1. demanda de potencia / transformadores

1
1. DEMANDA DE POTENCIA / TRANSFORMADORES
El objeto de este apartado es realizar los cálculos necesarios para determinar los
transformadores a emplear, de acuerdo con las necesidades de consumo de la instalación.
LISTA DE CONSUMIDORES ELÉCTRICOS
1. Consumos de BT
Código
BA01-4G
BA02-4G
BA03-4G
CT01-4G
BB01-4G
BB02-4G
BB03-4G
BB04-4G
BB05-4G
RE1-ML01-4G
RE2-ML01-4G
RE3-ML01-4G
RE4-ML01-4G
RE5-ML01-4G
E01-MAUX-4G
MAUX-4G
RE6-ML01-4G
RE7-ML01-4G
CMM07-4G
VE07-4G
VE08-4G
BB06-4G
VM01-4G
VM02-4G
AR01-4G
EL01-4G
AUX-EL01-4G
AR02-4G
Descripción
Potencia Tensión
(kW)
(V)
cosfå
Accto. Banda dosificadores clínker
Accto. Banda dosificadores yeso
Accto. Banda dosificadora caliza
Acct. Banda transportadora molienda
Accto. Bomba B.P cojinete libre
Accto. Bomba A.P cojinete libre
1,5
0,37
0,37
15
4
5,5
500
500
500
500
500
500
0,86
0,86
0,86
0,8
0,86
0,86
Accto. Bomba B.P cojinete fijo
Accto. Bomba A.P cojinete fijo
Accto. Recirculación filtro
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
15
5,5
0,75
1,46
1,46
1,46
500
500
500
500
500
500
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Accto. Electro-hidraúlico freno zapatas aux. Molino
Accto. Motor auxiliar accto. Molino
Calefacción compartimento estatórico accto. Molino
Calefacción compartimento rotórico accto. Molino
1,46
1,46
0,3
45
0,65
0,2
500
500
500
500
500
500
0,86
0,86
0,86
0,83
0,86
0,86
Panel eléctrico reostato accto. Molino
Accto. Ventilador 1 inyección de agua
Accto. Ventilador 2 inyección de agua
Accto. Bomba agua inyección de agua
Actuador regulador 1 inyección agua
Actuador regulador 2 inyección agua
5,5
1,5
1,5
4
0,08
0,08
380
500
500
500
220
220
...
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
Accto. Ventilador fluidor
Accto motor principal elevador cangilones
Accto motor principal auxiliar cangilones
Accto. Ventilador fluidor
5,5
75
5,5
7,5
500
500
500
500
0,86
0,86
0,86
0,86
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2
BB07-4G
Accto. Bomba lubricación Sepol
1,5
500
0,86
SP01-4G
Accto. Bomba motor Sepol
Accto. Ventilador fluidor
Accto. Esclusa celular filtro m. Molino
Accto. Ventilador filtro mangas molino
Accto. Fluidor filtro mangas Sepol
Accto. Esclusa celular filtro m. Sepol
315
5,5
3
160
2,2
4
500
500
500
500
500
500
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
Accto. Ventilador filtro mangas Sepol
Accto. Polipasto Sepol: motor elevación
Accto. Polipasto Sepol: m. translación
Accto. Polipasto carga bolas: m. Elev.
Accto. Polipasto carga bolas: m. Trans.
Accto. Polipasto molino: m. Elevación
315
10
0,6
4
0,6
20,6
500
500
500
500
500
500
0,84
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
Accto. Polipasto molino: m. Translación
Accto. Polipasto elevador: m. Elevación
Accto. Polipasto elevador: m. Translación
Accto rueda de medidad caud. Coriolis
Accto. Ventilador fluidor
Accto. Ventilador filtro mangas fluidor transp. Cenizas
1,9
6,6
0,6
1,5
4
5,5
500
500
500
500
500
500
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
0,86
5,5
0,144
0,432
17,1
500
400
400
400
0,86
0,8
0,8
0,8
AR03-4G
RC01-4G
VE01-4G
AR04-4G
RC02-4G
VE02-4G
POLP1-SP01-4G
POLP2-SP01-4G
POLP1-ML01-4G
POLP2-ML01-4G
POLP3-ML01-4G
POLP4-ML01-4G
POLP1-EL01-4G
POLP2-EL01-4G
BA04-4G
AR06-4G
VE03-4G
AR07-4G
...
...
...
Accto. Ventilador fluidor del filtro de molino
Alumbrado CT Molino
Alumbrado CT Proceso
Alumbrado Edificio Molienda
2. Consumos de MT
Código
ML01-4G
Descripción
Accto. Motor principal Accto. Molino
Potencia Tensión
(kW)
(V)
4200
6000
cosfõ
0,87
Atendiendo a la previsión de demanda de potencia de la instalación, se ha previsto
una demanda total en baja tensión de 1093 kW trifásicos (cosfË= 0.86 ) y en media tensión
de 4200 kW trifásicos (cosfo = 0.87 ).
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3
Alimentación del Motor del Molino
La potencia aparente correspondiente al motor del molino viene dado por la siguiente
expresión:
S=
P
cosϕ
Donde:
S: potencia aparente del motor
cos ϕ : factor de potencia del motor ( cosfL=0.87 )
P: potencia del motor ( 4200 kW )
Atendiendo a esta expresión se obtiene una potencia:
S = 4828 KVA
De acuerdo con este valor se procede a instalar un transformador de 5.5 MVA, situado
en el C.T Molino, sobredimensionando de este modo el transformador debido al elevado
par de arranque que presenta el motor, evitando de este modo una posible caída de carga en
el transformador durante el proceso de arranque.
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4
Alimentación del motor SEPOL, ventilador SEPOL y ventilador Molino
-
La potencia aparente correspondiente al motor SEPOL viene dado por la
siguiente expresión:
S=
P
cosϕ
Donde:
S: potencia aparente del motor
cos ϕ : factor de potencia del motor ( cosfL=0.86 )
P: potencia del motor ( 315 kW )
Atendiendo a esta expresión se obtiene una potencia:
S = 367 KVA
-
La potencia aparente correspondiente al ventilador filtro mangas SEPOL viene
dado por la siguiente expresión:
S=
P
cosϕ
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5
Donde:
S: potencia aparente del motor
cos ϕ : factor de potencia del motor ( cosf"=0.84 )
P: potencia del motor ( 315 kW )
Atendiendo a esta expresión se obtiene una potencia:
S = 375 KVA
-
La potencia aparente correspondiente al ventilador filtro mangas Molino viene
dado por la siguiente expresión:
S=
P
cosϕ
Donde:
S: potencia aparente del motor
cos ϕ : factor de potencia del motor ( cosf•=0.86 )
P: potencia del motor ( 160 kW )
Atendiendo a esta expresión se obtiene una potencia:
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6
S = 186 KVA
De acuerdo con los valores obtenidos se establece un consumo total de 928 KVA. Se
procede a instalar un transformador de 1250 KVA, situado en el C.T Proceso,
sobredimensionándolo un 20%, de modo que en el proceso de arranque de los motores el
transformador no sufra una caída de carga significativa, con el consiguiente problema en el
arranque de un motor, cuando los otros dos ya están en funcionamiento.
Alimentación del CCM y alumbrado
La potencia aparente correspondiente a todos los motores que parten del CCM viene
dado por la siguiente expresión:
S=
P
cosϕ
Donde:
S: potencia aparente
cos ϕ : factor de potencia de los motores ( cosf· =0.86 )
P: potencia total de los motores ( 280 kW )
Atendiendo a esta expresión se obtiene una potencia:
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7
S = 326 KVA
La potencia aparente correspondiente al alumbrado de toda la instalación viene dado
por la siguiente expresión:
S=
P
cosϕ
Donde:
S: potencia aparente
cos ϕ : factor de potencia ( cosfL=0.8 )
P: potencia total de alumbrado ( 17.7 kW )
Atendiendo a esta expresión se obtiene una potencia:
S = 23 KVA
De acuerdo con los valores obtenidos se establece un consumo total de 349 KVA. Se
procede a instalar un transformador de 800 KVA, situado en el C.T Proceso,
sobredimensionándolo un 80%, de modo que se establece una reserva de potencia ante
posibles ampliaciones en consumos de baja tensión.
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8
2. CENTROS DE TRANSFORMACIÓN
2.1 C.T MOLINO
2.1.1 Intensidad en A.T
La corriente máxima que va a circular por el primario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta primaria de la red en kV (15 kV).
I = 212 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
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9
2.1.2 Intensidad en B.T
La corriente máxima que va a circular por el secundario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta secundaria de la red en kV ( 6.6 kV ).
I = 504 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
2.1.3 Corrientes de cortocircuito
Para realizar los cálculos de las intensidades originadas tras un cortocircuito partimos
de la potencia de cortocircuito trifásica de 500 MVA, dato aportado por la compañía
suministradora.
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10
Intensidad de cortocircuito en el lado de A.T
Para calcular la intensidad de cortocircuito en el lado de alta tensión empleamos la
expresión:
Iccp =
Scc
3 ⋅Up
Donde:
Scc: potencia de cortocircuito trifásica de la red (500 MVA)
Up: tensión primaria de la red en kV (15 kV)
Iccp: corriente de cortocircuito en kA
Obtenemos:
Iccp = 19.2 kA
Intensidad de cortocircuito en el lado de B.T
Para calcular la intensidad de cortocircuito en bornes del secundario del
transformador tenemos en cuenta la tensión de cortocircuito del mismo, cuyo valor es del
8%. En todos los dimensionamientos de los interruptores por intensidad de cortocircuito se
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11
han despreciado las impedancias del cableado interior de los centros de transformación,
debido a la corta distancia de estos.
La corriente de cortocircuito secundaria de un transformador trifásico, viene dado
por la expresión:
Iccs =
100 ⋅P
3 ⋅Ecc ⋅Us
Donde:
P: potencia del transformador en KVA
Ecc: tensión de cortocircuito del transformador en %
Us: tensión secundaria en V (6600 V)
Iccs: corriente de cortocircuito en kA
Obtenemos:
Iccs = 6.3 kA
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12
2.1.4 Batería de Condensadores.
En este apartado se procede a calcular la batería de condensadores necesaria a instalar
en el C.T Molino, para compensar el motor del molino a cosf0=0.98.
De acuerdo con las características de consumo del motor del molino, descritas en el
apartado 1 de este mismo documento, la expresión a emplear para determinar la batería de
condensadores a instalar, es la siguiente:
Qc = 0.9 ⋅Q0 ≈ 0.9 ⋅ 3 ⋅U N ⋅2 ⋅I N ⋅(1 − cosϕ N )
Q0 = 0.9 ⋅ 3 ⋅U ⋅I 0
I 0 ≈ 2 ⋅I N ⋅(1 − cosϕ N )
Donde:
Qc: batería de condensadores a instalar en Var
Un: tensión nominal del motor en V (6000 V)
In: intensidad nominal del motor en A (480 A)
cosf`n: factor de potencia del motor (cosf`n = 0.87)
Obteniéndose un valor de:
Qc = 1200 kVar
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13
La aplicación de esta fórmula tiene por objeto dimensionar la batería de
condensadores de un modo más preciso, que con el método convencional, de modo que en
caso de descarga de la batería a través del motor del molino, este no se ponga en
funcionamiento.
2.2 C.T PROCESO
2.2.1 Intensidad en A.T
Transformador 1250 KVA
La corriente máxima que va a circular por el primario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta primaria de la red en kV (15 kV).
I = 49 A
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14
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
Transformador 800 KVA
La corriente máxima que va a circular por el primario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta primaria de la red en kV (15 kV).
I = 31 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
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15
Transformador 50 KVA
La corriente máxima que va a circular por el primario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta primaria de la red en kV (0.525 kV).
I = 55 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
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16
2.2.2 Intensidad en B.T
Transformador 1250 KVA
La corriente máxima que va a circular por el secundario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta secundaria de la red en kV (0.72 kV).
I = 1003 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
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17
Transformador 800 KVA
La corriente máxima que va a circular por el secundario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta secundaria de la red en kV (0.525 kV).
I = 880 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
Transformador 50 KVA
La corriente máxima que va a circular por el secundario del transformador viene dada por
la siguiente expresión:
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18
I=
S
3 ⋅U
Donde:
S: potencia del transformador en KVA.
U: tensión compuesta secundaria de la red en kV (0.4 kV).
I = 73 A
Los elementos empleados en la protección y seccionamiento de la línea, así como los
elementos de conexión soportan la intensidad permanente a circular por la línea.
2.2.3 Corrientes de cortocircuito
Intensidad de cortocircuito en el lado de A.T
Para calcular la intensidad de cortocircuito en el lado de alta tensión se emplea las
expresiones:
Za =
U2
S cc
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19
R=
L
⋅
S
Donde:
Za: impedancia de la red en A.T
U: tensión compuesta de la red en A.T en kV (15 kV)
Scc: potencia de cortocircuito trifásica de la red (500 MVA)
R: resistencia del cable de unión entre los dos centros de transformación en ?M
?í: resistividad del aluminio 35 ?ím/mm2
S: sección del conductor en mm2
La intensidad de cortocircuito es:
Icc =
Us
Zt
Donde:
Us: tensión simple de la red en el lado de A.T en kV
Zt: impedancia total hasta el punto de cálculo de la Icc
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20
Se obtiene:
Icc = 18.2 kA
Intensidad de cortocircuito en el lado de B.T
Transformador 1250 KVA
Para calcular la intensidad de cortocircuito en bornes del secundario del
transformador tenemos en cuenta la tensión de cortocircuito del mismo, cuyo valor es del
6%. En todos los dimensionamientos de los interruptores por intensidad de cortocircuito se
han despreciado las impedancias del cableado interior de los centros de transformación,
debido a la corta distancia de estos.
La corriente de cortocircuito secundaria de un transformador trifásico, viene dado
por la expresión:
Iccs =
100 ⋅P
3 ⋅Ecc ⋅Us
Donde:
P: Potencia del transformador en KVA
Ecc: tensión de cortocircuito del transformador en %
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21
Us: tensión secundaria en V (720 V)
Iccs: corriente de cortocircuito en kA
Obtenemos:
Iccs = 17.4 kA
Transformador 800 KVA
Para calcular la intensidad de cortocircuito en bornes del secundario del
transformador tenemos en cuenta la tensión de cortocircuito del mismo, cuyo valor es del
6%. En todos los dimensionamientos de los interruptores por intensidad de cortocircuito se
han despreciado las impedancias del cableado interior de los centros de transformación,
debido a la corta distancia de estos.
La corriente de cortocircuito secundaria de un transformador trifásico, viene dado
por la expresión:
Iccs =
100 ⋅P
3 ⋅Ecc ⋅Us
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22
Donde:
P: potencia del transformador en KVA
Ecc: tensión de cortocircuito del transformador en %
Us: tensión secundaria en V (525 V)
Iccs: corriente de cortocircuito en kA
Obtenemos:
Iccs = 14.7 kA
Transformador 50 KVA
Para calcular la intensidad de cortocircuito en bornes del secundario del
transformador tenemos en cuenta la tensión de cortocircuito del mismo, cuyo valor es del
4%. En todos los dimensionamientos de los interruptores por intensidad de cortocircuito se
han despreciado las impedancias del cableado interior de los centros de transformación,
debido a la corta distancia de estos.
La corriente de cortocircuito secundaria de un transformador trifásico, viene dado
por la expresión:
Iccs =
100 ⋅P
3 ⋅Ecc ⋅Us
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23
Donde:
P: potencia del transformador en KVA
Ecc: tensión de cortocircuito del transformador en %
Us: tensión secundaria en V (400 V)
Iccs: corriente de cortocircuito en kA
Obtenemos:
Iccs = 1.8 kA
2.2.4 Batería de Condensadores.
En este apartado se procede a calcular la batería de condensadores necesaria a instalar
en el C.T Proceso, para compensar los consumos de B.T a cosfé=0.98.
De acuerdo con las características de consumos de los motores de baja tensión y
alumbrado, descritas en el apartado 1 de este mismo documento, la expresión a emplear
para determinar la batería de condensadores a instalar, es la siguiente:
Qc = Qa – Q´
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24
Donde:
Qc: potencia reactiva a generar por las baterías para conseguir un cos ϕ = 0,98
Q: potencia reactiva consumida por los consumos de B.T correspondiente a cos ϕ = 0,86
Q´: potencia reactiva consumida por los consumos de B.T correspondiente a un cos ϕ =0,98
Se obtiene:
Qc = 460 kVar
Se procede a instalar una batería de condensadores regulable de 475 kVar.
2.2.5 Protecciones
Las protecciones serán interruptores automáticos magnetotérmicos, siendo la actuación
magnética fija y la térmica regulable. Las características de cada circuito son:
LISTA DE PROTECCIONES DE B.T
CGDBT1
Interruptores
Automáticos
Código
...
SP01-4G
Descripción
Cabecera
Accto. Bomba motor Sepol
Tensión
(V)
In (A)
Icc
(kA)
690
690
1250
400
20
20
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25
VE02-4G
Accto. Ventilador filtro mangas Sepol
690
630
20
VE01-4G
Accto. Ventilador filtro mangas molino
690
320
20
CGDBT2
Código
...
...
...
...
Interruptores
Automáticos
Descripción
Cabecera
Protección entrada CCM
Protección primario transformador de 50 KVA
Protección batería de condensadores 475 kVar
Tensión
(V)
In (A)
Icc
(kA)
690
690
690
690
1250
320
160
630
25
25
15
25
CCM
Código
BA01-4G
BA02-4G
BA03-4G
CT01-4G
BB01-4G
BB02-4G
BB03-4G
BB04-4G
BB05-4G
RE1-ML01-4G
RE2-ML01-4G
RE3-ML01-4G
RE4-ML01-4G
RE5-ML01-4G
E01-MAUX-4G
MAUX-4G
RE6-ML01-4G
RE7-ML01-4G
VE07-4G
VE08-4G
BB06-4G
Interruptores
Automáticos
Descripción
Tensión
(V)
In (A)
Icc
(kA)
Accto. Banda dosificadores clínker
Accto. Banda dosificadores yeso
Accto. Banda dosificadora caliza
Acct. Banda transportadora molienda
690
690
690
690
80
80
80
80
50
50
50
50
Accto. Bomba B.P cojinete libre
Accto. Bomba A.P cojinete libre
Accto. Bomba B.P cojinete fijo
Accto. Bomba A.P cojinete fijo
Accto. Recirculación filtro
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
690
690
690
690
690
690
80
80
80
80
80
80
50
50
50
50
50
50
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Calefacción aceite cojinetes y reductor del molino
Accto. Electro-hidraúlico freno zapatas aux.
Molino
Accto. Motor auxiliar accto. Molino
Calefacción compartimento estatórico accto.
Molino
Calefacción compartimento rotórico accto. Molino
Accto. Ventilador 1 inyección de agua
690
690
690
690
690
80
80
80
80
80
50
50
50
50
50
690
690
80
80
50
50
690
690
80
80
50
50
Accto. Ventilador 2 inyección de agua
Accto. Bomba agua inyección de agua
690
690
80
80
50
50
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26
AR01-4G
Accto. Ventilador fluidor
690
80
50
EL01-4G
Accto motor principal elevador cangilones
Accto motor principal auxiliar cangilones
Accto. Ventilador fluidor
Accto. Bomba lubricación Sepol
Accto. Ventilador fluidor
Accto. Esclusa celular filtro m. Molino
690
690
690
690
690
690
160
80
80
80
80
80
25
50
50
50
50
50
Accto. Fluidor filtro mangas Sepol
Accto. Esclusa celular filtro m. Sepol
Accto. Polipasto Sepol: motor elevación
Accto. Polipasto Sepol: m. translación
Accto. Polipasto carga bolas: m. Elev.
Accto. Polipasto carga bolas: m. Trans.
690
690
690
690
690
690
80
80
80
80
80
80
50
50
50
50
50
50
Accto. Polipasto molino: m. Elevación
Accto. Polipasto molino: m. Translación
Accto. Polipasto elevador: m. Elevación
Accto. Polipasto elevador: m. Translación
Accto rueda de medidad caud. Coriolis
Accto. Ventilador fluidor
690
690
690
690
690
690
80
80
80
80
80
80
50
50
50
50
50
50
Accto. Ventilador filtro mangas fluidor tpte.
Cenizas
Accto. Ventilador fluidor del filtro de molino
690
80
50
690
80
50
AUX-EL01-4G
AR02-4G
BB07-4G
AR03-4G
RC01-4G
AR04-4G
RC02-4G
POLP1-SP01-4G
POLP2-SP01-4G
POLP1-ML01-4G
POLP2-ML01-4G
POLP3-ML01-4G
POLP4-ML01-4G
POLP1-EL01-4G
POLP2-EL01-4G
BA04-4G
AR06-4G
VE03-4G
AR07-4G
Cuadro de Alumbrado
Código
Interruptores
Automáticos
Tensión
(V)
In (A)
Icc
(kA)
VM01-4G
Cabecera
Alumbrado CT Molino
Alumbrado CT Proceso
Alumbrado Edificio Molienda
Panel eléctrico reostato accto. Molino
Actuador regulador 1 inyección agua
500
500
500
500
500
500
125
125
125
125
125
125
16
16
16
16
16
16
VM02-4G
Actuador regulador 2 inyección agua
500
125
16
...
...
...
...
CMM07-4G
Descripción
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27
3. CABLES DE M.T / B.T
3.1 Cables
En este apartado, se procede a determinar los cables que van a ser empleados en toda la
instalación. A continuación se detalla el cálculo de la sección de un cable de M.T y B.T,
considerando la intensidad máxima admisible, caída de tensión y corriente de cortocircuito.
Posteriormente se incluyen el resto de cables de la instalación, en los que se han aplicado
los criterios anteriormente señalados.
Cable de M.T ( Unión entre C.T´s )
La intensidad máxima a transportar por este cable es 81 A y la intensidad de cortocircuito
máxima que puede llegar a aparecer en este punto es de 19.2 kA.
De acuerdo con esto, se procede a un cable Al 12/20 Kv, aislado en XLPE, de
características 3x(1x240 mm2) de sección. Se comprueba el cumplimiento por densidad de
corriente e intensidad de cortocircuito.
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28
Intensidad máxima admisible
Se tendrá en cuenta a la hora de calcular la intensidad máxima admisible por el conductor
empleado, los siguientes factores de corrección:
Temperatura del terreno 25 ºC:
1
Resistividad térmica del terreno:
1 K.m/W
De acuerdo con las características del cable, este aguanta una intensidad máxima
enterrado de 550 A, valor muy superior a los 81 A que pueden llegar a circular por la línea.
Intensidad de cortocircuito
La intensidad de corriente de cortocircuito admisible en los conductores se calcula en
función de la temperatura máxima de servicio permanente (90ºC) y de la de cortocircuito
(250ºC), considerando como temperatura inicial la de servicio permanente y como
temperatura final la de cortocircuito.
Para el cálculo de la intensidad de cortocircuito máxima soportada por el conductor, se
tiene en cuenta la fórmula:
I t=KS
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29
Donde:
I: intensidad de cortocircuito admisible por el cable, A.
t: duración del cortocircuito (1 s).
K: coeficiente que depende de la naturaleza del conductor y de sus temperaturas
al
inicio y al final del cortocircuito. Para este caso K= 93, por ser aluminio.
S: sección del conductor, mm2.
Sustituyendo obtenemos, que la intensidad de cortocircuito admisible por el cable es:
Icc = 22.3 kA > 19.2 kA
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30
Cable de B.T ( ventilador filtro mangas Molino )
La intensidad máxima de este circuito es de 283 A ( se ha sobredimensionado un 25% ) y
la intensidad de cortocircuito de 17.4 KA.
De acuerdo con esto, se procede a instalar un cable de Cu 0,6/1 Kv, aislado en XLPE de
características 3x(1x150 mm2) de sección. Se comprueba el cumplimiento por densidad de
corriente, intensidad de cortocircuito y caída de tensión.
Intensidad máxima admisible
Se tendrá en cuenta a la hora de calcular la intensidad máxima admisible por el conductor
empleado, los siguientes factores de corrección:
Agrupación de 5 ternas:
0,75
Temperatura ambiente 40 ºC:
1
Teniendo en cuenta dichos factores, el conductor empleado soporta una intensidad
máxima de 289 A, superior a la máxima que puede llegar a circular por fase.
Intensidad de cortocircuito
Para el cálculo de la intensidad de cortocircuito máxima soportada por el conductor, se
tiene en cuenta la misma fórmula empleada hasta ahora:
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31
I t=KS
Donde:
I: intensidad de cortocircuito admisible por el cable, A.
t: duración del cortocircuito (1 s).
K: coeficiente que depende de la naturaleza del conductor y de sus temperaturas
al
inicio y al final del cortocircuito. Para este caso K= 142, por ser cobre.
S: sección del conductor, mm2.
Sustituyendo obtenemos, que la intensidad de cortocircuito admisible por el cable es:
I= 21.3 kA > 17.4 kA
Caída de tensión
Se establece un 6.5% de la tensión de alimentación como máximo de caída de tensión.
La caída de tensión se determina con la siguiente expresión:
e=
P ⋅L
γ ⋅S ⋅U
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32
Donde:
P: potencia a transportar por la línea (160 kW)
e: caída de tensión de la línea en V
L: longitud de la línea en m (28 m)
?Y
: conductividad del cobre (56 ?Ym/mm2)
S: sección del conductor en mm2
U: tensión del motor (500 V)
Obteniéndose:
e = 1V < 32.5 V
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33
3.2 Determinación diámetro de tubos
Los cables de unión entre centros de transformación y parte del trazado del cable del motor
del molino se instalará en canalización entubada, tal y como se describe en la MEMORIA..
Según se establece en el capítulo 21, tabla 9 de las Instrucciones Técnicas Complementarias
del RBT, para un número inferior a 6 conductores unipolares por tubo, siendo cada conductor
unipolar de 240 mm2, se establece el empleo de tubos de diámetro exterior 240 mm para el
caso del cable de unión entre C.T´s. Para el caso del cable del motor del molino se establece
el empleo de tubos de diámetro exterior de 160 mm.
3.3 Bandejas
Las dimensiones de las bandejas empleadas para la distribución de los cables por el
interior del edificio de molienda, se especifican en los planos de caminos de cables, planos nº
6, 7, 8, 9.
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34
4. RED DE TIERRAS
4.1 Centros de Transformación
En este apartado se procede a calcular el máximo valor de las tensiones de paso y
contacto a las que puede quedar sometida una persona que se encuentre en el centro de
transformación, para ello se ha tenido en cuenta lo especificado en el apartado 1.1 del MIE
RAT 13.
1.- Resistencia de puesta a tierra
La resistencia máxima de la puesta a tierra de protección del centro de transformación
se calcula con la fórmula:
Id ⋅Rt ≤ Vbt
Donde:
Id: Intensidad máxima de defecto a tierra en el centro considerado (se considera 600A)
Rt: Resistencia de la puesta a tierra de protección, ohm
Vbt: Nivel de aislamiento de la instalación de baja tensión, (10 kV).
Según esto la resistencia total de la puesta a tierra preliminar será:
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35
Rt= 16.7 Ω
El valor unitario de la puesta a tierra es:
Kr ≤
Rt
Donde:
Kr: Coeficiente Kr del electrodo.
Rt: Resistencia de la puesta a tierra de protección, ohm
: Resistividad del terreno en Ω ⋅m , (250 Ω ⋅m ).
Kr ≤ 0,067
De acuerdo con el método de calculo incluido en las normas UNESA, y lo
anteriormente calculado se escoge el sistema de puesta a tierra tal que Kr ≤ al valor
calculado, de este modo se conseguirá valores de resistencia más bajos, con las consiguientes
disminuciones de las tensiones de paso y contacto. Según esto, el parámetro característico de
los electrodos de puesta a tierra para una configuración de ocho picas de 2m de longitud y 14
mm de diámetro, distribuidas en los vértices de un rectángulo de 8x4 m y enterradas a una
profundidad de 0,5 m, es el siguiente:
Kr = 0,057
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36
Considerando una resistividad del terreno de 250 O·.m; la resistencia de tierra será
14.3Oà.
Rt = Kr ⋅ = 0,057·250 = 14.3 Ω
2.- Intensidad de defecto a tierra
De acuerdo con el dato aportado por la compañía suministradora, se ha considerado
una intensidad de defecto máxima de 600 A.
3.- Tensiones de paso, defecto y acceso
El cálculo de las tensiones de paso, y acceso que van a presentarse en la instalación, se
realizará atendiendo a los parámetros característicos incluidos en las Normas UNESA. Puesto
que ambos centros de transformación están rodeados por una malla conectada al electrodo de
tierra, la Vp (acc) será igual al valor de la tensión máxima de contacto. Por otro lado no es
preciso calcular la tensión de contacto en el exterior de la instalación ya que serán
prácticamente cero , debido a las medidas de seguridad adicionales.
La tensión de defecto vendrá dada por:
Vd = Rt ⋅Id
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37
Vd= 8550 V
Los parámetros de característicos del sistema de puesta a tierra son :
Kp = 0,0124
Kc = Kp (acc) = 0,0374
La expresión siguiente da el valor de las tensiones en función de los parámetros
descritos:
V p = K p Id
V p (acc) = K p (acc) I d
Los cálculos se van a llevar a cabo considerando la tensión de la línea de 15 kV, por
ser en este caso mayor la corriente de defecto.
Vp = 0,0124 ⋅600 ⋅250 = 1860V
Vp ( acc) = 0,0374 ⋅600 ⋅250 = 5610V
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38
4.- Tensiones máximas admisibles
De acuerdo con MIE-RAT 13 las tensiones de paso, y acceso máximas admisibles
vendrán definidas por la siguientes expresiones:
V p=
10 K
V p (acc) =
t
n
(1 +
10 K
t
n
6
)
1.000
(1 +
3 +3 ′
)
1.000
Siendo:
Vp: Tensión de paso, V.
Vp (acc): Tensión de acceso, V.
?Â
: Resistividad del terreno, 250 OÂ
m.
?': Resistividad del hormigón de la cimentación, 3.000 Om.
El valor de K y n viene en función del tiempo de actuación de las protecciones, en este
caso 1s, por lo que K toma un valor de 78,5 y n de 0,18 según el Reglamento.
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39
Vp =
Vp ( acc) =
10 ⋅78,5  6 ⋅250 
⋅1 +
 = 1962.5V
10,18
 1000 
10 ⋅78,5  3 ⋅250 + 3 ⋅3000 
⋅1 +
 = 8439V
10 ,18
1000


Como se puede observar estos valores son superiores a los hallados con anterioridad,
por lo tanto la instalación de puesta a tierra cumple con la Instrucción Técnica MIE-RAT 13.
Tensión de paso:
Vp = 1860 < 1962.5 V
Tensión de paso en el acceso al centro:
Vp(acc) = 5610 V < 8439 V
Tensión de defecto:
Vd = 8550 V < 10000 V
5.- Puesta a tierra del neutro del transformador
Se establece un valor máximo de la resistencia de puesta a tierra inferior a 37 ?B.
Según esto, el parámetro característico de los electrodos de puesta a tierra para una
configuración de dos picas en hilera de 4 m de longitud y 14 mm de diámetro, separadas 6 m
y enterradas a una profundidad de 0,5 m, es el siguiente:
Kr = 0,113
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40
Por lo que:
Rt = K r ⋅ = 0.113 ⋅250 = 28Ω
6.- Separación de la toma de tierra para el neutro del transformador
Con el fin de evitar tensiones elevadas que puedan afectar a las instalaciones por
causas de transferencia de tensiones de un sistema de puesta a tierra a otro, se dispone toma de
tierra separada para el neutro del transformador ya que la tensión de defecto es mayor a 1000
V . La separación mínima D entre electrodos de tierras de herrajes y neutro es:
D≥
⋅Id
= 24m
2000 ⋅π
La puesta a tierra del neutro se dispondrá a 30 m.
7.- Justificación de las líneas de tierra
Los conductores empleados en las líneas de tierra serán de cobre de 50 mm2 de
sección; la corriente que va a circular por el conductor en caso de defecto es 600 A en el peor
de los casos -correspondiente con una tensión de servicio de 15 kV-.
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41
Por densidad de corriente: La máxima densidad de corriente admisible en un
conductor de Cu, de acuerdo con MIE-RAT 13 es de 160A/mm2; valor muy superior al que
realmente se tendrá en la instalación.
δ=
Id 600
=
= 12 A / mm 2
S
50
Por calentamiento: De acuerdo con MIE-RAT 13, se admite una elevación de
temperatura no superior a 200°C.
Considerando esta limitación, la línea de tierra debe tener una sección mínima
de:
S≥
I
α
t
∆θ
Siendo:
S: Sección del conductor, mm2.
I: Intensidad de falta, A.
t: Tiempo de duración del defecto, s.
ab:Constante de valor 13 para el cobre.
?ç': Calentamiento admisible, °C.
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42
S=
500
1
⋅
= 2.72mm 2
13
250
Para el C.T Proceso se dispone lo mismo que lo calculado para el C.T Molino. En
este caso por las mayores dimensiones del centro de transformación, el mallado será de
dimensiones 17x12 m, por lo que se tiene la seguridad de que si para el caso anterior los
valores máximos admisibles de tensión se cumplían, este último cumple las condiciones
establecidas en el MIE-RAT 13 con mayor razón, pues al ser de mayores dimensiones,
presentará una menor resistencia de puesta a tierra y una mejor disipación de las corrientes
de defecto.
4.2 Edificio Molienda
Se establece una resistencia de puesta a tierra máxima de 80 ?{.
El anillo exterior se unirá a dos picas dispuestas en hilera de 2 m de longitud y 14 mm
de diámetro, separadas 15 m y enterradas a una profundidad de 0,5 m. El coeficiente del
electrodo para esta disposición es el siguiente:
Kr = 0,213
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43
Por lo que:
Rt = K r ⋅ = 0.213 ⋅250 = 53Ω
4.3 Pararrayos
Se dispondrá de un pararrayos para proteger la instalación en caso de descarga
atmosférica tipo rayo. El terminal aéreo del pararrayos debe de superar como mínimo dos
metros la máxima cota de la estructura a proteger.
Atendiendo a las características del edificio de moliendo, se procede a la instalación de
un pararrayos tipo, Dat-Controller plus DC+60, con una altura de mástil de 6 m, el cual
proporciona un radio de protección de 97 m.
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44
5. ALUMBRADO
El cálculo se ha realizado con la ayuda del programa informático Indalux y
siguiendo las recomendaciones para el alumbrado de centros de transformación e
instalaciones interiores.
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45
Madrid, Junio 2005
Fdo: Guillermo Ramírez Martínez
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