viernes, 6 de enero de 2012

PEQUEÑO TALLER - CÁLCULO ELÉCTRICO.

Se pretende calcular una instalación eléctrica para un pequeño taller.
El cual necesita 3 circuitos para alimentar a todos los receptores eléctricos previstos en él, un torno de 5 CV (motor), el alumbrado general, compuesto por luminarias fluorescentes con una potencia total de 500 W, y las tomas de corriente distribuidas por toda la nave, con una previsión de 3500 W. Cada circuito tendrá protecciones totalmente independientes, tanto térmica como diferencial.



1º) Para diseñar la instalación, basta pinchar en la paleta de herramientas el tipo de Línea Motor  e insertarla aguas abajo y a la izquierda de la derivación individual (última línea de las que aparecen por defecto en el gráfico). Esta línea representa el circuito de alimentación al torno.




    Pinchando sobre la Flecha de Selección  se vuelve al estado anterior, desactivándose la opción de inserción de líneas tipo motor en el esquema unifilar. En este momento se puede hacer un "zoom todo"  con el fin de obtener una mejor visión global de todo el esquema.

Una vez definida la primera línea, basta pinchar el tipo de Línea Alumbrado  en la paleta de herramientas e insertar una de ellas a la derecha de la línea motor ya introducida, aproximadamente bajo la derivación individual. Esta línea representa el circuito para alumbrado general del taller.

    A continuación se vuelve a pinchar en la paleta de herramientas, en este caso el tipo de línea Otros Usos , con el fin de ubicarla a la derecha de la línea de alumbrado introducida. Esta línea representa el circuito de tomas de corriente distribuidas por toda la nave. Para desactivar la opción de inserción de líneas tipo otros usos, basta pinchar en la paleta de herramienta la flecha de selección, volviendo al estado inicial de trabajo.

Si el esquema unifilar no queda a gusto del usuario, las opciones "mover línea"  y "mover bloque"  permiten desplazar líneas independientes o bloques completos de ellas hasta el lugar deseado por el usuario.

2º) Una vez diseñado el esquema unifilar, se pasa a la fase de introducción de datos y parámetros de cada línea. Haciendo doble clic sobre la línea motor, insertada en el esquema, se presenta la ventana de definición de esa línea. En "denominación" se puede introducir "TORNO", en "potencia motor principal" 5 CV y en "longitud de cálculo" 25 m, pues supongamos que son estas las características del circuito eléctrico.

A continuación se pincha una sola vez sobre la línea de alumbrado y se accede a su ventana particular. Se denomina como "ALUMBRADO GENERAL", "potencia tubos de descarga" 500 W (alumbrado por fluorescentes) y "longitud de cálculo" 20 m. Al llevar este tipo de línea, por defecto, solamente protección térmica, se debe pinchar en la opción protecciones y seleccionar un int. diferencial de 30 mA de sensibilidad. Se acepta para validar este hecho. Supongamos que el resto de datos y parámetros son adecuados.

Para acceder a la ventana de datos y parámetros de la tercera línea, basta pinchar sobre ella y denominarla como "TOMAS CORRIENTE". En "potencia otros usos" se introducen 3.5 kW, "longitud" 30 m y se elige, además de la protección térmica que existe por defecto, protección por interruptor diferencial de 30 mA de sensibilidad.

    En este momento se puede cerrar la ventana de datos y parámetros, haciendo doble clic en su parte superior izquierda, en el icono definido para esta función. Con un "redibuja"  se muestra el esquema en su estado definitivo. Se observa que se encuentran definidas las 3 líneas de la instalación, con datos y parámetros acordes a las necesidades.

Por último, antes de calcular el proyecto, se han de definir las instalaciones de enlace (derivación individual, línea repartidora y acometida) o desactivarlas si no se quieren calcular. La derivación individual es la línea que une el cuadro general de mando y protección con el equipo de medida, la línea repartidora une dicho equipo con la caja general de protección "CGP", y la acometida es la línea que va desde el punto de enganche con la red de la compañía suministradora hasta dicha caja de protección del abonado.

 La ventana de introducción de datos y parámetros de la derivación individual se muestra haciendo doble clic sobre ella o pinchando en la paleta de herramientas dicha opción . Una vez activada la ventana, se introduce en "longitud de cálculo" 10 m, dejándose el resto de datos y parámetros por defecto, pues supongamos que son acordes con el proyecto.



HAY QUE INSERTAR EL LIMITADOR DE SOBRETENSIONES 



A continuación se llama la ventana de datos y parámetros de la línea repartidora, pinchando sobre ella o la opción  en la paleta de herramientas. Se introduce la longitud, 0.5 m por ejemplo.


Por último se accede a la ventana de la acometida, pinchando en la paleta dicha opción . La longitud se define en 20 m, y se deja el resto de datos y parámetros por defecto, pues supongamos que son válidos y acordes a la instalación. Se cierra la ventana de datos y parámetros y se muestra el esquema unifilar completo.

 


  En este preciso momento, una vez diseñado el esquema y definidas todas las líneas que lo componen, se procede al cálculo del proyecto, pinchando esta opción en la botonera .

    Con un "zoom ventana"  se pueden observar con mayor nitidez los resultados reflejados en el esquema unifilar. Con un zoom todo se vuelve al visualizar el esquema completo.

    Para analizar con mayor minuciosidad los resultados obtenidos en cada línea, basta pinchar el botón derecho del ratón y elegir la opción "Ventana de Resultados", pues se muestra el análisis exhaustivo de la línea activa (reflejada en azul en el esquema). Se puede pasar de una a otra sólo con con pinchar la línea deseada.



Para salvar el proyecto, basta pinchar el icono activo de esta función en la botonera .

En el menú de Resultados se puede observar toda la justificación y medición del proyecto.

CUADRO GENERAL DE MANDO Y PROTECCION


Fórmulas

Emplearemos las siguientes:
Sistema Trifásico
I = Pc / 1,732 x U x Cosj  x R = amp (A)
e = (L x Pc / k x U x n x S x R) + (L x Pc x Xu x Senj / 1000 x U x n x R x Cosj) = voltios (V)
Sistema Monofásico:
I = Pc / U x Cosj x R = amp (A)
e = (2 x L x Pc / k x U x n x S x R) + (2 x L x Pc x Xu x Senj / 1000 x U x n x R x Cosj) = voltios (V)
En donde:
Pc = Potencia de Cálculo en Watios.
L = Longitud de Cálculo en metros.
e = Caída de tensión en Voltios.
K = Conductividad.
I = Intensidad en Amperios.
U = Tensión de Servicio en Voltios (Trifásica ó Monofásica).
S = Sección del conductor en mm².
Cos j = Coseno de fi. Factor de potencia.
R = Rendimiento. (Para líneas motor).
n = Nº de conductores por fase.
Xu = Reactancia por unidad de longitud en mW/m.

Fórmula Conductividad Eléctrica

K = 1/r
r = r20[1+a (T-20)]
T = T0 + [(Tmax-T0) (I/Imax)²]

Siendo,
K = Conductividad del conductor a la temperatura T.
r = Resistividad del conductor a la temperatura T.
r20 = Resistividad del conductor a 20ºC.
    Cu = 0.018
    Al = 0.029
a = Coeficiente de temperatura:
    Cu = 0.00392
    Al = 0.00403
T = Temperatura del conductor (ºC).
T0 = Temperatura ambiente (ºC):
    Cables enterrados = 25ºC
    Cables al aire = 40ºC
Tmax = Temperatura máxima admisible del conductor (ºC):
    XLPE, EPR = 90ºC
    PVC = 70ºC
I = Intensidad prevista por el conductor (A).
Imax = Intensidad máxima admisible del conductor (A).


DEMANDA DE POTENCIAS

A continuación vamos a exponer y detallar la demanda de potencias de fuerza motriz y de alumbrado.

TORNO                        3680 W
ALUMBRADO GENERAL             500 W
TOMAS DE CORRIENTE           3500 W
    TOTAL....         7680 W


Cálculo de la ACOMETIDA

- Tensión de servicio:  400 V.
- Canalización: Enterrados Bajo Tubo (R.Subt)
- Longitud: 20 m; Cos j: 0.8; Xu(mW/m): 0;
- Potencia a instalar: 7680 W.
- Potencia de cálculo:  (Según ITC-BT-47 y ITC-BT-44):
3680x1.25+4400=9000 W.(Coef. de Simult.: 1 )

I=9000/1,732x400x0.8=16.24 A.
Se eligen conductores Unipolares 4x16mm²Al
Aislamiento, Nivel Aislamiento: XLPE, 0.6/1 kV
I.ad. a 25°C (Fc=0.8)  77.6 A. según ITC-BT-07
D. tubo: 63mm.

Caída de tensión:
Temperatura cable (ºC): 27.85
e(parcial)=20x9000/33.43x400x16=0.84 V.=0.21 %
e(total)=0.21% ADMIS (2% MAX.)


Cálculo de la LINEA GENERAL DE ALIMENTACION

- Tensión de servicio:  400 V.
- Canalización: B-Unip.Tubos Superf.o Emp.Obra
- Longitud: 0.5 m; Cos j: 0.8; Xu(mW/m): 0;
- Potencia a instalar: 7680 W.
- Potencia de cálculo:  (Según ITC-BT-47 y ITC-BT-44):
3680x1.25+4400=9000 W.(Coef. de Simult.: 1 )

I=9000/1,732x400x0.8=16.24 A.
Se eligen conductores Unipolares 4x10+TTx10mm²Cu
Aislamiento, Nivel Aislamiento: RZ1-K(AS) - No propagador incendio y emisión humos y opacidad reducida -
I.ad. a 40°C (Fc=1)  60 A. según ITC-BT-19
D. tubo: 75mm.

Caída de tensión:
Temperatura cable (ºC): 43.66
e(parcial)=0.5x9000/50.84x400x10=0.02 V.=0.01 %
e(total)=0.01% ADMIS (4.5% MAX.)

Prot. Térmica:
Fusibles Int. 25 A.

Cálculo de la DERIVACION INDIVIDUAL

- Tensión de servicio:  400 V.
- Canalización: B-Unip.Tubos Superf.o Emp.Obra
- Longitud: 10 m; Cos j: 0.8; Xu(mW/m): 0;
- Potencia a instalar: 7680 W.
- Potencia de cálculo:  (Según ITC-BT-47 y ITC-BT-44):
3680x1.25+4400=9000 W.(Coef. de Simult.: 1 )

I=9000/1,732x400x0.8=16.24 A.
Se eligen conductores Unipolares 4x6+TTx6mm²Cu
Aislamiento, Nivel Aislamiento: RZ1-K(AS) - No propagador incendio y emisión humos y opacidad reducida -
I.ad. a 40°C (Fc=1)  44 A. según ITC-BT-19
D. tubo: 50mm.

Caída de tensión:
Temperatura cable (ºC): 46.81
e(parcial)=10x9000/50.27x400x6=0.75 V.=0.19 %
e(total)=0.19% ADMIS (4.5% MAX.)

Prot. Térmica:
I. Mag. Tetrapolar Int. 25 A.

Cálculo de la Línea: TORNO

- Tensión de servicio:  400 V.
- Canalización: B-Unip.Tubos Superf.o Emp.Obra
- Longitud: 25 m; Cos j: 0.8; Xu(mW/m): 0; R: 1
- Potencia a instalar: 3680 W.
- Potencia de cálculo:  (Según ITC-BT-47):
3680x1.25=4600 W.

I=4600/1,732x400x0.8x1=8.3 A.
Se eligen conductores Unipolares 4x2.5+TTx2.5mm²Cu
Aislamiento, Nivel Aislamiento: PVC, 450/750 V
I.ad. a 40°C (Fc=1)  18.5 A. según ITC-BT-19
D. tubo: 20mm.

Caída de tensión:
Temperatura cable (ºC): 46.04
e(parcial)=25x4600/50.41x400x2.5x1=2.28 V.=0.57 %
e(total)=0.76% ADMIS (6.5% MAX.)

Prot. Térmica:
I. Mag. Tetrapolar Int. 16 A.
Protección diferencial:
Inter. Dif. Tetrapolar Int.: 25 A. Sens. Int.: 30 mA.

Cálculo de la Línea: ALUMBRADO GENERAL

- Tensión de servicio:  230 V.
- Canalización: B-Unip.Tubos Superf.o Emp.Obra
- Longitud: 20 m; Cos j: 1; Xu(mW/m): 0;
- Potencia a instalar: 500 W.
- Potencia de cálculo:  (Según ITC-BT-44):
500x1.8=900 W.

I=900/230x1=3.91 A.
Se eligen conductores Unipolares 2x1.5+TTx1.5mm²Cu
Aislamiento, Nivel Aislamiento: PVC, 450/750 V
I.ad. a 40°C (Fc=1)  15 A. según ITC-BT-19
D. tubo: 16mm.

Caída de tensión:
Temperatura cable (ºC): 42.04
e(parcial)=2x20x900/51.14x230x1.5=2.04 V.=0.89 %
e(total)=1.08% ADMIS (4.5% MAX.)

Prot. Térmica:
I. Mag. Bipolar Int. 10 A.
Protección diferencial:
Inter. Dif. Bipolar Int.: 25 A. Sens. Int.: 30 mA.

Cálculo de la Línea: TOMAS DE CORRIENTE

- Tensión de servicio:  230 V.
- Canalización: B-Unip.Tubos Superf.o Emp.Obra
- Longitud: 30 m; Cos j: 0.8; Xu(mW/m): 0;
- Potencia a instalar: 3500 W.
- Potencia de cálculo: 3500 W.

I=3500/230x0.8=19.02 A.
Se eligen conductores Unipolares 2x2.5+TTx2.5mm²Cu
Aislamiento, Nivel Aislamiento: PVC, 450/750 V
I.ad. a 40°C (Fc=1)  21 A. según ITC-BT-19
D. tubo: 20mm.

Caída de tensión:
Temperatura cable (ºC): 64.61
e(parcial)=2x30x3500/47.29x230x2.5=7.72 V.=3.36 %
e(total)=3.55% ADMIS (6.5% MAX.)

Prot. Térmica:
I. Mag. Bipolar Int. 20 A.
Protección diferencial:
Inter. Dif. Bipolar Int.: 25 A. Sens. Int.: 30 mA.

Los resultados obtenidos se reflejan en las siguientes tablas:

Cuadro General de Mando y Protección

Denominación    P.Cálculo    Dist.Cálc    Sección    I.Cálculo    I.Adm..    C.T.Parc.    C.T.Total
    (W)     (m)    (mm²)    (A)    (A)    (%)    (%)

ACOMETIDA    9000    20    4x16Al    16.24    77.6    0.21    0.21
LINEA GENERAL ALIMENT.    9000    0.5    4x10+TTx10Cu    16.24    60    0.01    0.01
DERIVACION IND.    9000    10    4x6+TTx6Cu    16.24    44    0.19    0.19
TORNO    4600    25    4x2.5+TTx2.5Cu    8.3    18.5    0.57    0.76
ALUMBRADO GENERAL    900    20    2x1.5+TTx1.5Cu    3.91    15    0.89    1.08
TOMAS DE CORRIENTE    3500    30    2x2.5+TTx2.5Cu    19.02    21    3.36    3.55

1 comentario:

  1. ESTE es un cálculo eléctrico para un -PEQUEÑO TALLER -.
    Se ha utilizado el programa DMELECT, en su parte CIEBT - Cálculo de instalaciones electricas en Baja Tensión.

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