Abril 2013 PROCTER & GAMBLE 1 TEPEJI DEL RIO, HGO. MEMORIA DE CÁLCULO ALIMENTADOR Y PROTECCIÓN PRINCIPAL TABLERO DE DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA ÁREA: CUARTO DE RE-EMPAQUE FECHA: ABRIL - 2013 DISEÑO: AGUSTÍN LÓPEZ PELÁEZ Cédula. 3147631 REVISO: HÉCTOR PALACIOS RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 MEMORIA DE CÁLCULO ALIMENTADOR Y PROTECCIÓN PRINCIPAL PARA EL TABLERO DE DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA CUARTO RE-EMPAQUE. I ) ANTECEDENTES. Para el diseño de la instalación eléctrica y la selección del equipo eléctrico apropiado para instalarse en el interior de una nave (bodega para almacenar materia prima) la cual es un área “NO 2 clasificada”, se toma en cuenta: Los artículos que refieren a áreas NO clasificadas y uso interior de la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas (NOM-001-SEDE-2012). II ) CÁLCULO DEL ALIMENTADOR Y PROTECCION AL TABLERO DE DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA RE-EMPAQUE En la instalación eléctrica del circuito alimentador, se debe considerar lo siguiente: Para los cálculos y selección del calibre de los conductores alimentadores se toma en cuenta: la capacidad de conducción de corriente de los conductores (cálculo por corriente), y la caída de tensión del alimentador (cálculo por caída de tensión). En la elección de los calibres de los conductores se utiliza la tabla 310-17 “Ampacidades permisibles de conductores individuales aislados para tensiones hasta e incluyendo 2000 volts al aire libre, basadas en una temperatura ambiente de 30°C”, de la Norma Oficial Mexicana para Instalaciones Eléctricas (NOM-001-SEDE-2012). Para realizar los cálculos partiremos de: 1) Este tablero de distribución está a 400 Volts CA y la finalidad es cambiarlo a 220 Volts CA. 2) Sus alimentadores actuales son 4 hilos calibre 2/0 AWG, que vienen de la Subestación Eléctrica (SE) de Baby Care 1 (BC1). 3) Se va a instalar un Transformador (TR) de 122.5 KVA en el área de Re-empaque que se va alimentar en el primario a 480 Volts de CA y obtener en el secundario 220/127 Volts CA. 4) Los alimentadores que vienen de la SE BC1, se van a reutilizar para alimentar el (TR). RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 Para realizar cada uno de los cálculos se utilizaron las siguientes fórmulas: a) Cálculo del alimentador por corriente: S I 1.732 x V Donde: 3 I = Corriente nominal a plena carga en Amperes (A). S = Potencia aparente en Volts-amperes (VA). V = Voltaje de operación en Volts (V). √3 = 1.732 b) Cálculo de la caída de tensión para el alimentador: e Donde: 2 x 1.73 x I x L V x St e = Caída de tensión en (%) St = Sección transversal del cobre del conductor en (mm 2). L = Distancia del circuito al tablero de distribución en metros (m). I = Corriente nominal a plena carga en Amperes (A). V = Voltaje de operación en Volts (V). √3 = 1.732 (Para alimentadores Trifásicos) RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 III) DATOS DEL EQUIPO ELÉCTRICO: A) Tablero de distribución ubicado en el cuarto de Re-empaque Cat. NF442L2C Capacidad 250 A, 4 Volts = 600 V Interruptor Principal: 3x150 Amperes B) Transformador a instalar en Re-empaque: Marca: Telsa Capacidad: 122.5 KVA Peso: 445 Kg Volts: 480-220/127 V Partiremos de nuestro cable alimentador existente (que alimentará el primario del TR): Calibre: 2/0 AWG por fase Distancia: 280 m Sección transversal (2/0 AWG) = 67.43 mm2 Capacidad de conducción: 300 Amperes RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 IV ) CÁLCULO DEL ALIMENTADOR Y LA PROTECCION PRINCIPAL. A continuación se muestra cual fue el procedimiento de cálculo para la selección de cada uno de los conductores alimentadores. Conforme a la norma NOM-001, art . 430-24. Varios motores o motor(es) y otra(s) carga(s). Los conductores que suministren energía eléctrica a varios motores o a motores y otras cargas, deben tener una capacidad de conducción de corriente, cuando menos de la suma de las corrientes a plena carga nominales de todos los motores, más un 25% de la corriente nominal del motor de mayor corriente del grupo, más la corriente nominal de las otras cargas determinadas de acuerdo con lo indicado en el Artículo 220 y otras Secciones aplicables. Pero NO tenemos definida la carga a instalar en el cuarto de Re-empaque, pero podemos calcular la capacidad de conducción de nuestros cables alimentadores sin sufrir una sabrecarga y por la distancia considerable que se tiene, presentarse una caída de tensión mayor a lo permitido en la NOM-001 SEDE 2012. CALCULO DE LA CORRIENTE Y CAIDA TENSIÓN EN EL PRIMARIO DEL TRANSFORMADOR: El TR es de 112.5 KVA con alimentación en el primario de 480 Volts CA. I S 1.732 x V 112 . 5 x 103 I 135 .32 A 1.732 x 480 RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV 5 Abril 2013 El alimentador al primario del TR es calibre 2/0 AWG por fase con una sección transversal de 67.43 mm2, conduce 300 Amperes de la NOM-001 SEDE 2012 Tabla 310-15(b)(17), que por conducción SI CUPLE. Con una caída de tensión: e e% 2x 3 xI xL V x St 6 2 x 1.73 x 135.32 A x 280 4.06 % 480 (67.43 mm2 ) Nos da un valor de caída de tensión (4.06 e%) que NO cumple con lo estipulado en la: NOM-001, art. 210-19 Conductores: Tamaño nominal del conductor y capacidad de conducción de corriente mínimos. Nota 4: Los conductores de alimentadores, tal como están definidos en el Artículo 100, con un tamaño nominal que evite una caída de tensión eléctrica superior al 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. Los conductores alimentadores NO se van a reforzar, por lo que se limitará la POTENCIA que podremos conectar al Transformador; la cual se calcula como sigue: De la fórmula de caída de tensión: e% I 2x 3 xI xL V x St St x V x e % 2x 3 xL RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 I 67.43 x 480 x 2.9 96.77 2 x 3 x 280 Amperes En el PDP de la Subestación Eléctrica de Baby Care 1 quedaron instalados fusibles de 150 Amperes y en el desconector de fusibles local, ubicado a un lado del TR en Re-empaque se instalarán fusibles de 110 Amperes. 7 Por lo tanto la Potencia será: S 3 xV x I S 3 x 480 x 96.77 80.45 KVA Ahora calculando la corriente que podremos obtener del secundario del transformador: I S 1.732 x V 80.4 5 x 103 I 211 .13 Amperes 1.732 x 220 El conductor alimentador desde el TR será de 2/0 AWG por fase, el cual conduce 300 Amperes, por la Tabla 310-15(b)(17) de la NOM-001 SEDE 2012. RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 Con una caída de tensión: e e% 2x 3 xI xL V x St 2 x 1.73 x 211.13 A x 44 2.16 % 220 (67.43 mm2 ) 8 Nos da un valor de caída de tensión (2.16 e%) que SI cumple con lo estipulado en la: NOM-001, art. 210-19 Conductores: Tamaño nominal del conductor y capacidad de conducción de corriente mínimos. Nota 4: Los conductores de alimentadores, tal como están definidos en el Artículo 100, con un tamaño nominal que evite una caída de tensión eléctrica superior al 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. CALCULO DE LA PROTECCIÓN DEL ALIMENTADOR: A continuación se muestra cual fue el procedimiento de cálculo para la selección de la protección principal del tablero de distribución de potencia del cuarto de Re-empaque. Conforme a la norma NOM-001, art . 430-61. Disposiciones generales. Las disposiciones de la Parte E especifican los dispositivos destinados a la protección de los conductores de los alimentadores de motores contra sobrecorriente, debida a cortocircuito y falla a tierra. 430-62. Capacidad o ajuste (carga de motores) a) Carga específica. Un circuito alimentador que suministra energía a una carga fija y específica de motores cuyos conductores tienen tamaño nominal basado en 430-24, debe estar provisto de un dispositivo de protección de valor nominal o ajuste no mayor que la capacidad o ajuste del mayor de RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV Abril 2013 los dispositivos de protección de circuitos derivados contra cortocircuito y falla a tierra de cualquiera de los motores del grupo, más la suma de las corrientes a plena carga de los otros motores del grupo (selección basada en la Tabla 430-152 o en 440-22(a) para compresores de motores herméticos refrigerantes). Si dos o más circuitos derivados del grupo poseen dispositivos contra cortocircuitos y fallas a tierra de igual capacidad o ajuste, se considera a uno solo de ellos como el mayor para los cálculos anteriores. Actualmente se tiene instalada una protección trifásica contra corto circuito y de falla a tierra (termomagnético) de una capacidad de 150 Amperes, que nos protege al conductor alimentador que conduce 300 Amperes. RL INSTRUMENTACIÓN SA DE CV 9
