CAPÍTULO 3 MEMORIA JUSTIFICATIVA Y DE...

Instalación Eléctrica Planta de Envasado de Bebidas Carbónicas Refresh, S.A. Sevilla

Capítulo 3:Memoria Justificativa y Javier Lozano Martínez-Estéllez

de Cálculo

1

CAPÍTULO 3 MEMORIA JUSTIFICATIVA Y DE CÁLCULO

NORMATIVA BÁSICA

Para el cálculo y diseño del Centro de Transformación se ha tenido en cuenta la

siguiente normativa:

Normas generales:

Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, así como sus Instrucciones Técnicas

Complementarias.

Reglamento de Verificaciones Eléctricas y Regularidad en el Suministro de Energía

Eléctrica.



de Cálculo

2

Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales

Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación e Instrucciones Técnicas

Complementarias.

Norma M.V. 101-1962 de Acciones en la Edificación.

Normas particulares de la Compañía Suministradora de la Energía Eléctrica.

Condiciones impuestas por las Entidades Públicas.

Real Decreto 3275/1982, de 12 de noviembre.

Normas y recomendaciones de diseño de la aparamenta eléctrica:

UNE 20099, 20104-1

CEI 129, 265-1, 298

UNE 20100, 20135, 21081, 21136, 21139, 21428

RU 6407B, 5201D

CEI 56, 420, 694

En el Anexo 3 se recoge un extracto de las normativas utilizadas en el presente

proyecto.



de Cálculo

3

DATOS DE PARTIDA

El Centro de Transformación objeto de este proyecto es del tipo Abonado o Cliente,

realizándose, por tanto, la medición de energía en Media Tensión.

La energía eléctrica será suministrada por la compañía: Compañía Sevillana de

Electricidad, siendo la acometida a las celdas subterránea.

Los datos aportados por la compañía en el punto de acometida son:

Tensión de Suministro: 20kV

Potencia de Cortocircuito: 500MVA

Intensidad Máxima de Defecto a Tierra: 300A

Tiempo de desconexión: 1s

Intensidad de Arranque de la protección: 100A

Frecuencia industrial: 50Hz

Datos que se tendrán en cuenta para el cálculo de la aparamenta tanto de baja, cómo

de media tensión, y en el dimensionado de la red de tierras, para cumplir los valores

reglamentarios establecidos en la ITC MIE RAT-13.



de Cálculo

4

Se va a utilizar celdas tipo CGM, es decir, celdas modulares de aislamiento en SF6,

extensibles ‘in situ’ a derecha e izquierda, sin necesidad de reponer gas.

Las necesidades previstas de energía eléctrica para los distintos consumos

considerados serán:

Lista de elementos en fábrica de bebidas

Concepto KW cosφφφφ In kVAr KVA φφφφ

Línea de producción de latas

1 Llenadora 60 0.8 108 45 75 0.6435

2 Mixer 40 0.85 68 25 47 0.5548

3 Transportadores 30 0.75 58 26 40 0.7227

4 Despaletizador 40 0.75 77 35 53 0.7227

5 Paletizador 40 0.75 77 35 53 0.7227

6 Hi-cone 15 0.85 26 9 18 0.5548

7 Retractiladora 100 0.9 161 48 111 0.4510

8 Bomba de vacío 30 0.8 54 23 38 0.6435

9 Codificadores 2 0.9 9 1 2 0.4510

10 Control de nivel 2 0.9 9 1 2 0.4510

11 Suministrador de tapas 20 0.8 36 15 25 0.6435



de Cálculo

5

12 Secador 30 0.9 48 15 33 0.4510

Total 409 497

Línea de producción de vidrio

13 Llenadora 30 0.8 108 45 75 0.6435

14 Mixer 40 0.85 68 25 47 0.5548

15 Transportadores 35 0.75 67 31 47 0.7227

16 Lavadora de botellas 90 0.75 173 79 120 0.7227

17 Lavadora de cajas 5 0.75 10 4 7 0.7227

18 Despaletizador 40 0.75 77 35 53 0.7227

19 Paletizador 40 0.75 77 35 53 0.7227

20 Encajonadora 30 0.8 54 23 38 0.6435

21 Desencajonadora 30 0.8 54 23 38 0.6435

22 Etiquetadora 20 0.8 36 15 25 0.6435

23 Descapsuladora 20 0.8 36 15 25 0.6435

24 Inspector de botella 25 0.9 40 12 28 0.4510

25 Codificadores 2 0.9 9 1 2 0.4510

26 Control de nivel 2 0.9 9 1 2 0.4510

27 Suministrador de tapones 20 0.75 39 18 27 0.7227

Total 429 587

Línea de botella de PET



de Cálculo

6

28 Soplador 1 90 0.9 145 44 100 0.4510

29 Soplador 2 90 0.9 145 44 100 0.4510

30 Transporte aéreo 50 0.7 103 51 71 0.7954

31 Enjuagadora 15 0.8 27 11 19 0.6435

32 Llenadora 60 0.8 108 45 75 0.6435

33 Mix 40 0.8 72 30 50 0.6435

34 Etiquetadora 20 0.8 36 15 25 0.6435

35 Empaquetadora

retractiladora

100 0.9 161 48 111 0.4510

36 Paletizador 40 0.8 72 30 50 0.6435

37 Paletizador display 30 0.8 54 23 38 0.6435

38 Flejadora 15 0.85 26 9 18 0.5548

39 Enfardadora display 25 0.85 43 15 29 0.5548

40 Enfardadora paletizador 25 0.8 45 19 31 0.6435

41 Suministrador de tapones 20 0.75 39 18 27 0.7227

42 Codificadores 2 0.9 9 1 2 0.4510

43 Control de nivel 2 0.9 9 1 2 0.4510

Total 624 748

44 Sala de jarabes 150 0.8 271 113 188 0.6435

45 Tratamiento de aguas 60 0.75 116 53 80 0.7227



de Cálculo

7

46 Sala de frío y calderas 200 0.7 413 204 286 0.7954

47 Sala de compresores 280 0.75 539 247 373 0.7227

48 Taller mecánico 40 0.9 64 19 44 0.4510

49 Almacén de repuestos 5 0.9 8 2 6 0.4510

50 Sala de isoglucosa 50 0.9 80 24 56 0.4510

51 Almacén de materias primas 15 0.9 24 7 17 0.4510

52 Vestuarios 40 0.9 64 19 44 0.4510

53 Almacén de producto 65 0.6 32 10 22 0.4510

54 Alumbrado 80 1 116 0 80 0

55 Oficina 50 0.9 80 24 56 0.4510



de Cálculo

8

ELECCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES

De la tabla anterior se desprende que la potencia aparente total instalada es de

3170kVA.

Al tratarse de una red industrial se utilizarán transformadores con tensión nominal

de cortocircuito del 6%, según UNE 21428 y RU 5201-D.

La utilización de un sólo transformador de potencia no es recomendable por razones de

seguridad, así que se opta por disponer dos.

Por otro lado, y en previsión de un incremento de la potencia demandada, se toma

como potencia para la elección de los transformadores un valor un 10% superior al referido

arriba. Es decir, la potencia aparente total para los cálculos es:

3170kVA * 1.1 = 3487kVA

Lo que aconseja una potencia de transformación de 3500kVA.



de Cálculo

9

Se han elegido transformadores trifásicos de la marca Siemens para distribución en

baja tensión, sumergidos en aceite mineral aislante con bobinados de cobre y núcleo de

chapa magnética de bajas pérdidas con llenado integral, proyectado según la norma UNE

21428/RU 5201-D ó CEI 76 para su instalación interior o exterior indistintamente, servicio

continuo, refrigeración natural ONAN, altura máxima de montaje 1000 m sobre el nivel del

mar, frecuencia 50Hz, temperatura ambiente máxima 40ºC y sobretemperaturas en el cobre

y en el aceite de 65K y 60K respectivamente. Clase de protección IP00. Protección

anticorrosión, pintura multicapa, acabado gris cemento (RAL 7033) para los VDE/IEC y

azul verdoso B732 para los UNESA 5201-D y UNE 21428.

Están además equipados con ruedas de llanta plana sin pestaña orientables en dos

direcciones perpendiculares para desplazamientos longitudinales y transversales.

La designación de los transformadores es la siguiente:

Ejecución en cobre 50 – 2000kVA TUMETIC.

20000 ± 2.5 ± 5% / 400 V, conexión Dyn11.

KVA Tipo Po

(W)

Pk

(W)

Uk

(%)

LPA

(dB)

LWA

(dB)

Peso

Total

Peso

Aceite

Peso

Desec.

Peso

Cobre



de Cálculo

10

2000 TS6344A 2200 17000 6 59 73 4504 860 2535 669

1600 TS6244A 1600 20200 6 58 71 3812 739 2157 740

Nivel de potencia acústica – LPA a 0.3m de distancia.

Máxima temperatura ambiente = 40ºC, mínima = - 20ºC.

Además se proporcionará, junto con los transformadores, el siguiente accesorio por

cada uno de ellos:

Termómetro con 2 contactos.

Relé Buchholz con 2 contactos.

Desecador de aire con silicagel recuperable.

Nivel magnético con 2contactos.

Válvula de sobrepresión con 1 contacto.

3 bornas enchufables en A.T. serie 24kV (sólo parte fija).

Dispositivo DGPT2 .

Conmutador para la regulación en A.T. de 7 posiciones.

Caja de conexiones cableada para accesorios.

Terminal de B.T. de 1000A.

Envolvente metálica de A.T. (aislamiento al aire).

Envolvente metálica de A.T./B.T. (aislamiento al aire).



de Cálculo

11

Los detalles constructivos de los transformadores pueden verse en el Anexo 1, Plano 12.



de Cálculo

12

UBICACIÓN DEL CENTRO DE TRANSFORMACIÓN

Para repartir las cargas se pone como condición que ninguno de los transformadores

se cargué por encima del 90%, procurando además que los grupos de carga estén

geográficamente próximos entre sí, evitando la excesiva distancia al transformador y un

mayor gasto en conductor.

Según este criterio la situación de los transformadores viene dada por el Centro de

Cargas según la ecuación:

X ct = (q1 * x1 + q2 * x2 +...)/ (q1 + q2 +...)

Yct = (q1 * y1 + q2 * y2 +...)/ (q1 + q2 +...)

Con esto se consigue menores caídas en los conductores más cargados y además

menores longitudes en los mismos; ya que estos estarán más cerca del centro de

transformación por ser mayor su carga.



de Cálculo

13

Tomando como origen de coordenadas el punto ‘O’ (ver Anexo 1, Plano 2), se

obtienen las coordenadas para las distintas cargas; donde cada pareja X-Y, es la coordenada

del Cuadro de Protección y Distribución de la línea respectiva:

Concepto qi (W) xi (m) yi (m)

Línea de producción de latas 497 44 45

Línea de producción de vidrio 587 45 45

Línea de botella PET 748 46 45

Sala de jarabes 188 25 30

Tratamiento de aguas 80 45 30

Sala de frío y calderas 286 55 30

Sala de compresores 373 66 30

Taller mecánico 44 67 30

Almacén de repuestos 6 66 35

Sala de isoglucosa 56 26 30

Almacén de materias primas 17 16 14

Vestuarios 44 42 -16

Almacén de producto 108 5 100

Alumbrado 80 43 45

Oficina 56 63 35



de Cálculo

14

Lo que arroja unos valores para el Centro de Transformación de:

X ct = 46 m

Yct = 41 m

Es obvio que este lugar es inviable físicamente, ya que se coloca en una zona donde

se ubican otros equipos y elementos constructivos.

Así pues el lugar factible lo más cerca posible de este, es en el exterior en el punto

de coordenadas:

X ct = 80 m

Yct = 41 m

Este punto corresponde a un lugar al lado del almacén de repuestos, en el exterior de

la instalación y a unos 5 m del muro perimetral.



de Cálculo

15

El Centro de Transformación estará compuesto por las celdas de alta tensión y los

dos transformadores. Se ubicara en el punto antes calculado dentro de una caseta fabricada

a tal efecto en obra civil.



de Cálculo

16

CASETA PARA ALOJAR EL CENTRO DE TRANSFORMACIÓN

GENERALIDADES

A la hora de elegir el Centro de Transformación, se ha optado por un centro de tipo

Obra, y constará únicamente de una envolvente donde se encuentran ubicados toda la

aparamenta, equipos eléctricos y los transformadores de potencia.

Este tipo de centros se instala normalmente en la planta baja de edificios destinados

a otros usos, aunque, como se verá, aquí se instalará exterior e independiente a la nave

principal o fábrica. Los cerramientos exteriores son de obra civil (fábrica de ladrillo, etc.).

Disponen de rejillas de ventilación, que comunican el local con el exterior, ubicadas en la

fachada. Sobre ésta también se instalan las puertas de acceso a peatones y transformador.

En el interior se distribuyen las celdas A.T., transformadores, cuadros B.T. y rejillas

de protección o separadoras. Se permite además realizar tabiques interiores y pilares,

siempre y cuando, se respete la Reglamentación que limita este tipo de construcción

interior.



de Cálculo

17

La caseta se edificará teniendo en cuenta una serie de consideraciones constructivas,

como son la necesidad de encapsular perfectamente los equipos, con las resistencias al

fuego que al respecto exige la Normativa, siendo la resistencia al fuego mínima la RF-180

en cerramientos y suelos, y de RF-60 para las puertas de acceso; no exponer el centro de

transformación a al acción solar; realización de los correspondientes tratamientos acústicos;

protección contra posibles inundaciones (en nuestro caso es muy improbable dado su

emplazamiento); previsión de un pozo de recogida de aceites en un sótano más bajo que el

centro. Además de estudiar un acceso directo del personal de mantenimiento de la

compañía desde la vía pública.

Teniendo en cuenta las normas particulares de la compañía suministradora

(Compañía Sevillana de Electricidad), las dimensiones mínimas serán, para la tensión más

elevada de 24 kV, ubicando dos transformadores, con celdas prefabricadas y caseta aislada

de: 8.00 m de longitud, 3.20 m de profundidad y 2.60 m de altura entre el piso terminado y

el techo. Esto deja una superficie libre (sin pilares, etc.) de 25.60 m2.

La unión entre el Centro de Transformación y el lugar de la acometida se realiza a

través de tres conductores subterráneos que parten de una arqueta a la salida de esta caseta



de Cálculo

18

propiedad de la empresa distribuidora, hasta una arqueta a la entrada en al Centro de

Transformación.

DIMENSIONES

Las dimensiones de la caseta serán de 10.00 x 5.00 x 3.00 m, suficientes para alojar

los equipos proyectados manteniendo las distancias mínimas entre elementos que impone la

Normativa.

SOLERA Y PAVIMENTO

La solera y pavimento será de hormigón armado, previsto para soportar una

sobrecarga de uso de 350 kg/cm2 uniformemente repartida. Será de al menos 0.1 m de

espesor, apoyada sobre las fundaciones y descansando sobre la capa de arena apisonada. Se

instalará mallazo electrosoldado con redondos de acero de diámetro no inferior a 4 mm

formado por retícula no superior a 0.30 x 0.30 m, cubriendo con una capa de hormigón de



de Cálculo

19

al menos 10 cm de espesor, se construirá además en todo el perímetro del centro un acerado

con anchura mínima de 1.30 m con armadura formada por mallazo electrosoldado de

redondos de acero de diámetro no inferior 4 mm, y formado por retícula no superior a

30x30 cm, quedando cubierta por una capa de hormigón, de al menos 10 cm; cumpliendo

así con las medidas adicionales establecidas para la seguridad del centro ante tensiones de

contacto.

Se preverán en los lugares apropiados de orificios para el paso del interior al

exterior de la caseta de los cables destinados a las tomas de tierra proyectadas. Estos

orificios estarán inclinados y desembocarán hacia el exterior a una profundidad mínima de

0.4 m del suelo.

TABIQUERÍA INTERIOR

Para el caso de las celdas no será necesaria tabiquería por utilizar aparamenta de

Ormazabal, prefabricada bajo envolvente metálica.



de Cálculo

20

Para el caso de los transformadores, y siguiendo lo expuesto en el apartado 3.2.1. de

MIE RAT 14, tal que cuando se utilicen transformadores que contengan aceite u otro

dieléctrico inflamable con capacidad superior a 50 litros, como es el caso que se contempla

en este proyecto, se establecerán tabiques de separación entre ellos y con el resto de

equipos, a fin de cortar en lo posible los efectos de propagación de una explosión y del

derrame del líquido.

Estos tabiques de separación deberán ser de material incombustible (clase M-O

según la Norma UNE 23727) y mecánicamente resistentes (3.2.2 de MIE RAT 14).

Los dos tabiques proyectados aislarán completamente a los dos transformadores del resto

de elementos del Centro de Transformación, formando dos Celdas de Transformación, tal

como se mencionó anteriormente Estos tabiques serán de un espesor de 0.5 m, ver Anexo 1,

Plano 4.

CUBIERTAS

Las cubiertas serán de forjado de hormigón armado, cubierta de hormigón de

cemento y protegida con capa de arena sobre previo enlucido de cemento impermeabilizado



de Cálculo

21

con lámina asfáltica IPA-ALUFLEX. Teniendo en cuenta posibles juntas de dilatación para

las cubiertas.

La lámina asfáltica elegida es autoadhesiva con refuerzo de velo de vidrio cubierto

con asfalto modificado y acabado de foil de aluminio que confiere características

reflectantes de los rayos solares. Se adhiere y amolda a la perfección a distintas superficies,

siendo, por ello impermeable.

La cubierta soportará una sobrecarga de 200 kg/m2, y presentará una estanqueidad

perfecta.

PUERTAS

Las puertas serán de grado de combustibilidad clase M-O según la Norma UNE

23727 y suficientemente rígidas. Esta podrán abrirse hacia fuera 180º, pudiendo abatirse

sobre el muro de fachada, disponiendo un elemento de sujeción de la puerta en ese lugar.

Disponiendo además de los indicativos exteriores de peligro que indica la Reglamentación



de Cálculo

22

VARIOS

En la situación de los huecos de las persianas de ventilación se tendrá en cuenta la

dirección del viento dominante, con el fin de evitar la entrada de arena, polvo, etc.

VENTILACIÓN

La ventilación para el Centro de Transformación consistirá en rejillas con lamas en

forma de ‘V’ invertida que se combinan con rejillas de mosquitero, siendo el proceso de

ventilación por convección natural.

Para asegurar una correcta ventilación del centro de transformación, la entrada de

aire frío se realizará por la rejilla inferior; siendo evacuado por las ranuras de la rejilla

superior.



de Cálculo

23

MEDIDAS DE SEGURIDAD

Para la protección del personal y equipos, se garantizarán las siguientes medidas:

1. No ser posible acceder a las zonas que estén normalmente en tensión, si estas no han

sido puestas a tierra.

2. Las celdas de entrada y salida serán con aislamiento integral y corte en SF6, y las

conexiones entre sus embarrados deberán ser apantalladas, consiguiendo con ello la

insensibilidad a los agentes externos, y evitando de esta forma la pérdida de

suministro en los centros de transformación interconectados con este, incluso en el

eventual caso de inundación del centro.

3. Las bornas de conexión de los cables y fusibles serán fácilmente accesibles a los

operarios de forma que, en las operaciones de mantenimiento, la posición de trabajo

normal no carezca de visibilidad sobre estas zonas.



de Cálculo

24

4. Los mandos de la aparamenta estarán situados frente al operario en el momento de

realizar la operación, y el diseño de la aparamenta protegerá al operario de la salida

de gases en caso de eventual arco interno.

5. El diseño de las celdas impedirá la incidencia de los gases de escape, producidos en

el caso de un arco interno, sobre los cables de M.T. y B.T. Por ello, esta salida de

gases no deberá estar enfocada en ningún caso hacia el foso de cables.



de Cálculo

25

CARACTERÍSTICAS DE LA APARAMENTA DE ALTA TENSIÓN

Las características de los tipos de aparamenta empleados son:

CELDAS CGM

El sistema CGM está formado por un conjunto de celdas modulares de Media

Tensión, con aislamiento y corte en SF6, cuyos embarrados se conectan utilizando unos

elementos patentados por Ormazabal y denominados “conjuntos de unión”, consiguiendo

una unión totalmente apantallada, e insensible a las condiciones externas (polvo, agua,

salinidad, etc.).

Este denominado “conjunto de unión” es un elemento empleado para realizar la

conexión eléctrica y mecánica entre celdas. Este elemento, patentado por ORMAZABAL,

permite la unión del embarrado de las celdas del sistema CGM, fácilmente y sin necesidad

de reponer gas SF6.

El conjunto de unión está formado por tres adaptadores elastoméricos enchufables

que, montados entre las tulipas (salidas de los embarrados) existentes en los laterales de las



de Cálculo

26

celdas a unir, dan continuidad al embarrado y sellan la unión, controlando el campo

eléctrico por medio de las correspondientes capas semiconductoras.

El diseño y composición de este conjunto de unión, además de imposibilitar las

descargas parciales, permite mantener los valores característicos de aislamiento,

intensidades asignadas y de cortocircuito que las celdas tienen por separado.

Tras disponer los tres adaptadores de las tres fases del embarrado, únicamente es

necesario dar continuidad a la tierra y afianzar la unión mecánica entre celdas mediante

tornillos.

Las partes que forman las celdas son:

1. Base y Frente. La altura y diseño de esta base permite el paso de cables sin necesidad

de foso y ejes de accionamiento de la aparamenta, a la altura idónea para su operación

posterior. Además, la altura de la base facilita la conexión de los cables frontales de

acometida. La parte frontal incluye en su parte superior la placa de características

eléctricas, la mirilla para el manómetro, el esquema eléctrico de la celda y los accesos a

los accionamientos del mando. En la parte inferior se encuentran las tomas para las

lámparas de señalización de tensión y el panel de acceso a los cables y fusibles. En su



de Cálculo

27

interior hay una pletina de cobre a lo largo de toda la celda, permitiendo la conexión a

la misma del sistema de tierras y las pantallas de los cables.

2. Cuba. Está fabricada en acero inoxidable de 2mm de espesor, contiene el interruptor, el

embarrado y los portafusibles. El gas SF6 se encuentra en su interior a una presión

absoluta de 1.3bares (salvo para celdas especiales). El sellado de la cuba permite el

mantenimiento de los requisitos de operación segura durante 30 años, sin necesidad de

reposición de gas. Esta cuba cuenta con un dispositivo de evacuación de gases que, en

caso de arco interno, permite su salida hacia la parte trasera de la celda, evitando así,

con la ayuda de la altura de las celdas, su incidencia sobre las personas, cables o la

aparamenta del Centro de Transformación.

3. Interruptor/Seccionador/Seccionador de Puesta a Tierra. El interruptor disponible en el

sistema CGM tiene tres posiciones: conectado, seccionado y puesto a tierra (salvo para

el interruptor de la celda CMIP). La actuación de este interruptor se realiza mediante

palanca de accionamiento sobre dos ejes distintos: uno para el interruptor (conmutación

entre las posiciones de interruptor conectado e interruptor seccionado); y otro para el

seccionador de puesta a tierra de los cables de acometida (que conmuta entre las

posiciones de seccionamiento y puesta a tierra).



de Cálculo

28

4. Mando. Los mandos de actuación son accesibles desde la parte frontal, pudiendo ser

accionados de forma manual o motorizada.

5. Conexión de cables. La conexión de cables se realiza por la parte frontal, mediante

pasatapas estándar.

6. Enclavamiento. Los enclavamientos incluidos en todas las celdas CGM pretenden que:

No se pueda conectar el seccionador de puesta a tierra con el aparato principal

cerrado, y recíprocamente, no se pueda cerrar el aparato principal si el

seccionador de puesta a tierra está conectado.

No se pueda quitar la tapa frontal si el seccionador de puesta a tierra está

abierto, y a la inversa, no se pueda abrir el seccionador de puesta a tierra cuando

la tapa frontal ha sido extraída.

7. Características eléctricas. Las características de las celdas CGM son:

Tensión nominal: 24kV

Nivel de aislamiento a frecuencia industrial (1 minuto):

A tierra y entre fases: 50kV



de Cálculo

29

A la distancia de seccionamiento: 60kV

Nivel de aislamiento con impulso tipo rayo:

A tierra y entre fases: 125kV

A la distancia de seccionamiento: 145kV



de Cálculo

30

CARACTERÍSTICAS DE LA APARAMENTA DE BAJA TENSIÓN

El elemento de salida de Baja Tensión será un interruptor automático, que tiene

como misión actuar como protección general de la instalación eléctrica de potencia en Baja

Tensión.



de Cálculo

31

CARACTERÍSTICAS DESCRIPTIVAS DE LAS CELDAS DE ALTA

TENSIÓN

ENTRADA/SALIDA: CGM-CML INTERRUPTOR-SECCIONADOR

Celda con envolvente metálica, fabricada por Ormazabal, formada por un módulo

de 24 kV de tensión nominal, 400 A de intensidad nominal y unas dimensiones de 370 mm

de ancho por 850 mm de fondo por 1800 mm de alto, con un peso de 140 kg.

La celda CML de interruptor-seccionador, o celda de línea, está constituida por un

módulo metálico, con aislamiento y corte en SF6, que incorpora en su interior un

embarrado superior de cobre, y una derivación con un interruptor-seccionador rotativo, con

capacidad de corte y aislamiento, y posición de puesta a tierra de los cables de acometida

inferior-frontal mediante bornas enchufables. Presenta también captadores capacitivos para

la detección de tensión en los cables de acometida.

Otras características constructivas:

Capacidad de ruptura: 400A



de Cálculo

32

Intensidad de cortocircuito: 16kA/40kA

Capacidad de cierre: 40kA

Mando interruptor: manual tipo B

No lleva cajón de control.

SECCIONAMIENTO DE LA COMPAÑÍA: CGM-CMIP INTERRUPTOR

PASANTE



de ancho por 850 mm de fondo por 1800 mm de alto, con un peso de 130kg.

La celda CMIP de interruptor pasante, está constituida por un módulo metálico, con

aislamiento y corte en SF6, que incorpora en su interior un embarrado superior de cobre,

interrumpido por un interruptor-seccionador rotativo, con capacidad de corte y aislamiento,

para aislar las partes izquierda y derecha del mismo.



de Cálculo

33







PROTECCIÓN GENERAL: CGM-CMP-V INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE

VACÍO




La celda CMP-V de interruptor automático de vacío, está constituida por un módulo

metálico, con aislamiento y corte en SF6, que incorpora en su interior un embarrado

superior de cobre, y una derivación con un seccionador rotativo de tres posiciones, y en



de Cálculo

34

serie con un interruptor automático de corte en vacío, enclavado con el seccionador. La

puesta a tierra de los cables de acometida se realiza a través del interruptor automático. La

conexión de cables es inferior-frontal mediante bornas enchufables. Presenta captadores

capacitivos para la detección de tensión en los cables de acometida.





Relé de protección: RPGM

Mando interruptor: manual RAV


MEDIDA: CGM-CMM MEDIDA


de 24 kV de tensión nominal, y unas dimensiones de 800 mm de ancho por 1025 mm de

fondo por 1800 mm de alto, con un peso de 180 kg.



de Cálculo

35

La celda CMM de medida, está constituida por un módulo metálico, construido en

chapa metálica galvanizada, que permite la incorporación en su interior de los

transformadores de tensión e intensidad que utilizan para dar los valores correspondientes a

los contadores de medida de energía.

Por su constitución, esta celda puede incorporar los transformadores de cada tipo

(tensión e intensidad), normalizados en las distintas compañías suministradoras de energía.

La tapa de la celda cuenta con los dispositivos que evitan la posibilidad de contactos

auxiliares, y permiten el sellado de la misma, para garantizar la no manipulación de las

conexiones. Está compuesta por tres transformadores de tensión y tres de intensidad con las

características siguientes:

Transformador de intensidad de aislamiento seco y construido atendiendo a las

correspondientes normas UNE y CEI, con:

Relación de transformación: 150/5

Potencia: 15 VA

Clase de precisión: 0.5

Intensidad térmica: 80 In



de Cálculo

36

Sobreintensidad admisible en permanente: 1.2 In

Aislamiento:

Tensión nominal: 24 kV

A frecuencia industrial (1 minuto): 50 kV

A impulso tipo rayo (1.2/50): 125 kV

Transformador de tensión de aislamiento seco y construido atendiendo a las

correspondientes normas UNE y CEI, con:

Relación de transformación: 22000:V3/110:V3

Potencia: 50 VA

Clase de precisión: 0.5

Sobretensión admisible en permanente: 1.2 Vn

Aislamiento:

Tensión nominal: 24 kV

A frecuencia industrial (1 minuto): 50 kV

A impulso tipo rayo (1.2/50): 125 kV



de Cálculo

37

SECCIONAMIENTO ABONADO: CGM-CMIP INTERRUPTOR PASANTE




La celda CMIP de interruptor pasante, está constituida por un módulo metálico, con

aislamiento y corte en SF6, que incorpora en su interior un embarrado superior de cobre,

interrumpido por un interruptor-seccionador rotativo, con capacidad de corte y aislamiento,

para aislar las partes izquierda y derecha del mismo.








de Cálculo

38

PROTECCIÓN TRAFO 2000KVA: CGM-CMP-V INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

DE VACÍO


















de Cálculo

39


PROTECCIÓN TRAFO1600KVA: CGM-CMP-V INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

DE VACÍO














de Cálculo

40






Los detalles constructivos de las celdas se encuentran en el Anexo 1, Planos 3 y 13.



de Cálculo

41

MATERIAL VARIO

Este material no se describe en las características del equipo ni en las características de

la aparamenta. Entre este material se encontrará:

1. Interconexión de Alta Tensión:

Puentes Alta Tensión con transformador de 2000kVA:

Cables Alta Tensión 12/20kV del tipo DHV, unipolares, con conductores de

aluminio de 3x95 mm2, terminaciones ELASTIMOLD de 24kV del tipo atornillable

y modelo K-400TB-MIND.

Puentes Alta Tensión con transformador de 1600kVA:

Cables Alta Tensión 12/20kV del tipo DHV, unipolares, con conductores de

aluminio de 3x95 mm2, terminaciones ELASTIMOLD de 24kV del tipo atornillable

y modelo K-400TB-MIND.

2. Interconexión de Baja Tensión:

Puentes Baja Tensión 380 V con transformador de 2000 kVA:



de Cálculo

42

Juego de puentes de cables de BT, de aluminio de 1 x 240mm2, con aislamiento en

Etileno-propileno sin armadura, y todos los accesorios para la conexión, formados

por grupo de cables en la cantidad 10 x fase + 5 x neutro.

Puentes Baja Tensión 380 V con transformador de 1600 kVA:

Juego de puentes de cables de BT, de aluminio de 1 x 240 mm2, con aislamiento en

Etileno-propileno sin armadura, y todos los accesorios para la conexión, formados

por grupo de cables en la cantidad 8 x fase + 4 x neutro.

3. Defensa de transformadores. Para cada transformador se dispondrá de celda

metálica, con puertas de acceso y rejillas de ventilación, de las dimensiones

adecuadas para contenerlos.



de Cálculo

43

PROTECCIÓN CONTRA INCENDIOS DEL CENTRO DE

TRANSFORMACIÓN

Para el Centro de Transformación como el que se contempla aquí las medidas de

protección contra incendios a adoptar estarán de acuerdo a lo establecido en el apartado 4.1

de la MIE RAT 14, y Reglamentaciones específicas aplicables.

Deberán considerarse dos sistemas de protección contra incendios:

Sistema pasivo

Sistema activo

El sistema pasivo consistirá en una serie de medidas a tomar en la construcción de la

obra civil del Centro de Transformación, algunas de las cuales se recogen en el apartado

2.6 de esta memoria, entre ellas estarán:

• Pozo de recogida de líquidos con sistema de apagafuegos (lechos de guijarros), que se

contempla en apartados siguientes.



de Cálculo

44

• Elementos delimitadores del Centro de Transformación (muros exteriores, cubiertas y

solera), así como los estructurales en él contenidos (vigas, columnas, etc. si los hubiera)

tendrán una resistencia al fuego de acuerdo con la NBE CPI-96 y los materiales

constructivos del revestimiento interior (paramentos, pavimento, pintura y techo) serán

de clase M-O de acuerdo con la Norma UNE 23727.

• Cuando se utilicen transformadores que contengan aceite u otro dieléctrico inflamable

con capacidad superior a 50 litros, se establecerán tabiques de separación entre ellos.

En cuanto al sistema activo se colocará como mínimo un extintor móvil de eficacia

89B. Este extintor deberá colocarse siempre que sea posible en el exterior de la instalación

para facilitar su accesibilidad, y en cualquier caso, a una distancia no superior a 15 metros

de la misma.

En previsión de una falta de personal itinerante de la compañía suministradora por

causa de fuerza mayor, se dispone de una instalación contra incendios, formada por tres

extintores de CO2 de eficacia 89B para el Centro de Transformación. Su ubicación puede

verse en el Anexo 1, Plano 4.



de Cálculo

45

ILUMINACIÓN DEL CENTRO DE TRANSFORMACIÓN

El alumbrado interior del Centro de Transformación se realizará con una toma en

cada Cuadro General de Distribución de Baja Tensión. Se intercalará un cortocircuito

fusible de 2 amperios y un interruptor diferencial para la correcta protección de dicha

instalación, así como una base de enchufe de 16 A.

El interruptor de 10 A y 250 V accionará los puntos de la luz necesarios para una

correcta iluminación de todo el recinto.

El cable será de cobre con nivel de aislamiento de 750V, bipolar, aislado con PVC y

de 4mm2 de sección. Estará instalado bajo tubo de PVC de 13mm de diámetro interior,

grapado a la pared.



de Cálculo

46

POZO DE RECOGIDA DE LÍQUIDOS

Tal como se describió anteriormente se va a incluir en el diseño del Centro de

Transformación, dentro de las medidas pasivas contra incendios, un pozo de recogida de

líquidos con sistema apagafuegos (lecho de guijarros).

El pozo de recogida de líquidos tiene que tener las dimensiones necesarias para

contener una capacidad mínima igual al volumen del aceite del transformador situado sobre

él, según la RU 5201C.

En el caso de esta instalación, se van a proyectar un único pozo para los dos

transformadores.

Para el transformador de 1600kVA, cuyo volumen de aceite es de 88 litros a 20ºC

(según catálogo); se dimensionaría un pozo de al menos dicho volumen.

Para el transformador de 2000kVA se haría lo propio, teniendo este un volumen de

aceite de 102 litros, también a 20ºC (según catálogo).



de Cálculo

47

En nuestro caso, como se va a proyectar un único pozo, este tendría que tener un

volumen de al menos 190 litros. El pozo incluido en el Centro de Transformación cumple

con creces este requerimiento, ya que tiene unas dimensiones útiles de 1430mm de

profundidad, y una superficie transversal de 830x830mm. Esto nos da una capacidad útil de

llenado de 985 litros.

Los detalles del pozo y ubicación, pueden verse en el Anexo 1, Plano 4.



de Cálculo

48

MEDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA

La medida de la energía eléctrica se realizará mediante un cuadro de contadores al

secundario de los transformadores de intensidad y de tensión de la celda de medida.

El conjunto incluirá un tubo de acero galvanizado y sus fijaciones; el conductor para

los circuitos de intensidad y tensión; y el módulo de medida de tarifa doble que incluye dos

escalas de contaje con dos maxímetros y un contador de energía reactiva, así como un reloj

para la discriminación de tarifas.



de Cálculo

49

CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS

INTENSIDADES NOMINALES

En este apartado se calculan las intensidades nominales por el primario y secundario

para los dos transformadores.

Para las intensidades nominales se utiliza la expresión:

I = P/(√3 * U)

Donde:

P es la potencia nominal del transformador.

U es la tensión nominal compuesta del primario o secundario, según sea el

caso.

I es la intensidad nominal del primario o secundario, según sea el caso.

Así pues, se tendrá que las intensidades nominales del primario son:

Transformador de 1600kVA: I = 1600 / (√3 * 20) = 46.2A

Transformador de 2000kVA: I = 2000 / (√3 * 20) = 57.7A



de Cálculo

50

Para las intensidades nominales por el secundario:

Transformador de 1600kVA: I = 1600 / (√3 * 0.38) = 2430.9A

Transformador de 2000kVA: I = 2000 / (√3 * 0.38) = 3038.7A

CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO

Para el cálculo de las intensidades de cortocircuito se tiene en cuenta la potencia de

cortocircuito dada por la compañía suministradora de energía eléctrica.

En el lado de baja tensión, para obtener unos resultados más seguros se supone una

corriente de cortocircuito infinita en el primario del transformador.

Así pues, se aplicará para el cálculo de la corriente de cortocircuito en el lado de

alta, la expresión:

Iccp = P / (√3 * U)

Donde:



de Cálculo

51

P es la potencia de cortocircuito de la red, que se toma despreciando las

resistencias del cable, es decir, el valor en el punto de la acometida.

U es la tensión compuesta del primario.

Iccp es la corriente de cortocircuito.

Este valor resultará ser:

Iccp = 500MVA / (√3 * 20kV) = 14.4kA

Para el lado de baja, y teniendo en cuenta lo expuesto arriba, se tendrá que:

Iccs = P / (√3 * εcc * U)

Donde:

P es la potencia del transformador.

εcc es la tensión de cortocircuito en p.u.

U es la tensión compuesta del secundario.

Iccs es la intensidad de cortocircuito del secundario.

Resultará a su vez para cada transformador:

Iccs = 1600kVA / (√3 * 0.06 * 380V) = 40515.8A, para el transformador de 1600kVA.

Iccs = 2000kVA / (√3 * 0.06 * 380V) = 50644.8A, para el transformador de 2000kVA.



de Cálculo

52

SOLICITACIÓN ELECTRODINÁMICA DEL EMBARRADO

La intensidad dinámica del embarrado se valora en aproximadamente 2.5 veces la

intensidad de cortocircuito del lado del primario de los transformadores, así pues, será:

Iccd = 2.5 * 14.4kA = 36.1kA

Para las celdas CGM de Ormazabal, la certificación correspondiente que cubre el

valor determinado arriba se ha obtenido mediante el protocolo 642-93 realizado en los

laboratorios KEMA de Holanda.

SOLICITACIÓN TÉRMICA DEL EMBARRADO

Será necesaria dicha comprobación para estar seguros que no se producen

calentamientos excesivos de las celdas por efecto de un cortocircuito. La comprobación se

va a hacer teniendo en cuenta la normativa en vigor, por lo que la intensidad considerada

será la eficaz de cortocircuito. Este valor es:

Icct = 14.4kA



de Cálculo

53

En este caso el protocolo que cumple con el valor determinado es el 642-93

realizado en los laboratorios KEMA de Holanda.



de Cálculo

54

PLIEGO DE CONDICIONES PARA OBRA CIVIL

ARENAS Y GRAVAS

La arena y grava utilizadas para fabricar el hormigón responden a las normas

generales de la construcción. Las arenas estarán limpias sin contener impurezas arcillosas u

orgánicas, y las gravas no contendrán calizas, arcillas o materiales extraños.

CEMENTO

El cemento será Portland de primera calidad y deberá cumplir las condiciones

exigidas por el Pliego General de Condiciones para obras de carácter oficial, aprobado por

O.M. del 21/12/60 (B.O. del 5/6/60). Será capaz de proporcionar al hormigón las

condiciones exigidas en el apartado correspondiente al citado pliego de condiciones,

utilizando como mínimo el de calidad P-250 de fraguado lento.



de Cálculo

55

AGUA

El agua no podrá proceder de ciénagas ni producir eflorescencias, agrietamiento o

perturbaciones en el normal fraguado del hormigón.

DOSIFICACIÓN DE CEMENTO

La dosificación mínima para el mortero en mampostería y ladrillo será de 250kg de

cemento por m3 de arena.

La dosificación mínima para el hormigón será de 250kg y 400kg de cemento por m3

de obra, que se empleará en pilares, viguetas armadas, vigas.



de Cálculo

56

TERRAPLENES

La formación de terraplenes se hará extendiendo capas horizontales de tierra de 30

x 40cm de espesor, apisonadas para su mejor compactación. La primera capa será de tierra,

pudiendo tener las sucesivas pequeñas piedras mezcladas con la tierra.

PINTURA

Para el exterior del centro se utilizará una pintura resistente a la intemperie y en las

partes metálicas una pintura antioxidante.

El interior se pintará con dos manos de pintura plástica de color blanco, y los

herrajes de obra con dos manos de pintura color gris perla también plástica.

CERRAMIENTOS EXTERIORES Y PUERTAS



de Cálculo

57

Para este fin se emplearán materiales que ofrezcan garantías de estanqueidad en los

basamientos, así como unas dimensiones apropiadas para atender las actuaciones del

viento, pandeo propio, empotramiento de herrajes, etc.

Los materiales se unirán con mortero de cemento.

En estos cerramientos se tendrán que cumplir las normas correspondientes al

Decreto 195/1963 de 17 de enero, por el que se establece la Norma M.V. 101-1962 de

Acciones en la Edificación (B.O.E. nº 35 de 9 febrero de 1963).



de Cálculo

58

PRUEBAS REGLAMENTARIAS

Las pruebas y ensayos, a que serán sometidas las celdas una vez terminada su

fabricación, serán:

1. Prueba de operación mecánica.

2. Prueba de dispositivos auxiliares, hidráulicos, neumáticos y eléctricos.

3. Verificación de cableado.

4. Ensayo a frecuencia industrial.

5. Ensayo dieléctrico de circuitos auxiliares y de control.

6. Ensayo a onda de choque 1.2/50ms.

7. Verificación del grado de protección.



de Cálculo

59

MANTENIMIENTO Y CONDICIONES DE USO

El Centro de Transformación deberá estar siempre perfectamente cerrado, de forma

que impida el acceso de personas ajenas al servicio.

Deben respetarse la anchura de los pasillos observada en el Reglamento de Alta

Tensión (MIE-RAT 14), e igualmente debe permitirse la extracción total de cualquiera de

las celdas instaladas, por lo que la anchura útil de cualquiera de los pasillos debe ser

superior al mayor de los fondos de cualquiera de las celdas.

Toda la instalación eléctrica debe estar correctamente señalizado y deben disponerse

las advertencias e instrucciones necesarias de modo que se impidan los errores de

interrupción, maniobras incorrectas y contactos accidentales con los elementos en tensión o

cualquier tipo de accidente.

Para la realización de las maniobras oportunas en el Centro de Transformación se

utilizará banquillo, palanca de accionamiento, guante etc. y deberán estar siempre en

perfecto estado de uso; lo que se comprobará periódicamente.



de Cálculo

60

Se colocarán las instrucciones sobre los primeros auxilios que deben prestarse en

caso de accidente en un lugar perfectamente visible.

Cada grupo de celdas llevará una placa de características con:

Nombre del fabricante.

Tipo de aparamenta y número de fabricación.

Año de fabricación.

Tensión nominal.

Intensidad nominal.

Intensidad nominal de corta duración.

Frecuencia nominal.

Junto al accionamiento de la aparamenta de las celdas, se debe incorporar una

representación gráfica y clara de las marcas e indicaciones necesarias para la correcta

manipulación de dicha aparamenta. Además, si contienen SF6 para el corte o para el

aislamiento, como es este caso, debe dotarse con un manómetro para la comprobación

regular de la correcta presión de gas antes de realizar cualquier maniobra.

Antes de la puesta en servicio con carga del Centro se realizará una puesta en

servicio en vacío para comprobación del correcto funcionamiento de las máquinas. Se



de Cálculo

61

realizarán comprobaciones de las resistencias de aislamiento y de tierra de los diferentes

componentes de la instalación eléctrica.

El personal encargado de realizar las maniobras, estará debidamente autorizado.

Las maniobras se realizarán con el siguiente orden:

Primero se conectará el interruptor seccionador de entrada de línea y a continuación

el interruptor de protección del transformador, con lo cual el transformador estará

trabajando en vacío para hacer las comprobaciones oportunas.

Una vez realizadas las maniobras en Alta Tensión, se procederá a conectar la red de

Baja Tensión.

Para la separación del servicio las maniobras se ejecutan en sentido inverso a las

realizadas en la puesta en servicio, y no se permitirá el acceso al interior de las celdas

mientras no esté conectado el seccionador de puesta a tierra.

Para el mantenimiento se tomarán las medidas oportunas para garantizar la

seguridad del personal, y consistirá en limpieza, engrasado y verificación de las conexiones

fijas, móviles y en general de todos aquellos elementos que fuesen necesario verificar. Las



de Cálculo

62

celdas tipo CGM o CGC de empleadas en la instalación, no necesitan mantenimiento

interior, al estar aislada su aparamenta interior en gas SF6; evitando de esta manera el

deterioro de los circuitos principales de la instalación.



de Cálculo

63

CERTIFICADOS, DOCUMENTACIÓN Y LIBRO DE ÓRDENES

Será necesario adjuntar, para la tramitación de este proyecto ante los organismos

competentes, la siguiente relación de documentos:

Autorización administrativa de la obra.

Proyecto firmado por el técnico competente.

Certificado de tensiones de paso y contacto emitido por empresa homologada.

Certificado de fin de obra.

Contrato de mantenimiento.

Conformidad por parte de la compañía suministradora.

Por otro lado, será necesario disponer en el Centro de Transformación de un libro de

órdenes, en el que registrar todas las incidencias surgidas durante la vida útil del centro,

incluyendo cada visita, revisión, etc.



de Cálculo

64

CÁLCULO DE LA RED DE TIERRAS

Se realizarán en este apartado los cálculos correspondientes para la puesta en

práctica del Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en

Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación (RD 3275/1982) y de sus

Instrucciones Técnicas Complementarias (O.M. 18/10/1984), y en particular la ITC MIE-

RAT 13 en lo referente a las Instalaciones de Puesta a Tierra para Centros de

Transformación de Tercera Categoría.

Como preliminares se podrá adelantar que:

Respecto a la tierra de protección.

Todas las partes metálicas no unidas a los circuitos principales, de todos los

aparatos y equipos instalados en el Centro de Transformación, se unen a la tierra de

protección: envolventes de las celdas de B.T., rejillas de protección, carcasa de los

transformadores, etc. No se unirán por el contrario, las rejillas y puertas metálicas

del Centro, si son accesibles desde el exterior.

Respecto a la tierra de servicio.



de Cálculo

65

Con objeto de evitar tensiones peligrosas en B.T., debido a faltas en la red de A.T.,

el neutro del sistema de B.T. se conecta a una toma de tierra independiente del

sistema de A.T., de tal forma que no exista influencia en la red general de tierra,

para la cual se emplea un cable de cobre aislado de 0.6/1kV.

DATOS DE PARTIDA PARA EL CÁLCULO

Tensión de servicio (U): 20 kV

Intensidad máxima de defecto (Id): 300 A

Tipo de protección:

Tiempo de desconexión (t’): 1 s

Intensidad de arranque de la protección (I’a): 100 A

Características del terreno:

Resistividad del terreno (ρ): 250 Ωm

Resistividad del hormigón en el acceso (ρh): 3000 Ωm

(según UNESA Febrero 1989)

Nivel de aislamiento de las instalaciones de B.T.(Vbt): 10 kV



de Cálculo

66

La RAT señala que, para instalaciones de tercera categoría y de intensidad de

cortocircuito inferior o igual a 16 kA (como es el caso), es posible estimar la resistividad

del terreno sin necesidad de medirla ‘in situ’.

Así pues, la resistividad del terreno se estima en 250 Ωm, valor intermedio dentro

del rango que proporciona tanto la ITC MIE-RAT 13, como el Reglamento Electrotécnico

de Baja Tensión para el tipo de terreno encontrado, arena arcillosa, que está entre 50 y

500Ωm.

CÁLCULO Y ELECCIÓN DE TIERRAS PARA PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES

Las prescripciones generales cuando se produce un defecto a tierra en una instalación

de alta tensión recomiendan diseñar los electrodos de puesta a tierra teniendo en cuenta los

siguientes aspectos:

Seguridad de las personas en relación con las elevaciones de potencial.

Sobretensiones peligrosas para las instalaciones.



de Cálculo

67

Valor de la intensidad de defecto que haga actuar las protecciones, asegurando la

eliminación de la falta.

La MIE-RAT 13 establece que la tensión máxima aplicable al cuerpo humano, entre

mano y pies, que puede aceptarse, es la siguiente:

Vca = K / tn (1)

Siendo:

Vca es la tensión aplicada en voltios.

t es la duración de la falta en segundos.

K y n son constantes función del tiempo.

0.9 ≥ t > 0.1s, K = 72 y n = 1

3 ≥ t > 0.9s, K = 78.5 y n = 0.18

5 ≥ t > 3s, Vca = 64V

t > 5s, Vca = 50V

Así pues para nuestro caso; K = 78.5 y n = 0.18.

En base, a suponer que la tensión máxima aplicada al cuerpo humano no supere el

valor de (1) para tensión de contacto, ni de 10 veces ese valor para tensión de paso, los



de Cálculo

68

valores máximos admisibles para tensiones de contacto y paso, y que por tanto no pueden

ser superados en una instalación son:

Vp = 10K / tn * (1 + 6ρ /1000)

Vc = K / tn * (1 + 1.5ρ /1000)

En estas ecuaciones se ha simplificado el circuito al despreciar la resistencia de la

piel y el calzado, y se ha determinado, suponiendo que la resistencia del cuerpo humano es

de 1000Ω y asimilando cada pie a un electrodo en forma de placa de 200 cm2 de área que

ejerce una fuerza mínima sobre el suelo de 250 N, lo que representa una resistencia de

contacto con el suelo evaluada en 3 ρs, siendo ρs la resistividad superficial del terreno.

La deducción de estas fórmulas es la siguiente:

Sea la resistencia de contacto con el suelo Rs =3ρs(Ω), Resistencia del cuerpo

humano Rh = 1000Ω, tensión de paso máxima aplicable al cuerpo humano Vpa = 10K/tn

(V), tensión de contacto máxima aplicable en el cuerpo humano Vca = K/tn (V), tensión de

paso máxima admisible en la instalación Vp (V), y tensión de contacto máxima en la

instalación Vc (V).

Entonces se tendrá que:



de Cálculo

69

a) Tensión de Paso.

Vpa / Rh = Vp / (Rs + Rh + Rs)

de donde:

Vp = Vpa * (1 + 2Rs / Rh)

Rs Rs Rh

Vp

Vpa Rs

Rh

Rs



de Cálculo

70

b) Tensión de Contacto

hs

c

h

ca

RR

V

R

V

+=

2

de donde:

)2

1(h

s

cacR

RVV +=

Rs

Rh

Rs

Rs

Rs

Rh

Vc

Vca



de Cálculo

71

c) Tensión de paso de acceso.

Para la tensión de paso puede suceder que la resistividad superficial del terreno sea

distinta en cada pie, habitual en el acceso a centros de transformación, donde los

pavimentos, interior y exterior, pueden ser distintos. En base, a esto se tiene la tensión de

paso de acceso cuya expresión es:

Vp(acc) = 10K / tn * (1 + (3ρ + 3ρ')/1000)

Donde ρ y ρ' son las resistividades superficiales del terreno en cada pie.

Para el caso actual, se tiene que:

Vp = 10 * 78.5 * (1 + 6 * 250/1000) = 1962V

Vc = 78.5 * (1 + 250/2000) = 108V

Vp(acc) = 10 * 78.5 * (1 + (3 * 250 + 3 * 3000)/1000) = 8438.7V

A continuación se calcularan los valores de las tensiones de paso y contacto para

una configuración elegida para la red de tierra. Esta será la correspondiente al código de

configuración 80-40/8/82, que corresponde a un rectángulo de 8.0x4.0 m, con 8 picas de

14mm de diámetro y 2m de longitud, enterradas a una profundidad de 0.5m, y dispuesta



de Cálculo

72

una en cada vértice y las otras en los puntos medios de los lados del rectángulo (ver Anexo

1, Plano 9).

Las picas se unen con conductor de cobre desnudo de 50mm2 de sección.

Aplicando el método recomendado por UNESA Febrero 1989 (Método de Howe)

para la Puesta a Tierra de Centros de Transformación de Tercera Categoría, se obtienen los

siguientes parámetros, expresados en valores ‘unitarios’:

Resistencia de puesta a tierra: Kr = 0.065Ω/Ωm

Tensión de paso máxima: Kp = 0.0134V/ΩmA

Tensión de contacto exterior máxima: Kc = 0.0284V/ΩmA

Tensión de paso en acceso: Kp(acc) = 0.0284V/ΩmA

A partir de estos valores se puede calcular la resistencia del electrodo de tierra tal

como:

Rt = ρ * Kr = 250 * 0.0656 = 16.25Ω

Para la impedancia del neutro de la red se utilizan los valores dados por la compañía

suministradora, donde se despreciara la impedancia de la línea, lo que hace el cálculo más



de Cálculo

73

restrictivo al obtener una intensidad de defecto en nuestra instalación superior a la que

pudiera aparecer en el caso real. Además se independiza el cálculo, de los futuros cambios

en la red. Tendremos que:

Zn = U / (√3 Id ) = 20000 / (√3 * 300) = 38.49Ω

Y se supone que esta impedancia es puramente resistiva, con lo que la intensidad de

defecto del sistema de tierras viene dado por:

( ) ( )A

XRR

UI

ntn

de 9,21025,1649,38*3

20000

*3 22=

+≈

++=

La intensidad Ide es superior a la intensidad de arranque de la protección, que en este

caso es de 100 A.

Así pues los valores de las tensiones máximas admisibles para esta red de tierras

son:

Tensión de paso calculada:

Vpc = Kp * ρ * Ide = 0.0134 * 250 * 210.9 = 706.5V

Tensión de contacto calculada:

Vcc = Kc * ρ * Ide = 0.0284 * 250 * 210.9 = 1497.4V

Tensión de paso de acceso calculada:



de Cálculo

74

Vp(acc)c = Kp(acc) * ρ * Ide = 0.0284 * 250 * 210.9 = 1497.4V

Sólo queda ya compararlos con los valores máximos admisibles para la instalación,

que fueron calculados anteriormente:

Vp = 1962V > 706.5V = Vpc, cumple la especificación reglamentaria.

Vc = 108V < 1497.4V = Vcc, no cumple la especificación reglamentaria.

Vp(acc) = 8438.7V> 1497.4V = Vp(acc)c, cumple la especificación reglamentaria.

Como se puede observar es difícil controlar que la tensión de contacto, en el caso de

defecto, no supere el valor máximo admisible.

Se tendrían que establecer, por tanto, unos electrodos muy dimensionados, cuya

configuración quizás no sería viable físicamente y cuyo coste sería elevado. En este caso el

RAT permite la posibilidad de recurrir al empleo de medidas adicionales de seguridad, a fin

de reducir los riesgos para personas y cosas.

A continuación se detallan estas medidas complementarias.



de Cálculo

75

MEDIDAS COMPLEMENTARIAS

Las medidas concretas consideradas en el presente documento, y tendentes al

cumplimiento de la especificación reglamentaria, son las siguientes:

En el interior del centro de seccionamiento, protección y medida, será obligado que

la base del hormigón armado cuente con una armadura de mallazo electrosoldado con

redondos de diámetro no inferior a 4mm, formado por retícula no superior a 30x30cm. Este

mallazo se conectará como mínimo en dos puntos preferentemente opuestos a la puesta a

tierra de la protección del centro.

Con esta disposición se consigue que la persona que deba acceder a una parte que

pueda quedar en riesgo, de forma eventual, esté sobre una superficie equipotencial, con lo

que desaparece el riesgo inherente a la tensión de contacto y de paso interior.

Este mallazo se cubrirá con una capa de hormigón de 10cm de espesor como

mínimo. Para el mismo fin, se construirá además en todo el perímetro del centro un

acerado con anchura mínima de 1.30m con armadura formada por mallazo electrosoldado

de redondos de diámetro no inferior 4mm, y formado por retícula no superior a 30x30cm,

quedando cubierta por una capa de hormigón, de al menos 10cm.



de Cálculo

76

Con esta segunda medida se protege en lo referente a sus partes metálicas con

acceso desde el exterior (puertas de acceso para personas y máquinaria, rejillas de

ventilación, etc.).

CÁLCULO DEL ELECTRODO DE TIERRA DE SERVICIO

Se realizarán en este apartado los cálculos correspondientes al electrodo de tierra de

la red de Baja Tensión, referentes al cumplimiento de los valores de resistencia establecidos

en el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en su Instrucción Técnica

Complementaria ITC MIE-BT-39.

Se realiza el cálculo, igualmente, según las recomendaciones de UNESA Febrero

1989, sobre Métodos de Cálculo y Proyectos de Instalaciones de Puesta a Tierra para

Centros de Transformación de Tercera Categoría, en lo referente a la tipificación de

configuraciones básicas de electrodos de puesta a tierra.

Se recuerda que la resistividad superficial del terreno se había establecido en

250Ωm.



de Cálculo

77

Se elige la configuración de código 5/62, compuesta por 6 picas de 14mm de

diámetro en hilera, de 2m de longitud, separadas 3m, y enterradas a una profundidad de

0.5m. Unidas todas ellas por conductor de Cobre desnudo de 50mm2 de sección (ver Anexo

1, Plano 9).

Aplicando el Método de Howe, el valor del coeficiente de resistencia unitaria de

puesta a tierra es:

Kr = 0.073Ω/Ωm

Con lo que la resistencia de puesta a tierra del electrodo es:

Rt = Kr * ρ = 0.073 * 250 = 18.25Ω

Valor que habrá que comprobar en la práctica, una vez construido.

SEPARACIÓN DE TIERRA DE PROTECCIÓN Y DE SERVICIO

Para garantizar que el sistema de puesta a tierra de servicio no alcance tensiones

elevadas que puedan afectar a las instalaciones de los usuarios, en el momento en que se

esté disipando un defecto por el sistema de tierra de protección debe establecerse una



de Cálculo

78

separación entre los electrodos más próximos de ambos sistemas, la cual, será función de la

resistividad del terreno y de la intensidad de defecto.

La máxima intensidad de defecto que puede aparecer entre el neutro de Baja

Tensión y una tierra lejana no afectada, no debe ser superior a 1000V, estableciendo este

valor por lo indicado en la MI-BT-017 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión.

Al tratarse de una instalación de BT que está en servicio, y de acuerdo con el

criterio de que la tensión de ensayo no supere el 80 % del valor máximo, se tiene que:

VVU 12001500*8.0 ==

Donde 1500V es el valor que aparece en la MI BT-031 como la tensión de ensayo a

50Hz durante 1 minuto en los receptores.

Así pues, tomar el valor de 1000V es un margen de garantía suficiente.

Para determinar la tensión inducida sobre el electrodo de puesta a tierra de BT, el

comportamiento del electrodo de tierra de protección puede asimilarse al de una semiesfera,

luego la tensión inducida en una semiesfera a una distancia D, viene determinada por:

D

IU d

i ∗∗∗=

πρ

2

Donde D es la distancia entre electrodos de protección y de servicio, en metros.



de Cálculo

79

Despejando D, sustituyendo los valores, e imponiendo la condición Ui ≤ 1000V:

D ≥ ρ * Id / 2000 π = 250 * 210.9 / 2000π = 8.39m → 9m

Por otro lado, la puesta a tierra del neutro se realizará con cable aislado de 0.6/1kV,

protegido con tubo de PVC de grado de protección, como mínimo, contra daños mecánicos.



de Cálculo

80

CÁLCULO Y ELECCIÓN DE CONDUCTORES Y CUADROS DE DISTRIBUCIÓN

Recordemos que en su aspecto más general, un cable es un elemento destinado al

transporte de energía eléctrica en las condiciones más favorables. Esto es, con las menores

pérdidas de potencia posibles en el caso de los cables de energía, o con las menores

alteraciones en la codificación de la señal enviada en los cables de transmisión de datos o

comunicaciones.

El cálculo de las secciones de los conductores eléctricos de las líneas de la

instalación se calculará teniendo en cuenta la reglamentación existente, a saber:

MI BT 04 Redes aéreas para la distribución de energía. Conductores en

instalaciones al aire (Intensidades máximas admisibles).

MI BT 007 Redes subterráneas para distribución de energía eléctrica. Intensidades

máximas admisibles.

MI BT 012 Instalaciones de enlace. Cajas generales de protección.

MI BT 017 Instalaciones interiores o receptoras. Prescripciones de carácter general.

MI BT 019 Instalaciones interiores o receptoras. Tubos protectores.

MI BT 034 Motores, generadores y convertidores.



de Cálculo

81

UNE 21.144-90 y CEI 287 Cálculo de la intensidad admisible en los cables aislados

en régimen permanente.

Las fórmulas a utilizar para el cálculo de intensidades y caídas de tensión serán:

Intensidad en línea monofásico (A) = Potencia monofásica (W) / (220V * cosφ)

Intensidad en línea trifásico (A) = Potencia trifásica (W) / (√3 * 380V * cosφ)

Caída de tensión en línea monofásica (V) = 2 * potencia monofásica (W) *

longitud (m) / (56 * 220V * sección del cable (mm2)).

Caída de tensión en línea trifásica (V) = potencia trifásica (W) * longitud(m) /

(56 * 380V * sección del cable (mm2)).

El número ‘56’ es un coeficiente que se aplica por elegir cables de cobre.

UNE 21015, UNE 21090 y recomendaciones UNESA 1403A.

DIMENSIONADO DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE ALTA TENSIÓN

En este apartado se dimensionan los conductores eléctricos de Alta Tensión que

unen el Centro de Seccionamiento o Entronque, propiedad de la empresa distribuidora, con

el Centro de Transformación.



de Cálculo

82

Los conductores se dimensionan para una tensión de servicio de 20kV y capaces de

soportar una potencia de cortocircuito de 500MVA.

La intensidad de cortocircuito, despreciando la resistencia del propio cable, viene

dada por la expresión:

Icc = Pcc /(√3 * U)

Donde:

Pcc es la potencia de cortocircuito en kW.

U es la tensión compuesta en V.

Icc es la intensidad de cortocircuito en A.

Sustituyendo los valores para este caso:

Icc = 500000/(√3 * 20000) = 14.43kA

Según los fabricantes especializados la sección mínima necesaria para soportar

14.43kA durante el tiempo de desconexión (recordemos de 1 segundo), es de 150mm2 para

cables de Aluminio.



de Cálculo

83

Se optará por conectar ambos elementos mediante 3 conductores subterráneos de

Aluminio con aislamiento radial de tipo seco de polietileno reticulado, del tipo RHV

12/20kV de 150mm2 de sección, según Norma UNE 21123.

Estos conductores irán directamente enterrados, con disposición en gatera, desde el

lugar de la acometida, en el Centro de Seccionamiento o Entronque, hasta la arqueta a la

entrada del Centro de Transformación.

Además deberán mantenerse todas las disposiciones de seguridad en su instalación

contempladas en la instrucción MIE BT-006: “Redes subterráneas para distribución de

energía eléctrica. Ejecución de instalaciones”.

La longitud total de este conductor será de 100m, distancia máxima entre las

arquetas.

DIMENSIONADO DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE SALIDA DEL C.G.D.B.T.1



de Cálculo

84

En este apartado se van a calcular y elegir los conductores eléctricos, que partiendo

del Cuadro General de Distribución de Baja Tensión a la salida del transformador de

1600kVA, llegan a los diferentes Cuadros de Distribución de cada una de las líneas o

equipos.

En cada uno de los apartados se indicarán los tres datos necesarios para el cálculo, a

saber: la potencia activa que viajará por el conductor (aplicando para su cálculo la

normativa referida en la introducción de este capítulo), el factor de potencia, y la longitud

de la línea, así como el tipo (trifásica o monofásica).

1. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.1 (Sala de jarabes):

Línea trifásica, cosφ = 0.95, P = 187.5kW, longitud = 63m

I = 299.8A (intensidad por la línea), se toma cable de cobre de nivel de aislamiento

1000V, tetrapolar, aislado con polietileno reticulado, de 120mm2 de sección.

e = 4.62V = 1.2% (caída de tensión en la línea), y por tanto admisible según la

normativa. Será instalada sobre bandeja perforada.

2. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.2 (Tratamiento de aguas):

Línea trifásica, cosφ = 0.95, P = 75kW, longitud = 42m




de Cálculo

85




3. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.3 (Sala de frío y calderas):






4. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.4 (Sala de compresores):






5. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.5 (Taller mecánico):




de Cálculo

86





6. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.6 (Almacén repuestos):

Línea monofásica, cosφ = 0.9, P = 6.25kW, longitud = 19m


750V, bipolar, aislado con PVC, de 10mm2 de sección.


normativa. Será instalada bajo tubo aislante rígido normal curvable en caliente de PVC,

empotrado y de 13 mm de diámetro interno.

7. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.7 (Sala de isoglucosa):

Línea trifásica, cosφ = 0.9, P = 62.5kW, longitud = 62m







de Cálculo

87

8. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.8 (Almacén de materias primas):

Línea monofásica, cosφ = 0.9, P = 18.75kW, longitud = 89m


750V, bipolar, aislado con PVC, de 50mm2 de sección.


normativa. Será instalada bajo tubo aislante rígido normal curvable en caliente de PVC,

empotrado y de 29mm de diámetro interno.

9. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.9 (Vestuarios):

Línea monofásica, cosφ = 0.9, P = 50kW, longitud = 95m

I = 252A (intensidad por la línea), se toma cable de cobre de nivel de aislamiento 750V,

bipolar, aislado con polietileno reticulado, de 95mm2 de sección.


normativa. Será instalada directamente grapeada sobre el muro exterior.

10. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.10 (Almacén producto):






de Cálculo

88



11. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.11 (Alumbrado):

Línea monofásica, cosφ = 1, P = 100kW, longitud = 42m

I = 454A (intensidad por la línea), se toma cable de cobre de nivel de aislamiento

1000V, bipolar, aislado con polietileno reticulado, de 185mm2 de sección.



12. Línea C.G.D.B.T.1 a C.B.T.12 (Oficina):

Línea monofásica, cosφ = 0.9, P = 50kW, longitud = 22m


1000V, bipolar, aislado con polietileno reticulado, de 70mm2 de sección.



Hay que recordar que en los cosφ de las líneas, se ha tenido en cuenta la

compensación de la reactiva por parte de las baterías de condensadores, ya que uno de los



de Cálculo

89

motivos de su utilización eran el ahorro económico en el diseño de las mismas como se

comentará en el Capítulo 6.

DIMENSIONADO DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS DE SALIDA DEL C.G.D.B.T.2

En este apartado se van a calcular y elegir los conductores eléctricos, que partiendo

del Cuadro General de Distribución de Baja Tensión a la salida del transformador de

2000kVA, llegan a los diferentes Cuadros de Distribución de cada una de las líneas o

equipos.

1. Línea C.G.D.B.T.2 a C.B.T.13 (Línea de producción de latas):


I = 694A (intensidad por la línea), se toman cuatro cables de cobre de nivel de

aislamiento 1000V, unipolares, aislados con polietileno reticulado, de 300mm2 de

sección.





de Cálculo

90

2. Línea C.G.D.B.T.2 a C.B.T.14 (Línea de producción de vidrio):


I = 723A (intensidad por la línea), se toman cuatro cables de cobre de nivel de


sección.



3. Línea C.G.D.B.T.2 a C.B.T.15 (Línea de producción de PET):


I = 1037.9A (intensidad por la línea), se toman cuatro cables de cobre de nivel de


sección.



Para el cálculo de estos conductores también se ha tenido en cuenta en factor de

potencia compensado de las líneas.



de Cálculo

91

CARACTERÍSTICAS DE LOS CUADROS DE DISTRIBUCIÓN EN

BAJA TENSIÓN

La ubicación de los cuadros de distribución se ha elegido sin más criterio que el que

se expone en MI BT 012; el cual dice que serán elegidos en un lugar de tránsito general y

de fácil y libre acceso. Se ha procurado a la vez que la situación sea lo más próxima posible

a la red general de distribución, y que quede alejada de otras instalaciones, tales como agua,

gas, teléfono, etc.

Además responderán a lo dispuesto en la recomendación UNESA 1403A, que a

continuación se detalla:

• Características mecánicas.

Las cajas serán de material aislante y autoextinguible, doble aislamiento.

Todas las piezas metálicas constitutivas de los equipos y de sus envolventes deben

protegerlos eficazmente contra los efectos de corrosión a que pueden estar

expuestos en servicios.

Los cortacircuitos serán maniobras individualmente.



de Cálculo

92

El neutro se situará a la izquierda de las fases según se mira la caja en

posición de servicio, y estará constituido por una pletina fija que sólo podrá ser

maniobrada mediante herramientas adecuadas.

En cuanto a los bornes, los de entrada deberán estar previstos para el empleo

de cables de cobre o aluminio, conectados directamente y sin piezas intermedias.

Si la conexión se realiza por medio de terminales, los bornes dispondrán de

elementos adecuados para permitir su montaje.

Los bornes de salida previstos exclusivamente para conductores de cobre

permitirán la conexión de los mismos, directamente o por medio de terminales.

• Características eléctricas.

1º.- Maniobra de carga. Las cajas deberán permitir la maniobra de carga de los

cortacircuitos.

2º.- Cierre sobre cortocircuito. Las cajas deberán satisfacer el ensayo de cierre de

cortocircuitos, según la norma UNE 21090.

3º.- Posibilidad de trabajos en tensión. La disposición interior de las cajas permitirá,

en todos los casos, la conexión y desconexión de los cables de salida con tensión

4º.- Rigidez dieléctrica. Las cajas deberán satisfacer los ensayos de rigidez

dieléctrica que se describen en los apartados correspondientes de la norma UNE



de Cálculo

93

21015 con unas tensiones mínimas de 3kV y 4.5kV, respectivamente. Además todas

las cajas deberán satisfacer un ensayo de choque.

La ubicación en la planta de los Cuadros de Distribución de Baja Tensión puede

verse en el Anexo 1, Plano 10. Igualmente puede verse la ubicación de los Cuadros

Generales de Distribución de Baja Tensión en el Anexo 1, Plano 10.

Así pues se disponen dos cuadros de Baja Tensión (uno para cada transformador),

de 380 V de tensión nominal con interruptor automático de Baja Tensión de intensidad

nominal de salida de 2000 A.

Estos cuadros deben ir equipados con equipos de control de potencia tipo analizador

de redes con salida RS-485 o DP con el objeto de enviar datos al PLC del cuadro de control

de cargas.

Estos cuadros deben estar formados por interruptores automáticos con sistemas de

conexión a red de comunicaciones Profibus-DP. Los interruptores deben ser del tipo

SENTRON de SIEMENS con módulos de comunicaciones de tipo COM 10 y

SIMOCODE-DP. Este tipo de interruptores permite el mando y la adquisición datos del

interruptor (intensidad, tipo de fallo, etc).



de Cálculo

94

CARACTERÍSTICAS DE LOS CUADROS GENERALES DE BAJA

TENSIÓN

Estos cuadros deben estar formados por interruptores automáticos con sistemas de

conexión a red de comunicaciones Profibus-DP. Los interruptores deben ser del tipo

SENTRON de SIEMENS con módulos de comunicaciones de tipo COM 10 y

SIMOCODE-DP. Este tipo de interruptores permite el mando y la adquisición datos del

interruptor (intensidad, tipo de fallo, etc).

Es necesario incorporar a estos interruptores a la entrada de los mismos

transformadores toroidales con relés de vigilancia diferencial del tipo electrónico. Estos

relés deben llevar contactos NO para el accionamiento de las bobinas de disparo de sus

respectivos interruptores, esto permite además de realizar la protección diferencial de la

carga existente el identificar el fallo diferencial.

Estos cuadros deben ir equipados con equipos de control de potencia tipo analizador

de redes con salida RS-485 o DP con el objeto de enviar datos al PLC del cuadro de control

de cargas.



de Cálculo

95

CUADRO DE CONTROL DE CARGAS

El cuadro de control de cargas debe ser un cuadro con alimentación trifásica. A la

entrada se debe situar interruptor magnetotérmico, transformador de aislamiento 400/400

de potencia no inferior a 500 VA. Dentro de este debe existir una fuente de alimentación de

24VDC que se encargara de alimentar los diferentes equipos electrónicos, entre ellos el

PLC y las tarjetas anexas a éste.

El PLC será del tipo SIEMENS S7-315-DP con puerto Profibus integrado y tarjeta

de comunicaciones ethernet para el salvado de datos en el sistema SCADA. en el plano 10

se puede ver una esquema de la configuración de la red profibus.

En este PLC se debe incorporar una tarjeta de comunicaciones RS-485 para la red

de analizadores de red existentes en los cuadro C.G.D.B.T..

En cuanto a la red DP que comunica este armario con los C.G.B.T se realizará su

tirada en tubería metálica, a parte de las bandejas de cables de potencia totalmente cerrada,

evitando el paralelismo con los cables de potencia con uniones metálicas y puesta a tierra

en el extremo del cuadro de control. Los cables profibus deben estar correctamente pelados



de Cálculo

96

y sus pantallas conectadas en los dos extremos a los conectores profibus (según

recomendación del fabricante).

Según las configuraciones de las redes Profibus se debe colocar un repetidor cada

100m o 32 esclavos en esta instalación se colocarán tres repetidores, uno en el cuadro

C.G.B.T.12 que permite realizar una red en forma de árbol. Los otros dos a mitad de

camino al C.G.B.T. 10 y al C.G.B.T. 9.

SOFTWARE.

En el software del plc se controlara la apertura y cierre de los diferentes

interruptores, mediante la orden pertinente del ordenador de supervisión.

El software debe implementar la gestión de los fallos de las diferentes cargas

enviando notificación de ellas al sistema de supervisión. Se debe implementar una serie de

actuaciones para el control de dichos fallos:



de Cálculo

97

En caso de fallo térmico de un consumidor final se saca ese consumidor del

sistema y se realiza un apunte de la hora exacta del fallo y los consumos de ese

consumidor en la ultima media hora.

En caso de fallo térmico de un interruptor de cabecera se debe analizar los

consumos de los consumidores de ese armario y aislar, si se permite, el

consumidor mas próximo a su fallo térmico volviendo a rearmar el interruptor

de cabecera.

En caso de fallo por cortocircuito de un consumidor final se saca ese

consumidor del sistema y se realiza un apunte de la hora exacta del fallo y los

consumos de ese consumidor en la ultima media hora.

En caso de fallo por cortocircuito de un interruptor de cabecera se desconectan

todos los consumidores dependientes del de cabecera y se realiza un apunte. En

el sistema de supervisión se prevee una opción de búsqueda del consumidor

"problemático" de esta sección. Para ello se desconectan todos los consumidores

y se rearma el de cabecera, posteriormente se van rearmando los consumidores a

intervalos de 10 seg esperando encontrar el consumidor que produce el fallo, en

el momento que se produce el disparo se identifica el causante del cortocircuito.

El sistema SCADA debe realizar apuntes de todos los fallos y maniobras realizadas

sobre los diferentes interruptores, así como históricos de consumos de los diferentes



de Cálculo

98

equipos y tensiones en la red. También debe permitir el accionamiento a distancia así como

el bloqueo de seguridad de los diferentes interruptores.



de Cálculo

99

COMPENSACIÓN DE REACTIVA

Para compensar la energía reactiva consumida en la instalación se dispondrá de dos

tipos de baterías.

Unas baterías de condensadores de valor fijo, trifásicas en triángulo, encargadas de

compensar la energía reactiva consumida por cada uno de los transformadores. Estas

baterías se conectarán en el lado de baja de los transformadores, y junto a cada Cuadro

General de Distribución de Baja Tensión de los mismos; tal como estipula la compañía

suministradora de energía.

La otras se dispondrán junto a cada Cuadro de Distribución de Baja Tensión de las

diferentes líneas o equipos, y serán baterías de tipo automático, encargadas de compensar la

reactiva consumida por cada línea o equipo de la instalación en cada momento.

COMPENSACIÓN DE LA REACTIVA DE LOS TRANSFORMADORES



de Cálculo

100

Para este cometido se tendrá en cuenta que cuando un transformador se someten a

una carga de potencia aparente S, presentan un consumo de potencia reactiva Q.

Esta se compone de la potencia reactiva en vacío Qo, que se consume en la

reactancia de magnetización, y de la potencia reactiva consumida en las reactancias de

dispersión de campo debida a la carga:

Q = Qo + Uz /100 * (S / Sn)2 * Sn

Sabemos que a carga nominal se tiene que:

Q = Qo +3Xcc * I2n2

Y para una carga inferior a la nominal de valor I:

Q = Qo +3 Xcc * I2n 2 * (I/ I2n)

2 = Qo + 3 εxcc * U2n/(√3 * 100) * I2n * (I/ I2n)

2 =

= Qo + εxcc /100 * √3 * U2n* I2n * (I/ I2n)2 = Qo + εxcc /100 * Sn*(S/ Sn)2

Pudiendo obtener la εxcc de:

εRcc = Pcc / (S *100), εxcc = √(εcc 2 – εRcc 2) ≅ εcc

Siendo por tanto, aproximadamente válida la expresión:

Q = Qo + εcc /100 * Sn * (S / Sn)2 = Qo + Q1



de Cálculo

101

Para calcular la reactiva consumida por los transformadores en vacío se utilizarán

los valores ya conocidos de la potencia activa consumida en vacío y de la potencia nominal

del transformador. Además se necesitará conocer la intensidad que circula por el circuito

magnetizante en vacío, y que se estima en un 1 %.

Así pues, de las expresiones conocidas de las potencias activa y reactiva consumidas

en vacío por un transformador, y que son:

Qo = senφo * Sn * Io(%) / 100

Po = cosφo * Sn * Io(%) / 100

Obteniéndose el valor de la potencia reactiva en vacío a compensar Qo.

Los cálculos numéricos arrojan los siguientes resultados:

Transformador 1600kVA Transformador 2000kVA

Potencia nominal aparente (Sn) 1600kVA 2000kVA

Intensidad de vacío (Io) 1 % 1 %

Potencia activa en vacío (Po),

según norma

2600W 3100W

Tensión de cortocircuito (εcc) 6 % 6 %



de Cálculo

102

Cosφo 0.1625 0.1550

Reactiva en vacío (Qo) 15.79kVAr 19.76kVAr

Reactiva de dispersión (Q1) 96kVAr 120kVAr

Cumpliéndose que la potencia de la batería de condensadores a instalar para los

transformadores en kVAr, no supera el 10 % de la potencia nominal del transformador en

kVA, con lo que se evitan problemas de resonancia y sobretensión en vacío.

Se tomará una batería de condensadores de la marca ABB o similar tipo CLMB-E

83, 400V, 50Hz, 120KVAr, 797µF por fase, 173A y un peso de 47kg para el transformador

de 1600KVA.

Para el transformador de 2000kVA se tomarán dos baterías, que estarán conectadas

en paralelo a la línea, de la marca ABB o similar tipo CLMB-E 63, 400V, 50Hz, 70kVAr,

462µF por fase, 101A y 37kg de peso.

Las baterías de condensadores son trifásicas conectadas en triángulo.



de Cálculo

103

Estas baterías tienen incorporadas y permanentemente conectadas a los terminales

del condensador resistencias de descarga, para reducir la tensión por debajo de 50V después

de 1 minuto de la desconexión.

La instalación será interior, disponen de grado de protección IP 42.

Otras características son: temperatura ambiente máxima 40ºC según norma IEC

831, temperatura ambiente mínima –25ºC, pérdidas (incluyendo resistencias de descarga)

menores de 0.5W/kVAr. Tolerancia de la capacidad –5 + 10%.

Pruebas de tensión: entre fases 2.15 veces la tensión nominal durante 10s a la

frecuencia natural, y entre fase y tierra 3kV durante 10s.

Sobrecargas admisibles según norma IEC 831: 10% máximo de sobretensión

ocasional, 30% máximo de sobrecorriente permanente, se admiten sobrecargas del 35% de

la potencia nominal.

Acabado en pintura sintética, color azul MUNSELL 8B 4.5/3.25 satinado.

Tensión de maniobra 220V, 50Hz.



de Cálculo

104

RESONANCIA CON LOS ARMÓNICOS

Habrá que evitar problemas de resonancia con los armónicos (en caso de que

existan), por lo que será necesario verificar la frecuencia de resonancia entre la inductancia

del bobinado del transformador y la capacidad del condensador, comprobando que esa

frecuencia de resonancia está lo suficientemente alejada de los armónicos más frecuentes, a

saber: 3º, 5º, 7º y 11º.

Así pues, sabiendo que la frecuencia de resonancia puede calcularse según la

fórmula:

fo = f * √ (Pcc / Pc)

Donde:

fo es la frecuencia de resonancia.

f es la frecuencia de la red.

Pcc es la potencia de cortocircuito del transformador.

Pc es la potencia del condensador.

La potencia de cortocircuito la calculamos con la expresión ya conocida:



de Cálculo

105

Pcc = Pn / Ucc

Donde:

Pn es la potencia nominal.

Ucc es la tensión de cortocircuito.

El orden del armónico vendrá dado por:

n = fo / f

Aplicando las ecuaciones arriba indicadas se tienen los siguientes resultados para

cada transformador:

Transformador 1600kVA Transformador 2000kVA

Potencia nominal aparente (Sn) 1600kVA 2000kVA

Tensión de cortocircuito (εcc) 6 % 6 %

Potencia de cortocircuito (Pcc) 26.67kVA 33.33kVA

Orden armónico de resonancia (n) 0.4714 0.4564

Frecuencia de resonancia (f) 23.57 22.82

Tanto 23.57Hz como 22.82Hz se encuentran muy lejos de los armónicos peligrosos,

a saber: 150Hz, 250Hz, 350Hz, 550Hz.



de Cálculo

106

INFLUENCIA DE LOS ARMÓNICOS DE LA LÍNEA SOBRE LOS CONDENSADORES

En general muchos equipos en la instalación serán fuentes generadoras de

armónicos en sus distintos órdenes, estos armónicos modifican las características de la red

de tensión e intensidad.

En este caso no se va a contemplar un estudio de dicha influencia, ya que

desconocemos la existencia y categoría de los posibles armónicos de la instalación.

Ahora bien, habría que tener en cuenta un estudio posterior ‘in situ’ de este

problema, ya que como sabemos la presencia de armónicos en los bornes de un

condensador provoca a éste un aumento muy elevado de intensidad con relación al aumento

de tensión, con lo que se puede presentar los siguientes problemas:

Como la impedancia de un condensador es inversamente proporcional a la

frecuencia aplicada en bornes, significa que a frecuencias elevadas (armónicos) su

impedancia disminuye, por lo tanto la intensidad aumenta. Su efecto se compara a



de Cálculo

107

cortocircuitos sucesivos que pueden averiar a equipos electrónicos sin proteger o mal

protegidos.

En caso de que los equipos electrónicos estén bien protegidos o

sobredimensionados, entonces serán capaces de soportar las sobrecargas producidas por los

condensadores pero su vida útil se verá disminuida a causa de las sobreintensidades que

recorren sobretodo en régimen no senoidal donde, además, pueden haber corrientes

transitorias no detectadas por los aparatos de medida convencionales.

Existen medidas para paliar o solucionar estos problemas, como la colocación de

reactancias en serie con los condensadores. Esta aumentará la impedancia del circuito al

aumentar la frecuencia (armónicos).

COMPENSACIÓN REACTIVA DE LAS CARGAS

Para compensar la energía reactiva consumida por las cargas de la instalación se utilizarán

baterías de condensadores de tipo automático, las cuales serán capaces de compensar en

cada instante la energía reactiva consumida por la línea respectiva.



de Cálculo

108

El cálculo se ha realizado partiendo de los datos de la potencia activa instalada de

los equipos y el factor de potencia de cada uno de ellos.

Se aplicará la fórmula:

Q = P * (tgφ1 – tgφ2)

Donde:

cosφ1 es el factor de potencia del equipo.

cosφ2 es el factor de potencia deseado.

P es potencia activa instalada.

Q es potencia reactiva a compensar.

Se va a compensar a un factor de potencia de 0.95, y se hará así ya que: si bien en la

práctica no es recomendable ni económico efectuar una compensación con condensadores

de valor fijo hasta la unidad, ya que en algún momento la instalación puede disminuir su

carga inductiva y entonces se estará en sobrecompensación, lo que es más perjudicial ya

que se sobrecargan las líneas y se pueden producir picos de tensión por acumulación de

carga en los condensadores; también es cierto que en este caso se utilizarán baterías

automáticas que regularían y controlarían el caso de sobrecompensación anteriormente

citado si se produjera, pudiendo compensar hasta la unidad.



de Cálculo

109

Se toma este factor principalmente por razones económicas, ya que resulta mucho

más caro compensar hasta factor de potencia igual a uno, tanto por la potencia a instalar,

como por la posterior amortización del equipo.

En la siguiente tabla se muestran los valores calculados para las distintas líneas de la

reactiva a compensar:

Concepto Potencia (kW) cosφφφφ Reactiva a compensar (kVAr)

Línea de producción de latas 409 0.82 147.9

Línea de producción de vidrio 459 0.78 215

Línea de botella de PET 624 0.83 207.4

Sala de jarabes 150 0.8 63.2

Tratamiento de aguas 60 0.75 33.2

Sala de frío y calderas 200 0.7 138.3

Sala de compresores 280 0.75 154.9

Almacén producto 65 0.6 65.3

No será necesario compensar los factores de potencia del taller mecánico, almacén

de repuestos, sala de isoglucosa, almacén de materias primas, vestuarios, alumbrado y

oficina, debido a su baja potencia y buen factor de potencia.



de Cálculo

110

Por otro lado para las tres líneas de producción, latas, vidrios y PET, se hará

necesario seleccionar una batería de condensadores capaz de compensar un 10 % más de

energía reactiva para, en la medida de lo posible, evitar modificaciones en las baterías de

los condensadores ante posibles variaciones de la carga debidas a ampliaciones en la

instalación.

Se han tomada la siguiente relación de baterías de condensadores automáticas a

instalar:

Línea de producción de latas: batería piloto de 80kVAr tipo CLMS 613, cuatro

pasos (4x20kVAr), secuencia de conexión 1:1:1 y un peso de 48kg, más batería

auxiliar de 80kVAr tipo CLMS 613, cuatro pasos de 20kVAr, secuencia de

conexión 1:1:1 y un peso de 47kg.

Línea de producción de vidrio: batería piloto de 120kVAr tipo CLMS 613, seis

pasos (6x20kVAr), secuencia de conexión 1:1:1 y un peso de 54kg, más batería

auxiliar de 120kVAr tipo CLMS 613, seis pasos de 20kVAr, secuencia de conexión

1:1:1 y un peso de 53kg.

Línea de producción de PET: batería piloto de 120kVAr tipo CLMS 613, seis pasos

(6x20kVAr), secuencia de conexión 1:1:1 y un peso de 54kg, más batería auxiliar

de 120kVAr tipo CLMS 613, seis pasos de 20kVAr, secuencia de conexión 1:1:1 y

un peso de 53kg.



de Cálculo

111

Sala de jarabes: batería piloto de 70kVAr tipo CLMS 613, siete pasos (10 +

3x20kVAr), secuencia de conexión 1:2:2 y un peso de 48kg,

Tratamiento de aguas: batería piloto de 35kVAr tipo CLMS 603, siete pasos (5 +


Sala de frío y calderas: batería piloto de 70kVAr tipo CLMS 613, siete pasos (10 +

3x20kVAr), secuencia de conexión 1:2:2 y un peso de 48kg, más batería auxiliar de

70kVAr tipo CLMS 613, siete pasos (10 + 3x20kVAr), secuencia de conexión

1:2:2 y un peso de 47kg.

Sala de compresores: batería piloto de 80kVAr tipo CLMS 613, cuatro pasos

(4x20kVAr), secuencia de conexión 1:1:1 y un peso de 48kg, más batería auxiliar

de 80kVAr tipo CLMS 613, cuatro pasos (4x20kVAr), secuencia de conexión 1:1:1

y un peso de 47kg.

Almacén de producto: batería piloto de 70kVAr tipo CLMS 613, siete pasos (10 +


Todas las baterías son trifásicas 400V, 50Hz, conectadas en estrella de la marca ABB, y

controladas automáticamente.

Estas baterías tienen incorporadas y permanentemente conectadas a los terminales del

condensador resistencias de descarga, para reducir la tensión por debajo de 50V después de



de Cálculo

112

1 minuto de la desconexión, y resistencias rápidas conectadas a través de un contacto NC,

tensión a 0V en menos de 20 segundos; según norma IEC 831.

La instalación será interior y disponen de grado de protección IP 31.

Otras características son: temperatura ambiente máxima 40ºC según IEC 831,

temperatura ambiente mínima –25ºC, pérdidas (incluyendo resistencias de descarga,

contactores, conexiones, etc.) inferiores a 1.1W/kVAr, funcionamiento manual o

automático, mandos en frontal del regulador. Indicación de escalones conectados. Selección

del cosφ y sensibilidad del aparato C/K. Tolerancia de la capacidad –5 + 10%.

Pruebas de tensión: entre fases 2.15 tensión nominal durante 10s a frecuencia nominal,

entre fase y tierra 3kV durante 10s.

Sobrecargas admisibles según normas IEC 831: 10 % máximo de sobretensión

ocasional, 30% máximo de sobrecorriente permanente, sobrecargas del 35% de la potencia

nominal son admisibles.

Acabado en pintura sintética, color azul MUNSELL 8B 4.5/3.25 Satinado.



de Cálculo

113

Tensión de maniobra 220V, 50Hz.

APARELLAJE ELÉCTRICO DE LAS BATERÍAS DE CONDENSADORES

Todas las baterías de condensadores, tanto las de los transformadores como las

automáticas, necesitarán llevar el siguiente aparellaje:

1. Fusibles. Para asegurar una protección contra cortocircuitos y sobrecargas, se debe

instalar fusibles entre la alimentación y el contactor, puesto que son más importantes los

cables de alimentación que los cables de conexión entre contactos y condensador. Estos

fusibles serán de tipo ‘lento’ y se dimensionarán para una intensidad de 1.9 veces el

valor de la intensidad nominal del condensador. Este valor elevado es debido a una

posible presencia de armónicos y a las puntas de intensidad generadas en la conexión

del condensador.

2. Contactores. En el arranque de un condensador, el contactor deberá ser capaz de

soportar el transitorio a la conexión y a las posibles sobrecargas debidas a armónicos

que puedan existir en la red. El arco generado en el propio contactor al entrar en



de Cálculo

114

servicio depende de muchos factores, tales como la propia carga capacitiva, la tensión

de la línea, el punto en que se halle la senoide de la red en el instante, etc.

3. Transformador de Maniobra. Por razones de estandarización, a veces se debe utilizar

un transformador para el circuito de maniobra. El dimensionado del mismo se hará con

la suma de la potencia total consumida por las bobinas de todos los contactores, menos

uno, una vez conectados, más la potencia consumida por la bobina de un contactor a la

conexión, más la potencia consumida por otros elementos (relés, luces piloto, regulador,

etc.)

4. Cables del Circuito de Maniobra. La sección del hilo de conexión viene determinada

por la intensidad que circula, incrementando la tensión un 10% por posible

sobretensión. Se tendrá en cuenta la Norma IEC 292-1.

5. Cables para el Circuito de Potencia. La sección se dimensiona según Norma IEC 292-

1. La intensidad se calcula con:

In = Pc / (√3 * U)

donde Pc es la potencia del condensador en vacío y U es la tensión nominal entre fases.

Si los cables llevan terminales, éstos deben estar fuertemente apretados.



de Cálculo

115

6. Seccionador General. En cargas capacitivas, ya sean automáticas o manuales, siempre

es aconsejable colocar un seccionador general que pueda desconectar el armario en caso

de avería o mantenimiento, para de este modo no dejar toda la línea sin tensión al

manipularlas. El cálculo de este seccionador viene determinado por la suma de las

intensidades de todos los escalones y aplicando un coeficiente que aquí se tomará de 1.9

por posibles incrementos por armónicos.

Nota importante: tanto el aparellaje eléctrico, como la instalación de las baterías de

condensadores, serán proporcionados por la compañía suministradora de los mismos.

Debiendo ser, de su entera responsabilidad, el cumplimiento de las condiciones arriba

expuestas para el buen funcionamiento de todos equipos.

CAPÍTULO 3 MEMORIA JUSTIFICATIVA Y DE...

Documents

Transcript of CAPÍTULO 3 MEMORIA JUSTIFICATIVA Y DE...