Caldulo de Barras en TABLERO GNRAL

427001-CB-01-00 Revisión 0 Página 1 de 11

TABLA DE CONTENIDO

Objeto ............................................................................................................................................ 2

Antecedente .................................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Conclusiones ................................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Recomendación............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

Desarrollo ...................................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

1. Suministro. .......................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

2. Esquema unifilar. ................................................................ ¡Error! Marcador no definido.

3. Tableros. ............................................................................. ¡Error! Marcador no definido.

CCAALLCCUULLOO DDEE BBAARRRRAASS

CALCULO DE BARRAS EN TABLERO GENERAL


Objeto El objeto del presente estudio es realizar el dimensionamiento de las barras del tablero general del predio destinado al centro de disposición final de residuos en Gral. Pueyrredon Normativas a aplicar La medición se llevara a cavo a través de las recomendaciones particulares prescriptas en las siguientes normas nacionales: Calculo de cortocircuito norma IRAM 2358 de Octubre de 1992 Barra de cobre para corriente permanente norma IRAM 2359 de Agosto de 1989 Método para la determinación por extrapolación del calentamiento en tableros derivados de serie norma IRAM 2398 de noviembre de 1989. Como referencia y complemento se tomo las siguientes normas internacionales: Short circuit currents norma IEC 865-1 y IEC 865-2 Stromschienen aus Kupfer DIN 43671 A method of temperature rise assessment by extrapolation for partially type – tested assemblies (PTTA) of low voltage switchgear and controlgear IEC 890 Datos del conductor

• Dimensiones de la barra: Ancho: 80mm Espesor: 5mm

• Tipo de Sección: Rectangular • Cantidad de Barras por fase: 1 (una) • Cantidad de Barras para el Neutro: 1 (una) • Material: Cobre • Tipo de Cobre: E-Cu F25 • Resistencia a la Tracción: 250 N/mm2 • Módulo de Elasticidad: 11x104 N/mm2 • Limite de Fluencia: 200 a 290 N/mm2 • Dureza Brinell: 700 a 950 N/mm2 • Conductividad: 55 m/Ωmm2 • Instalación: Interior. • Temperatura del aire circundante (valor medio máximo en 24hs): 35º C. • Temperatura final de barra: 65º C. • Distancia entre centro de conductores principales (a): 50mm. • Ancho de Barra (h): 80mm. • Altura sobre nivel: A nivel de mar. • Corriente a verificar: 800 Amper. • Frecuencia: 50Hz • Barra: Pintada



Calculo de calentamiento según IRAM 2398 / IEC 890

35Altura 2000 mmAncho 1500 mm 700Profundidad 600 mm 0

Medidas

m x m

columna 2Parte Superior 0,694 x 1,1Frente 0,694 x 2,24Parte Posterior 0,694 x 2,24Lado Izquierdo 1,1 x 2,24Lado Derecho 1,1 x 2,24

h1,35 h1,35

Ab w

h1,35

Ab x 1,1

cm2

cm2

W

ºC

c

ºC

mm

%

Cálculo del calentamiento del aire en el interior d e las envolturas según IEC 890

Cliente /Planta TECSAN TGBTTipo de Envoltura ENVOLTURA SEPARADA DISTANCIADA EN TODOS LOS LADOSTemperatura Ambiente Media 24 Hs ºCDimensiones correspondientes

para determinar el calentamiento

Tipo de instalación: Envoltura separada distanciada (Curva 1)Orificio de Ventilación:Numero de separaciones horizontales:

Ao x b (columna 3) x (columna 4)

m2 m2

columna 3 columna 4 columna 5

Ao Factor de superficie b según tabla III

1,263,00 0,9 2,700,90 1,4

0,9 1,083,00 0,9

1,08

Ae= Σ (Ao x b) = Total 8,82

Con una superficie efectiva de enfriamiento Ae

supe

rfic

ie e

fect

iva

de e

nfria

mie

nto

1,2 0,9

2,701,2

Mayor que 1,25 m2 Menor o igual que 1,25 m2

f = (Ver 4.2.3) g=(Ver 4.2.3)

f = 2,83 g=

Orificio de entrada de aire 700

Orificio de salida de aire (minimo) 770

Constante de envoltura (k) (Ver figura 5) 0,065

Factor para separaciones horizontales (d) (ver tabla IV)

1

Perdida de Potencia efectiva (p) 454,0

Exponente X (ver Tabla I) 0,715

∆t0,5 = k x d x px 5,2

Factor de distribución de temperatura (ver figura 6) 1,85

∆t1,0 = c x ∆t0,5 9,5

Altura de Barra de cobre a verificar temperatura 1100,0

Altura de Barra de cobre superior en % de la altura total (HB)

0,550

Temperatura de la Barra por ExtrapolaciónºC 40,60T ambiente + ∆t0,5 + ∆t1,0 -∆t0,5 . (HB-0,5)

0,5



Detalle de cargas a disipar

Grafico de incremento de temperatura

Potencia Disipada Corriente Nominal Corriente de Empleo Potencia Disipada Cantidad Potencia Disipada TotalWatts/Cant Amp Amp Watts/Cant Watts

Interruptor T6 800 31 800 720 25,11 1 25,1

Interruptor T5 400 19,5 400 400 19,50 1 19,5

Interruptor T1 160 15 160 160 15,00 2 30,0

Interruptor T1 125 10,7 125 125 10,70 1 10,7

Interruptor T1 100 7 100 100 7,00 1 7,0

Cable 35mm 3,1 104 20 0,11 121 13,9

Polo Termomagnetica 10 Amp S260 C 1,35 10 10 1,35 14 18,9





Polo Termomagnetica 40 Amp S260 C 4 40 40 4,00 7 28,0

Subtotal 1 218,6

Potencia Disipada Nominal Corriente Nominal Corriente de Empleo Potencia Disipada Metros de Potencia Disipada TotalWatts/Mts (Tabla B3) Amp (Tabla B3) Amp Watts/Cant Barra de Cu Watts

Barra de Cobre (80x5) 15,3 532 720 28,02 8,4 235,4

Subtotal 2 235,4

454,0

Aparato

CARGAS TERMICAS A DISIPAR

Aparato

POTENCIA TOTAL

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

40 40,5 41 41,5 42 42,5 43 43,5 44 44,5 45

Temperatura °C

Altu

ra d

el T

able

ro (%

Altu

ra T

otal

)



Verificación al Calentamiento en servicio Normal IR AM 2359 /DIN 43671

Para esta verificación se toma el valor nominal de la tabla 1 de IRAM 2359 y se la afecta por cinco coeficientes que se detallan a continuación como se obtienen: • Factor de Cálculo K1

Corrección de la corriente permanente por la conductividad del material. Se obtiene de Fig. 1. de la norma IRAM 2359. Se toma como base de ingreso a la figura la conductividad del material utilizado

K1 = 0,99

• Factor de Cálculo K2

Corrección de la corriente permanente por temperatura diferente a la dada en la tabla. Se obtiene de Fig. 2. de la norma IRAM 2359. Se ingresa a la tabla con 41ºC (temperatura de aire) obtenida del calculo precedente y 65ºC (temperatura final de barra)

K2 = 0,88


Debido a que el factor K3 se da para la modificación de la corriente permanente en la disposición horizontal del ancho de las barras o para el tendido vertical de las barras en largos mayores que 2 metros, al no ser el caso del tablero en cuestión, se considera:

K3 = 1,00

• Factor de Cálculo K4 Debido a que el factor K4 se da para la modificación de la corriente permanente en el caso de corriente alterna de hasta 60hz como consecuencia de una variación adicional de corriente en barras con pequeña separación “a” (150mm) entre conductores principales. Este factor solo tiene aplicación en el caso de que dentro de un largo de por lo menos 2 metros no se presente una ramificación de la corriente. Por lo expuesto al no ser el caso del Tablero en cuestión, se considera:

K4 = 1,00


Corrección de la corriente permanente por altura y tipo de instalación. Se obtiene de la Tabla 6.

K5 = 1,00



• Valor de la corriente permanente de la barra de cobre sin corrección: Se obtiene de la Tabla 1 de la norma IRAM 2359. I tabla = 1070 Amper

• Valor de la corriente admisible de la barra de cobre corregida: Se obtiene de la siguiente manera: I = I tabla * K1 * K2 * K3 * K4 * K5 I = 1070 amper * 0,99 * 0,88 * 1,00 * 1,00 * 1,00 I = 932 Amper.

Como la corriente es mayor que la solicitada (800 amper), VERIFICA al calentamiento.



Verificación de esfuerzos en Soportes y Barras de c obre por efecto del Cortocircuito Cálculo según Norma IRAM 2358

• Dimensiones de la barra: Ancho: 80mm Espesor: 5mm

• Sección ( A ): 399mm². • Masa por unidad de longitud del conductor principal (m’): 3,55kg/m. • Material: E-CU F25 • Corriente: Alterna. • Frecuencia de la red ( f ): 50 hz. • Cantidad de Barras por fase (n): 1 (uno). • Pintada: SI • Corriente Nominal: 800 amper. • Corriente de Cortocircuito Simétrica inicial: 13 kA (Se redondeo a este valor que es mayor a la trifásica y monofásica del Tablero General) • Resistividad ( ρ ): 0,0181 Ω mm² / m. • Densidad ( δ ): 3550 kg/m3. • Modulo de Elasticidad ( E ): 110000 N/mm². • Limite de Fluencia ( Rpo,2 ):

Máximo: 290 N/mm². Mínimo: 200 N/mm².

• Momento de Inercia ( J ): 0,0833 cm4. • Modulo Resistente ( Z): 0,333 cm3. • Distancia entre ejes de barras ( a ): 0,05 m • Distancia entre ejes de soportes ( l ): 0,58 m



Cálculos

Cálculo de la “frecuencia natural”: La frecuencia natural del conductor principal, se calcula a partir de:

fc = γl²

* '

*

m

JE

Siendo:

γ : coeficiente del punto de apoyo (por Tabla 2) considerando dos soportes empotrados

γ = 0,356

m’: masa por unidad de longitud del conductor principal m’ = δ * S =3,556 kg/m

Por lo tanto, reemplazando valores el valor de la frecuencia natural es de:

fc = 53,7 hz

Ahora, conociendo el valor de la frecuencia de red, hallamos la relación fc

f

f

fc = = = =

hz

hz

50 107,95 ==== 1,07

En función de la relación fc

f mediante la figura 4 de la Norma IRAM 2358 sacamos

los valores de:

Vf : Relación entre los esfuerzos dinámico y estático ejercidos sobre el soporte

Vf = 1,80 Por la figura 4 de la Norma IRAM 2358 sacamos el valor de:

Vσ : Relación entre esfuerzos dinámico y estático sobre el conductor Vσ = 1,00

Por la figura 5 de la Norma IRAM 2358 sacamos el valor de:

Vr : Relación entre esfuerzos con o sin re-cierre automático trifásico no logrado en conductor principal

Vr = 1,00



Cálculo de la fuerza máxima que se ejerce sobre la barras: El valor de la fuerza máxima que se ejerce sobre el conductor central durante un cortocircuito trifásico vale:

a

liFm p *²*173,0 33 =

Donde:

i 3p : Valor de cresta de la corriente de cortocircuito trifásica. Su valor es:

i p kI3 2= χ * * " 3 Siendo:

I k" 3 = Corriente de cortocircuito trifásico. Su valor es de 13 KA

χ = Coeficiente del valor pico de la corriente de cortocircuito. χ Su valor es de 1,75 (Viene del calculo de cortocircuito)

Por lo tanto:

kAip 13*2*75,13 = = 32.13 kA

Reemplazando valores, el valor de la fuerza máxima será de:

Fm3 = 2.089 N Cálculo de los esfuerzos en la barras Un conductor o barra se considera rígido cuando no hay necesidad de tener en cuenta a las fuerzas axiales. De acuerdo con esta hipótesis, las fuerzas ejercidas son de flexión, siendo la formula general de la tensión de flexión:

Z

lFVrV

mm

*8

****

3βσ σ=

Siendo:

β =Coeficiente de la barra o conductor principal. Su valor lo sacamos de la Tabla 2 de la norma IRAM 2358 β =0.5

Reemplazando valores, el esfuerzo de flexión sobre la barra o conductor es de:

σm = 227,21 N/mm²



Tenemos que saber la tensión admisible de la barra, o sea saber si la barra es capaz de soportar las fuerzas de cortocircuito. Esto lo sabremos si se verifica la siguiente condición:

2,0* pm Rq≤σ Donde:

q = Coeficiente de deformación.

q =1,5 (conforme IRAM 2358 Tabla 3) Consideramos el valor mínimo de limite de fluencia. Por lo tanto reemplazando valores:

227,21 < 1,5 * 200

227,21 N/mm² < 300 N/mm² Cálculo de las fuerzas ejercidas sobre los soportes de barras: La fuerza dinámica Fd se calcula a partir de:

Fd V Vr FF m= * * *α 3

Donde α es el coeficiente de apoyo y su valor lo sacamos de Tabla 3 de la Norma IRAM 2358. Su valor es:

Soporte A

α = 0,5

Soporte B

α = 0,5

Para nuestra caso =VrVF * 1,8

Reemplazando valores, la fuerza dinámica vale: Soporte A

=Fd 1880 N Soporte B

=Fd 1880 N

Cambiando de unidades, la fuerza dinámica queda para ambos soportes: Soporte A y B

=Fd 184 Kg



Se utilizaran aisladores soportes epoxiformas modelo SBM 101-5-1 que soportan cada uno 600 Kgf. Los soportes utilizados en la construcción del Tablero como soportes A y B, soportan una fuerza máxima de 1880 N, por lo tanto el cálculo VERIFICA.

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