38611693 Calculos Electricos y Mecanicos General

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Cálculo de caida de tensión y afines :

Diagrama de Configuración de conductores :

Consideraciones Iniciales :T1 (ºC) 20T2 (ºC) 40

2.30E-05 (Aleacion Al-6201)L1 1.25 mL2 1.25 mL3 2 mf (Hz) 60DMG 1.4620

0.90.451026810.00046423

Fu 1 (factor de utilización)Fs 1 (factor de simultaneidad)Fd 1 (factor de demanda)V 13.2 KV entre fases

3.28E-05

Otros :Tipo de zona : Semi - Rural

3.5% 7.5% (Máx. caida de tensión permisible-Urbana-Rural)Velocidad del viento 60 m/s 75 Km/H

a (1/ºC)

cosfacosf2.177/(1000*raiz(7*p))

d (A-Al) W - mm (resistividad a 20ºC)

DV% permisible :

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Cálculo de Parámetros :Resistencia Eléctrica :

Sección (mm2)6.45 25 1.3120 1.3410 1.34169.06 50 0.6560 0.6810 0.6813

10.75 70 0.4686 0.4950 0.4952

Reactancia Inductiva :X = 4 * p * f * Ln (DMG/RMG) * 0.0001

Sección (mm2) RMG (m)25 0.00232 0.486050 0.00328 0.459870 0.00388 0.4472

Cálculo de Caida de Tensión :I (A) 15.552 KVA = 400

KVA * L * Fd * Z L = 15.0 Km10 * V^2

Sección (mm2) Perd. Joule (KW)25 1.41929 4.8874 10.90250 0.81363 2.8017 5.53670 0.64062 2.2060 4.024

Por lo tanto se selecciona el conductor de sección: 70 mm2Diámetro exterior del conductor: 10.75 mm

R2 = R1 (1 + a (T2 - T1))R1' = d / A

f Exterior (mm) R1 (W/Km) R1' (W/Km) R2 (W/Km)

X (W/Km)

DV % =

Z (W/Km) DV %

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CALCULO DE CAIDA DE TENSION:- "POZOS LA VIÑA"UBICACIÓN: DIST: JAYANCA, PROVINCIA Y DEPARTAMENTO LAMBAYEQUE

PUNTO KVA KV SECCION LONGITUD I (A)13.2 (mm2) (KM) (%)

PTO.ALIM. 01 325 645 13.2 70 0.01 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 14.2151 28.21142 260 320 13.2 70 11.20 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 11.3721 13.99643 60 60 13.2 25 4.70 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 2.6243 2.62434 0 13.2 70 0.00 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 0.0000 0.00005 0 13.2 70 0.00 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 0.0000 0.00006 0 13.2 70 0.00 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 0.0000 0.00007 0 13.2 70 0.00 Err:520 Err:520 Err:520 Err:520 0.0000 0.0000

S KVA Z3f D V SD V(%) R2 (W/Km) S I (%)

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Pérd. Joule (KW)

Err:520Err:520Err:520Err:520Err:520Err:520Err:520

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Calculo del Sistema de Puesta a Tierra en Media Tensión

Bases de Cálculo :Resistividad del Terreno : 40

Resistencia del Sistema de Puesta a Tierra : 25

Esquema del Sistema de Puesta a Tierra

Condición a satisfacer :R / n < 25 W

Considerando un Electrodo único :

R =r ln (4 * L /(1.36 * d))

L = 2.44 md = 5/8 ind = 0.0159 mt = 0.2 m

40

Rf = 15.9515 W

Verificando R : OK

n = 2Rf = 7.9758 W

Verificando R : OK

Calculo del Distanciamiento de las Puestas a Tierra :Tipo de Terreno : Greda ArcillosaResistividad promedio : 40Precipitación anual : 4' (1.27 m) al añoContenido de humedad : 10 -15 %a = d/2 = 0.0079375

Ingrese Valor de s (dist. Entre puestas a tierra) y verifique Rs = 100 m

Rt (nuevo) 17.46 W s = 372.84 m

Verificación de Rt Ingrese nuevo s

W - m (medición)

W (según CNE)

2 * p * L

rf = W - m

W - m

( no es conveniente: se debe cambiar en cada caso el valor de Rt)

Calc. IterandoCalculando Nuevo Rt

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Consideraciones del Proyecto:Altitud de la zona del Proyecto: 1500 m.s.n.m.Temperatura de Servicio: 40 ºC

Tensión bajo la lluvia a soportar (CNE): 38.22 Kv(Tensión Disruptiva bajo lluvia)

Min. Tensión de Perforación: 47.775 Kv(Tensión Disruptiva en seco)

Tensión a soportar por el aislador 22.9 Kv

Longitud de la línea de fuga (L)m = 1.88 cm/Kv grado de aislamiento en zona agrícola y forestal sin industriasN = 1 número de aisladores

1 densidad relativa del aire

L = 24.816 cmL = 9.770 pulg

Cálculo y Selección del Tipo de AisladoresVano Básico = 137.7 mPv = 225.09diam. Exterior 10.75 mm

Aisladores Tipo PIN se usará para angulos hasta (5º)5

esf. Max adm. 7.09area = 70

Fc = 262.84 Kg

LuegoQ = 788.52 KgQ = 1738.38 lbs

Con estos valore seleccionamosAislador EEI - NEMAClase 56-2

CaracterísticasTensión Disruptiva en seco 110 KvTensión Disruptiva bajo lluvia 70 KvTensión de Perforación (baja frec.) 145 KvCarga de Rotura 3000 lbsLínea de Fuga 17 pulg

Cálculo de Accesorios para aisladores tipo PINEspigas RectasEsfuerzo de Fluencia 25 37 Kg/mm2Esf. Max. De Trabajo 15 22.2 Kg/mm2Esf. Max. De Trabajo normalmente usado 22 Kg/mm2

d = 1.375 pulgh = 8 pulg

P = 452.80 Kg

Según CNE los aisladores deben ser diseñados de tal forma que su tensión disruptiva en seco no sea mayor del 75% de su tensión de perforación (tensión disruptiva bajo lluvia)

d =

a =

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Aisladores Tipo Suspensión se usará para estructuras de anclaje, rompe tramos y similares180

Fc = 496.30 Kg

LuegoQ = 1488.90 KgQ = 3282.43 lbs

Con estos valore seleccionamosAislador Polimérico de SuspensiónClase KL-46CSTF

Características250 Kv

KvTensión Disruptiva en seco 145 KvTensión Disruptiva bajo lluvia 130 KvCarga de Rotura 66.7 KNLínea de Fuga 850 mmTensión Máxima del sistema 24 Kv

a =

Tensión Disruptiva con onda normalizada de 1/50 ms

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grado de aislamiento en zona agrícola y forestal sin industrias

Según CNE los aisladores deben ser diseñados de tal forma que su tensión disruptiva en seco no sea mayor del 75% de su tensión de perforación (tensión disruptiva bajo lluvia)

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Cálculo Mecánico de Estructuras :

Nivel Básico de Aislamiento

Distancia Mínima entre los conductores y sus accesorios (CNE)L' = 0.1880 mEntonces se elige: 0.20 m

Distancias de Seguridad (CNE)Del punto más bajo del conductor más bajo a otro conductor de la red en B.T: 1.2 mDel punto más bajo del conductor más bajo a un poste o accesorio de la red en B.T: 1.2 mDel más bajo del conductor más bajo en B.T. Al suelo: 5.5 mDel punto más bajo del conductor más bajo a Calles y Caminos 7 m

Factores de Seguridad (CNE)Para Conductores 3Para Postes 2Para Crucetas 2Para Retenidas 2Para Aisladores 3Para Cimentación 1.5

Poste Tipo 1: Poste Tipo 2:

0a = 1 m a = 1 m

1 (flecha max 120 m, Hip III ) = 2.0287 m f1 (flecha max 150 m, Hip III) = 2.4074 mb = 1.2 m b = 7 m

c (altura de luminaria) = 1 md = 0.8 m

f2 = 0.25 me = 5.5 m

Hallando L y Ht (empotramiento) Hallando L y Ht (empotramiento)L = 12.91 m L = 11.37 m

Seleccionamos L = 13 m Seleccionamos L = 13 m

Ht = 1.444 m Ht = 1.444 mConsideramos:

Ht = 1.6 m Ht = 1.6 m

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Poste Tipo 3: Poste Tipo 4:

a = 0.20 m a = 0.20 mb = c = 1 m b = 1 m

1 (flecha max 120 m, Hip III ) = 2.0287 m f1 (flecha max 120 m, Hip III ) = 2.0287 md = 7 m c = 7 m

Hallando L y Ht (empotramiento) Hallando L y Ht (empotramiento)L = 12.63 m L = 11.51 m

Seleccionamos L = 13 m Seleccionamos L = 13 m

Ht = 1.444 m Ht = 1.444 m

Ht = 1.6 m Ht = 1.6 m

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Estructura Típica Diagrama de Fuerzas Utilizado

Los valorea utilizar son: Carga producida por el viento sobre el poste (Fvp)H = 13 m Fvp = 642.79

Ht = 1.60 mh = 11.40 m Momento del viento sobre el poste (Mvp)hp= 11.30 m Mvp = 3247.05

do = 0.165 md1 = 0.336 m Carga producida por el viento sobre el conductor (Fvc)d2 = 0.36 m Fvc = 333.2l1 = 11.75 ml2 = 10.75 m Tracción de los conductores (Tc)l3 = 10.75 m Tc = 992.60Z = 5.051 m

Pv = 225.09 Fuerza debida a los conductores sobre el posteFc = Fvc + Tc

cos (a/2)

sen(a/2)

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Esf max admisible del conductor7.09 kg/mm2 Momento del conductor sobre el poste

Mc = Fc * d

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altura de crucetad = 1 m

Fvc Tc Fc Mc Mt Fp Poste C.A.C0 333.20 0.00 333.20 11078.90 14325.95 1267.78 13/3001 333.19 8.66 341.85 11366.49 14613.54 1293.23 13/3002 333.15 17.32 350.47 11653.21 14900.26 1318.61 13/3005 332.88 43.30 376.18 12507.97 15755.02 1394.25 13/30010 331.93 86.51 418.44 13913.23 17160.28 1518.61 13/40012 331.37 103.75 435.13 14468.06 17715.11 1567.71 13/40015 330.35 129.56 459.91 15292.00 18539.05 1640.62 13/400 c. Retenida20 328.14 172.36 500.50 16641.66 19888.71 1760.06 13/400 c. Retenida25 325.30 214.84 540.14 17959.65 21206.70 1876.70 13/400 c. Retenida30 321.85 256.90 578.75 19243.45 22490.50 1990.31 13/400 c. Retenida

Cálculo de Retenidas

Retenidas de Fin de Línea: Retenidas para angulo 30º180 60

Fc = 496.3 Kg Fc = 248.15

a = 0.25 m a = 0.25b = c = 1 m b = c = 1

d = 9.15 m d = 9.15e = 11.40 m e = 11.40

Fp = 1635.704 Kg Fp = 961.527

Considerando: Considerando:q1 = 30 q1 = 30q2 = 0 q2 = 0

Tiro de trabajo de la Retenida (Tr) Tiro de trabajo de la Retenida (Tr)Tr = 3242.712 Kg Tr = 1906.185

Como el coef. De seguridad es: Como el coef. De seguridad es:C.S = 2 C.S = 2

Tr' = 6485.425 Kg Tr' = 3812.370

Angulo (a)

a = a =

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Kg

mmmm

Kg

Kg

Kg

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Distancia Mínima entre fases a medio Vano (CNE)Responder SI o NOCond. De sección > a 35 mm2 si

Ingrese Esf. HipIII para vano basico 3.171Ingrese Vano (m) 138Ingrese Peso esp. Del conductor (Kg/m) 0.19Ingrese Sección del Conductor (mm2) 70

Entondes Flecha max1 2.029 m

Dist. Mín entre fases 0.6273 m

CrucetasEsfuerzo de compresión mínimo del concreto para crucetas: 280 Kg/cm2

Valores requeridosb = 0.15 mh = 0.1 mPeso de la cruceta (P) 78 Kg

Peso del conductor 26.163 Kgpeso unitario 0.19 Kg/mvano básico 138 m

Peso aisladores 30 Kg

Peso de operarios 185 Kg

Peso de herramientas 40 Kg

Calculando la carga VerticalV = 320.163 KgV' = 281.163 Kg

Calculando el Momento Aplicado (M)M . L = 150.3315 x L Kg -cm

Cálculo del Módulo de Deflexión ResistenteZ = b x h ^2/6

Z = 250 cm^3

Calculando el Momento Resistente (Mr)

Mr = 70000 Kg - cm

Calculando L usando el coef. De seguridadL < 2.328 m

Elegimos L = 1.5 m

Verificando Coef. De Seg. OK!

Nota : La longitud total entre extremos de la cruceta es : 1.6 m

Mr = s * Z

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Evaluación del Distanciamiento entre conductores

De la Hipótesis I f1max = 2.029 mFactor de seguridad Fs = 1.4Distanciamiento mínimo requerido d1 = 1.337 m

De la Hipótesis II esf max Hip I 6.717f2max = 0.958 m

Factor de seguridad Fs = 1.4Distanciamiento mínimo requerido d2 = 0.963 m

Verificando Longitud de CrucetaOK!

Nota: Las crucetas deben tener una carga de rotura como minimo de 320 KgSegún CNE

Si seleccionamos :L3 = 1.5 mh = 1 mL1 = L2 = 1.25 m

Verificando Distancia entre Fases:OK

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Cálculo de CimentaciónC = 2100 Kg/m3

He = 11.40 ma = 0.8 mb = 0.8 mt = 1.6 m

t1 = 1.5 m2200 Kg/m3

s = 2 Kg/cm2s = 20000 Kg/m2Fp = 300 Kgd1 = 0.336d2 = 0.36

A1 = 0.0887 m2A2 = 0.1018 m2

Vm = 1.024 m3Vc = 0.14 m3Pm = 1938.80 Kg

Peso Poste = 1130 KgPeso del Equipo = 150 Kg

P = 3218.80 Kg

Momento actuante: Momento resultante:Ma = 3900 Kg - m Mr = 7737.10 Kg - m

Verificando Condición (Ma<Mr): OK

Verificando F.S. OK

Con esto se comprueba que es correcto utilizar postes: 13/300/165/360 Ahora para postes: 13/400/160/360

Fp = 400 Kgdo = 0.160 md1 = 0.335 md2 = 0.360 m

A1 = 0.0883 m2A2 = 0.1018 m2

Vm = 1.024 m3Vc = 0.14 m3Pm = 1939.34 Kg

Peso Poste = 1180 KgPeso del Equipo = 150 Kg

P = 3269.34 Kg

Momento actuante: Momento resultante:Ma = 5200 Kg - m Mr = 7834.61 Kg - m

dc =

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Verificando Condición (Ma<Mr): OK

Verificando F.S. OK

Con esto se comprueba que es correcto utilizar postes: 13/400/160/360

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Anclajes de Retenidas

Condiciones PreliminaresBloque de concreto 0.5 0.5 0.2 mdiámetro de cable de retenida 3/8Tiro de rotura del cable de retenida 5000Máximo Tiro de la Retenida Tm 2500 Kg

3050

Factor Despendimiemto del terreno 0.5Peso esp. Del terreno 960 Kg/m3

B = 0.433 m

Volumen de Tronco de PirámideV = 2.604 m3

C = 0.420 h m

h = 1.724 m

L = 2.24 m

Inclinación de varilla (b)Angulo del Talud (a)

Solucionando h

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Cálculos y Selección de Pararrayos

Máxima Tensión de Línea 25 KvTensión Fase Tierra de Pararrayos 14.43 Kv

Seleccionando PararrayosTensión Nominal 27Tensión Nominal Fase - Tierra 15Tensión mínima de cebado a 60 Hz 27Tensión máxima con onda de 1.2x50 (cresta) 50

76

62

Nivel Básico de Aislamiento en 22.9 Kv 125 Kv

Verificando MP1 OK(MP >> 20%) MP2 OK

Tensión de cebado bajo onda de choque (cresta máxima)

Tensión de descarga (cresta máxima) para corriente de descarga en onda de 8x20 ms para corriente residual de 10000 A

Parámetros RequeridosPot de corto circuito en el punto de entrega: 500 MVAImpedancia de Transformadores en p.u. 4.00%Parámetros de Línea:

1.3416 0.4860Long de Línea (Km) 0.0428 0.0574 0.0208Impedancia de Línea: 0.0611 W

Potencia del Tansformador 0.2 MVATensión Nominal en Pto 1 22.9 KVTensión Nominal en Pto 2 22.9 KVTensión Nominal en Pto 3 0.38 KV

Caso 1: Corto Circuito en el Punto de Entrega de Energía Caso 2: Corto Circuito en Llegada a Subestación Caso 3: Corto Circuito en Salida de SubestaciónTrabajando en B.T.

icc = 12.61 KA Zeq = Zth + ZL Zeq = Zthbt + ZLbt + Ztbtis = 32.09 KA Zeq = 1.11 W

Zth = 1.05 W Zthbt = 2.89E-04Ncc1 = 500 MVA icc = 11.91 KA ZLbt = 1.68E-05

is = 30.32 KA Ztbt = 2.89E-02Ncc1 = 472.49 MVA

Zeq = 2.92E-02

icc = 7.52 KAis = 19.14 KA

Ncc1 = 4.95 MVA

R (W/Km) X (W/Km)

De las Tabla elaboradas se tiene que:

Barra2 Barra3Nrup (MVA) 472.49 4.95Is (KA) 30.32 19.14

Calculo electromecánico de la Subestación de superfícieClaculo de Barras en Media Tensión (22.9)

Ncc = 500.00 MVAIcc = 11.91 KAIs = 30.32 KA (corriente dinámica)

a) Esf electrodinámicos en las barrasDatos:Longitud de la barra entre soportes 210 cmSeparación entre barras 30 cm

F = 131.763 Kgf

b) Momento Actuante en la BarraM = 3458.777 Kgf - cm

c) Momento Flector Máximo Datos:Barra de Cu rectangular

Los interruptores deberán de tener un poder de Ruptura de Nrup; y los seccionadores y reductores de corriente deberán de estar diseñados para una corriente dinámica mínima Is:

ancho 5 mmalto 50 mm

Módulo de deflexión resistente en cm3w = 2.083 cm3

Mf = 1660.213 Kgf/cm2

Verificación Ingrese mayores dimensiones de barra

d) Dimensionamiento de Aisladores PortabarrasCoef de Seguridad 2Fuerza mín requerida 263.526 KgfLong de Fuga mín del asilador 122.9 cm

e) ResonanciaDatos:Frecuencia 60 c/sMódulo de eslaticidad de la barra 1.25 Kgf/cm2Momento de Inercia 5.208 cm4Peso del Conductor 0.0223 Kgf/cm2Longitud de la barra 210 cm

Frecuencia de oscilación de barra 43.39 c/s

Verificación OK: No se produce Resonancia

f) Efectos Térmicos producidos por la IccDatosArea de la barra 2.5 cm2Tiempo de actuación de relé 0.3 seg

T = 183.52 ºC

(sfcu = 1000 Kgf/cm2)

Caso 3: Corto Circuito en Salida de Subestación

Cálculo de Ventilación de Subestación de Tipo Superficie

En el Transformador de PotenciaPérdidas en el Cobre 6.856 KWPérdidas en el Hierro 1.555 KWTotal de Pérdidas 8.411 KW

Temperaturas del Aire:Entrada 35 ºC 308 KSalida 50 ºC 323 KTemp. Promedio 42.5 ºCDifrencia de Temp 15 ºCPresión 1 atm

Caudales de Aire RequeridosEntrada 0.5104 m3/sSalida 0.5353 m3/s

Cálculo de la fuerza Ascensorial a = 0.003663h1 = 1.33 m

Po1 = 0.0280 m

h2 = 1.57 mPo2 = 0.0646 m

Resultante (Po) 0.0926 m

Cálculo de las pérdidas de presión1. Canaleta de EntradaFactor por Malla 1 m

d1 = 1.2 m Factor U/F 3.33333333d2 = 1.2 m De gráfico se obtiene

Perímetro (U) 4.8 m Factor R/L 0.02Área (F) 1.44 m

Longitud de canal (L) 0.8 m R = 0.016

Velocidad del Aire V = 0.3545 m/s

Pérdidas ha = 0.0114 m

2. Canal Comunicanted1 = 0.8 m Factor U/F 4.5d2 = 1 m De gráfico se obtiene

Perímetro (U) 3.6 m Factor R/L 0.025Área (F) 0.8 m

Longitud de canal (L) 2 m R = 0.05


Pérdidas hb = 0.0193 m

3. AccesoDimensiones de la Subestación largo = 4.5 m

ancho = 3.5 malto = 2.9 m

area = 15.75 m2


largo = 1.375 mancho = 0.875 m

alto = 1.0875 marea = 1.20 m2

Área libre 14.5469 m2


Pérdidas hc = 0.0001 m

4. Superfície de SalidaFactor por Rejilla 1 mDimensiones altura = 0.4 m

ancho = 0.4 mlongitud = 0.96 m

Área de Salida 1.088 m2

Velocida del Aire V = 0.4920 m/s

Pérdidas hd = 0.0209 m

Total de Pérdidas 0.0517 m

Verificando OK!

Dimensiones del Transformador/Espacio ocupado


m

m

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