctrica superior a 3% en la toma de corriente eléctrica más lejana para
fuerza, calefacción, alumbrado o cualquier combinación de ellas, y en los que la
caída máxima de tensión eléctrica sumada de los circuitos alimentadores y
derivados hasta la salida más lejana no supere 5%, ofrecen una eficacia de
funcionamiento razonable” .
Por lo que se usa 2% para el valor de %e. Así mismo para este proyecto se
consideran 80 m de longitud del cable alimentador considera como dato base.
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Sustitución:
( √ )(
(
)(
)
)( )
De acuerdo con la Tabla 310-16, el calibre del cable alimentador (THW 90°)
Tendrá las siguientes características:
Tamaño o
Designación
mm2
AWG o
90 °C
kcmil
TIPOS: MI, RHH*, RHW-2, THHN*,
THHW*, THHWLS
Cobre
177
350
350
203
400
380
Ya que el dato más próximo es el de 203 mm2, es el que se tomara en cuenta.
20
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2.1.3 Comprobación de Caída de Tensión
De acuerdo al Artículo 215-2 b), la caída de tensión no debe superar el 3%, por lo
que se compraban los datos obtenidos por el método de ampacidad y caída de
tensión referente al valor de la superficie del conductor de alimentación obtenidos.
( √ )( )(
( )
)
Datos:
S por método de Ampacidad
203 mm2
S por método de caída de
tensión
181.477 mm2
L
80 m*
I real
288.135 A
Vf
220 V
21
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Sustitución:
 %e para método por ampacidad
( √ )( )(
(
)(
)
)
 %e para método por caída de tensión
( √ )( )(
(
)(
)
)
Por lo tanto el calibre del conductor de alimentación ser al obtenido por el método
por ampacidad ya que es el que produce menos caída de tensión.
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2.1.4 Características del Conductor seleccionado
Cable THW, THHW/LSS
Aplicación
La excelente característica de flexibilidad que posee el Cable THW-THHW / LS
permite su rápida y fácil instalación en conduits, ductos o charolas, tanto en
ambiente seco o húmedo. La formulación especial del aislamiento le proporciona
excelentes características en condiciones de incienso de manera que bajo
condiciones del mismo, presenta baja emisión de humos oscuros y gases tóxicos,
permitiendo así su instalación en interior de locales en donde hay gran influencia
de personas tales como: hospitales, cines, teatros, almacenes, hoteles, sistemas
de transporte masivos como el metro y ferrocarril, así como en instalaciones
industriales, o en aquellos lugares en donde se requiere máxima seguridad.
Características




600 volts.
Conductor sólido o cableado flexible clases C ó B
THHW/THW-LS Según clasificación NOM-J-10 y NEC 1990
Temperatura de operación 90 C en ambiente seco y 75 C en ambiente
húmedo.
 Aislamiento de PVC resistente a la propagación de incendio y bajo
condiciones del mismo, tiene:
o Baja emisión de humos oscuros y
o Reducida emisión de gases tóxicos.
Figura G – Conductor THW
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Alcance
Esta especificación cubre la construcción de cables THHW / LS con conductor de
cobre, sólido o cableado, con aislamiento de PVC, no propagador de incendio y
bajo condiciones del mismo presenta baja emisión de humos oscuros y gases
tóxicos y corrosivos. Para tensiones de operación hasta de 600 volts. y
temperatura de operación en el conductor de 90 C en ambiente seco 75 C en
ambiente húmedo, clasificado según NOM-J-10 y NEC-90 como THHW/THW-LS.
NORMAS: Las siguientes normas forman parte de esta especificación: NOM-J-10;
NOM-J-93; NOM-J-472; NOM-J-474; ASTM E-662; IEC 754-1; NFC 32-0-070.
Conductor
El conductor es de cobre suave, sólido o cableado concéntrico clase B o C de
acuerdo con las especificaciones ASTM-NB-3 O B-8, dependiendo de la
aplicación.
Aislamiento
El aislamiento es de policloruro de vinilo (PVC) no propagador de incendio y baja
emisión de humos oscuros y gases tóxicos y corrosivos.
Colores
Los colores de línea son, para cables (20 a 8 AWG) y para alambres: negro,
blanco, rojo, azul, amarillo, verde, café y gris. Para cables en calibres del 6 al 1000
KCM en color negro. Bajo pedido especial se podrán surtir en cualquier color.
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Empaque
Cajas de cartón con 100mts. para calibres del 20 al 8 AWG. Rollos de 100 m para
calibres de 6 al 4/0 AWG: Carretes con 500m para calibres de 1/0 al 1000 KCM.
Pruebas
Las pruebas al conductor como producto terminado en sus propiedades físicas y
eléctricas se realizan de acuerdo con las normas mencionadas anteriormente.
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2.2 Canalización
2.2.1 Cálculo de la tubería
Conexión a tierra de los sistemas y equipoeléctricos
Toda instalación eléctrica deberá tener un conductor puesto a tierra y
apropiadamente identificado; los sistemas eléctricos se ponen a tierra por
diferentes razones:
 Limitar tensiones transitorias y de descargas atmosféricas
 Contactos accidentales de líneas
 Estabilizar la tensión a la tierra durante la operación
 Facilitar la operación de las protecciones
Para la determinación del calibre de puesta a tierra se toma como referencia la
NOM-001-SEDE-Articulo 250-94 que dice que “El tamaño nominal del conductor
del electrodo de puesta a tierra de una instalación de c.a. puesta o no puesta a
tierra, no debe ser inferior a lo especificado en la Tabla 250-94.” Con base a la
Tabla 250-94, el valor del calibre de puesta a tierra tiene un tamaño de 53.5 mm2.
EL valor del calibre del neutro se seleccionara dos calibres más que el principal
que el principal provisionalmente mientras se selecciona el interruptor general.
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NUMERO DE
HILOS
CALIBRE
TOTAL EN
3(FASES)
400
202.74
608.22
1(NEUTRO)
4/O
107.20
107.20
1(TIERRA)
1/0
53.5
53.5
-
-
-
768.92
Tabla 2 – Total de mm2
Tabla de diámetro y área de tubo conduit
Diámetro
interior en
pulgadas
Área interior
mm2
Área interior útil
40% de
utilización mm2
½
132.7
53.08
¾
283.5
113.4
1
490.8
196.32
1¼
804.2
321.68
1½
1134.2
453.68
2
2042.8
817.12
De acuerdo con lo anterior, el diámetro de la tubería para el transporte del cable
de alimentación, tendrá un diámetro de 2 pulgadas.
27
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2.3 Equipo de distribución
2.3.1 Selección de Equipo de distribución
Para la selección del tablero, tomamos en cuenta la corriente ya antes calculada
por el método de ampacidad que fue de 395.79 A. A partir de este dato
seleccionamos el tablero.
El tablero seleccionado cuenta con los siguientes datos:
Tablero de alumbrado NQOD a NQ 240 Vca, 48 Vcd
Tablero tipo interruptor principal
3 Fases 4 Hilos
Capacidad
400 A
Numero de Polos
42
Tabla 3 – Datos de Tablero Seleccionado
28
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Figura H – Tablero Seleccionado
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Datos de interruptor general:
Descripción del producto
 3 POLE 400 AMP 600 VCA
 Fabricación SQUARE D
 Tipo de LAL
 3 Polos
 400 A
 600 V
 Peso 16 kg
Tabla 4 – Datos de interruptor principal
Figura I – Interruptor General
30
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2.4 Tubería de Conductores de alimentación y Registros eléctricos
2.4.1 Calculo de diámetro de tubería
De acuerdo a lo establecido en la Normas de Distribución – Construcción - Líneas
Subterráneas - 2.2.3 Baja Tensión – A.9 “Los circuitos de baja tensión deben
instalarse en ductos de PVC, PADC o PAD” de CFE, considerando siempre que
deben respetarse los factores de relleno recomendados en la NOM-001-SEDEArticulo 352-45 y de acuerdo a la Tabla 352-45.
Considerando la utilización del 40% del espacio interior de la tubería, y de acuerdo
lo especificado en la norma, se utilizara una tubería de PAD de 2 pulgadas, la cual
conducirá el conductor alimentador desde la subestación distribuidora hasta el
tablero principal del edificio 700´s.
2.4.2 Selección de registros eléctricos
De acuerdo a lo establecido en las Normas de Distribución – Construcción Líneas Aéreas - 2.2.3 Baja Tensión, el registro eléctrico tendrá las siguientes
características:
Tipo
Dimensiones (cm)
(AxLxH)
Peso (kg)
RBTB1
50x80x65
210
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INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Figura J – Registro Eléctrico seleccionado
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CONCLUSION
En el desarrollo del proyecto el cual consistió en calcular el calibre de los
conductores de alimentación del edificio de los 700´s se tomaron en cuenta las
cargas de consumo de la mayoría de los aparatos eléctricos y luminarias, una
parte se tuvo que estimar puesto que las oficinas del edificio se encontraban
cerradas, después se calculó la carga de cada conductor por el método de
ampacidad y el método de caída de tensión para los cuales se requirió consultar la
norma de secretaria de energía
NOM-001-SEDE-2005, así como también las
NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN - LÍNEAS SUBTERRANEAS,
para localizar las tablas requeridas, también se escogió el tablero adecuado para
el edificio de acuerdo a su consumo de carga y por último el tipo de canalización.
Consideramos que este proyecto nos ayudó a conocer un poco más de lo que se
hace en el ámbito laboral para calcular cargas, voltajes, conductores, etc., también
conocimos los tipos de materiales que se utilizan en una instalación, cuál es su
función y su importancia en dicha instalación.
33
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INSTALACIONES ELÉCTRICAS
ANEXOS
Tabla 220-34 – Método opcional (Factores de demanda)
Tabla 250-94 – Conductor de Tierra de Instalaciones de c. a.
34
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Tabla 310-15(d) – Tipos y designación de los conductores alimentadores
Tabla 310-15 (g) – Factores de Ajuste
35
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Tabla 310-16 – Capacidad de Conducción
36
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Tabla 10-4 – Dimensiones de tubo (Conduit)
37
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Tabla 5 – Catalogo Conductores eléctricos-THW
38
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
INSTALACIONES ELÉCTRICAS
Tabla 6 – Catalogo Tableros de alumbrado NQOD o NQ
39
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40
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REFERENCIAS
NOM-001-SEDE-2005
NORMAS DE DISTRIBUCIÓN – CONSTRUCCIÓN - LÍNEAS SUBTERRANEAS
41