MD Media y Baja Tensiòn Urbanismo - URB. EL ARAGUANEY

MEMORIA DESCRIPTIVA SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGIA ELÉCTRICA

MEDIA Y BAJA TENSIÓN“URBANISMO EL ARAGUANEY”Municipio. Simón Planas, Estado. Lara

Preparado por:Ing. Guzman R. Gonzalez E.

C.I.V:180.435

Marzo 01, 2011

Índice

Memoria Descriptiva Sistema de Distribución de Energía Eléctrica - Urbanismo “El Araguaney”

Municipio, Simón Planas, Estado Lara

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Capítulo I: Información General 3I. Introducción 3II. Alcance 4III. Descripción del Proyecto 4IV. Requerimientos de Carga y Distribución de la Misma 5V. Características del Suministro de Energía 6VI. Características de la Red de Media Tensión 6VII. Características de la Red de Baja Tensión 7VIII. Normas Generales 7

Capitulo II: Criterios de Diseño 8I. Criterios para la Red de Media Tensión 8II. Criterios para la Red de Baja Tensión 10III. Criterios para Calcular la Demanda 12IV. Características del Sistema de Transformación 12

Capitulo III: Estudio de Cargas y Calculo de la Demanda 14I. Estimación de Demanda Residencial - Westinghouse 14II. Estimación de Demanda Residencial - CEN 16III. Proyección de la Demanda Residencial 17IV. Resumen de Demandas 18

Capitulo IV: Cálculos y Detalles Eléctricos 20I. Definición del Esquema de Transformación 20II. Selección del Conductor de Baja Tensión 23III. Cálculos para la Red de Baja Tensión 24IV. Selección del Conductor de Media Tensión 30V. Cálculos para la Red de Media Tensión 31

Capitulo V: Sistema de Iluminación 32I. Características de la Red de Alumbrado Público 32II. Alturas del Sistema de Alumbrado Publico 34III. Selección de Equipos de Iluminación 35IV. Distribución de las Luminarias 36V. Características de la Geometría de Montaje 36VI. Ubicación de Tableros de Control 37VII. Ubicación de Células Fotoeléctricas 38

Capitulo VI: Listado de Planos 39Anexos



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Capitulo I

Información General

I. Introducción

El diseño presentado corresponde al sistema de distribución de energía eléctrica en media y baja tensión para el urbanismo denominado El Araguaney, el cual estará ubicado en la calle Manuel Felipe Álvarez, Sector La Miel, Parroquia, Gustavo Vegas León, Municipio Simón Planas, del estado Lara. El urbanismo en estudio contempla un total de Sesenta y Tres (63) Viviendas Unifamiliares, se incluye los consumos asociados a las áreas de vivienda, servicios básicos y acceso, así como el sistema de iluminación vial, entre otros.

El reparto de carga se realizara de forma aérea en todo el urbanismo utilizando Conductores de Aluminio Trenzado Desnudo AAAC 6201-T81, el esquema de distribución es el siguiente:

Media Tensión:

Sistema Trifásico: 03 Hilos (3F). Tensión Nominal - Primaria: 13.80kV. Frecuencia Nominal 60 Hz. Regulación de Voltaje: ± 5% (Fase a Fase)

Baja Tensión:

Sistema Trifásico: 05 Hilos (3F+N+T). Tensión Nominal - Secundaria: 120/208V. Frecuencia Nominal 60 Hz. Regulación de Voltaje: ± 5% (Fase a Fase)

Las restantes derivaciones de carga secundaria en baja tensión a cada vivienda se efectuaran de forma subterránea utilizando Conductores de Cobre Trenzado Revestido y un Sistema Monofasico de Dos Hilos (04H - 3F+N+T) y tensión nominal 120/208V, 60Hz, se permitirá variaciones de tensión no superiores a ± 5.00% fase a fase y caída de tensión máxima de 1.00%.

Considerando el diseño original del urbanismo así como los posibles usos permitidos según la zonificación y la densidad de carga, se espera definir Tres Centros de Carga (Bancos Trifásicos de Transformación) para los grupos de consumidores según la topografía del terreno y la ubicación de los mismos. Para el diseño del sistema de distribución, se realizo el cálculo de la demanda requerida de la zona, la selección del esquema distribución (incluye los circuitos de Media y Baja Tensión), ubicación de transformadores, cálculos eléctricos de capacidad de corriente, caída de tensión, corto circuito, así como el diagrama unifilar con sus detalles y cómputos métricos.



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El suministro de energía eléctrica será a través de la red de Media Tensión existente en la zona y perteneciente a la empresa distribuidora de energía eléctrica. El punto definitivo de seccionamiento será determinado mediante el respectivo flujo de carga y se procederá al replanteo real del alimentador primario. Anexo a este documento se encuentra la Solicitud de Factibilidad y Certificación de Redes Eléctricas en Media Tensión en donde se indica el tipo de consumidor y la demanda máxima.

II. Alcance

El proyecto esta constituido por los siguientes elementos:

Memoria Descriptiva. Estudio de Carga. Especificaciones de materiales y de construcción. Planos y Detalles.

III. Descripción del Proyecto

Se utilizara un total de Tres Bancos Trifásicos de Transformación según la siguiente distribución:

Un (01) Banco Trifásico de Transformación de 112.5kVA, 13.80kV – 120/208V, su configuración será Delta Primario – Estrella Secundario. Esta bancada se encontrara formada por Tres Transformadores Monofásicos Tipo Distribución con Potencia y Voltaje Nominal de 37.5kVA, 13.80kV – 120/208V y 5 Taps de Regulación para ajustar la Tensión Nominal del Sistema a la requerida por los suscriptores residenciales en caso de ser necesario.

La acometida principal de energía eléctrica suministrará servicio con las siguientes características:

Sistema Trifásico 5 Hilos (3F+N+T). Tensión Nominal - Secundario: 120/208V. Potencia Nominal: 112.5 kVA. Corriente Máxima: 208.18 A. Frecuencia Nominal 60 Hz. Regulación de Voltaje: ± 5% (Fase a Fase)

Dada la carga y las diversas opciones de transformación se optara por colocar los Tres Transformadores Monofásicos de 37.5kVA, en una Estructura Tubular Formada por dos Postes 11,19 m de Longitud (36' 41/2") E.C.185 kg SECCION VARIABLE 168.3-139.7-114.3 mm (6 5/8"-5 1/2"-4 1/2") y controlarlos en media tensión desde tres cortacorrientes monopolares. Desde este banco de transformación, se derivara una acometida utilizando Tres (03) Conductores Calibre Nº 350 kCM, THW 75°C (F) + Un (01) Conductor Calibre Nº 350 kCM, THW 75 °C (N) – 600V y 1 Nº 2 AWG, THW 75°C (T) – 600V en Un (01) tubo de Hierro Galvanizado con Rosca Tipo Conduit, con diámetro 4“; en la base de esta canalización se ubica un interruptor principal de 350A Tipo ki350 – Cutler Hammer o similar; este llegara a una tanquilla con salida a Dos (02) tubos Plásticos Rígidos Tipo PVC y desde ahí a cada uno de los suscriptores residenciales en 04 Hilos – (2F+N+T) y tensión nominal 2x120V, 60Hz.



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Dos (02) Bancos Trifásico de Transformación de 75kVA, 13.80kV – 120/208V, su configuración será Delta Primario – Estrella Secundario. Esta bancada se encontrara formada por Tres Transformadores Monofásicos Tipo Distribución con Potencia y Voltaje Nominal de 25kVA, 13.80kV – 120/208V y 5 Taps de Regulación para ajustar la Tensión Nominal del Sistema a la requerida por los suscriptores residenciales en caso de ser necesario.


Sistema Trifásico 5 Hilos (3F+N+T). Tensión Nominal - Secundario: 120/208V. Potencia Nominal: 75 kVA. Corriente Máxima: 208.18 A. Frecuencia Nominal 60 Hz. Regulación de Voltaje: ± 5% (Fase a Fase)

Dada la carga y las diversas opciones de transformación se optara por colocar los Tres Transformadores Monofásicos de 25kVA, en una Estructura Tubular Formada por dos Postes de 11,19 m de Longitud (36' 41/2") E.C.185 kg SECCION VARIABLE 168.3-139.7-114.3 mm (6 5/8"-5 1/2"-4 1/2") y controlarlos en media tensión desde tres cortacorrientes monopolares. Desde este banco de transformación, se derivara una acometida utilizando Tres (03) Conductores Calibre Nº 250 kCM, THW 75°C (F) + Un (01) Conductor Calibre Nº 250 kCM, THW 75 °C (N) – 600V y 1 Nº 2 AWG, THW 75°C (T) – 600V en Un (01) tubo de Hierro Galvanizado con Rosca Tipo Conduit, con diámetro 4“; en la base de esta canalización se ubica un interruptor principal de 250A Tipo Ji250 – Cutler Hammer o similar; este llegara a una tanquilla con salida a Dos (02) tubos Plásticos Rígidos Tipo PVC y desde ahí a cada uno de los suscriptores residenciales en 04 Hilos – (2F+N+T) y tensión nominal 2x120V, 60Hz.

Un (01) Transformador de 25kVA, 13.80kV – 120/240V, su configuración será para obtener una acometida monofasica de dos hilos al sistema de alumbrado público. Esta bancada se encontrara formada por Tres Transformadores Monofásicos Tipo Distribución con Potencia y Voltaje Nominal de 25kVA, 13.80kV – 120/208V y 5 Taps de Regulación para ajustar la Tensión Nominal del Sistema a la requerida por los suscriptores residenciales en caso de ser necesario.


Sistema Trifásico 4 Hilos (2F+N+T). Tensión Nominal - Secundario: 120/208V. Potencia Nominal: 25 kVA. Corriente Máxima: 104.165 A. Frecuencia Nominal 60 Hz. Regulación de Voltaje: ± 5% (Fase a Fase)

Dada la carga y las diversas opciones de transformación se optara por colocar el Transformador Monofásico de 25kVA, en una Estructura Tubular Formada por dos Postes de 11,19 m de Longitud (36' 41/2") E.C.185 kg SECCION VARIABLE 168.3-139.7-114.3 mm (6 5/8"-5 1/2"-4 1/2") y controlarlos en media tensión desde tres cortacorrientes monopolares.



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Desde este banco de transformación, se derivara una acometida utilizando Tres (03) Conductores Calibre Nº 250 kCM, THW 75°C (F) + Un (01) Conductor Calibre Nº 250 kCM, THW 75 °C (N) – 600V y 1 Nº 2 AWG, THW 75°C (T) – 600V en Un (01) tubo de Hierro Galvanizado con Rosca Tipo Conduit, con diámetro 4“; en la base de esta canalización se ubica un interruptor principal de 250A Tipo Ji250 – Cutler Hammer o similar; este llegara a una tanquilla con salida a Dos (02) tubos Plásticos Rígidos Tipo PVC y desde ahí a cada uno de los circuitos de alumbrado publico en 02 Hilos – (1F+N+T) y tensión nominal 120V, 60Hz.

IV. Requerimientos de Carga y Distribución de la Misma

Para la ejecución del presente proyecto se ha tomando en cuenta los factores de demanda y diversidad definidos en el Código Eléctrico Nacional sobre los índices de carga y consumo residencial.

En cuanto a la categoría de consumo, el grupo de viviendas se encontrará habitado por familias de Clase Media Baja, con lo cual se utilizara un Consumo Medio Bajo (CMB) para los cálculos, cabe destacar que el análisis de demanda se estudiara mediante el Método WESTINGHOUSE, incluyendo una comparación de la Demanda Máxima Diversificada mediante el Método definido en el CEN. En consecuencia se prevé suministrar la capacidad necesaria para satisfacer la demanda actual de toda la urbanización y ofrecer reservas para posibles ampliaciones y cambios futuros en el sistema.

La carga total será distribuida de la siguiente manera:

Tabla Nº 1.1: Distribución Espacial del Urbanismo

Espacio Distribución

Vivienda Unifamiliares 63

Vialidad y Acceso 01

V. Características del Suministro de Energía

La red principal de distribución será aérea, y se alimentará de un circuito primario trifásico en media tensión, con un nivel de voltaje de 13.80kV, el cual deberá ser identificado por la empresa distribuidora, a los fines de evaluar el flujo actual de carga y determinar la factibilidad de conexión primaria. Los conductores serán de aluminio trenzado desnudo, tipo AAAC 6201-T81 (Arvidal) calibre Nº 2/0 AWG, tendido a lo largo de la avenida principal que sirve de acceso a la urbanización.

VI. Características de la Red de Media Tensión



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Consiste en una red de distribución aérea desde el alimentador aéreo primario de media tensión, seleccionando los correspondientes conductores que alimentaran en 13.80kV a los transformadores y bancos trifásicos que forma la red interna de distribución. El troncal principal y los restantes segmentos de alimentación utilizaran conductores de aluminio trenzado desnudo, tipo AAAC 6201-T81 (Arvidal) calibre Nº 2/0 AWG.

VII. Características de la Red de Baja Tensión

Los circuitos de baja tensión (120/208V), recibirán energía eléctrica desde cada uno de los Bancos de Trifásicos de Transformación; considerando la naturaleza del sistema, cada grupo de viviendas se alimentará mediante un sistema aéreo, a través de conductores de Aluminio Trenzado Desnudo, Tipo AAAC 6201-T81, mientras que la derivación principal a cada vivienda empleara conductores de Cobre Trenzado Revestido Tipo THW 75°C – 600V.

La conexión de cada uno de estos transformadores será Delta - Estrella (∆-Y) con neutro puesto sólidamente a tierra.

VIII. Normas Generales

La elaboración del presente proyecto, está basado en las normas y criterios generales que a continuación se nombran:

Electrical Transmission & Distribution Reference Book (ABB). EPRI Underground Distribution Systems - Reference Book December, 2006 Código Eléctrico Nacional (C.E.N), Fondo Norma año 2004. Séptima Revisión. Manual de Normas y Proyectos de Instalaciones Eléctricas (MOP-1968). Sociedad de Ingeniería de Iluminación - IES. Estándares Venezolanos Publicados por CODELECTRA, y La Electricidad de Caracas. ICONEL. Catálogo de Conductores de Media y Baja Tensión. ELECON. Catalogo de Conductores de Media y Baja Tensión. Normas de Diseño para las Líneas de Alimentación y Redes de Distribución.

Normalización de Calibres Primarios y Secundarios Sistema de Distribución. CADAFE



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Capitulo II

Criterios de Diseño

I. Criterios para la Red de Media Tensión

El esquema principal de distribución (13.80kV), será aéreo y se encontrara dispuesto desde la entrada del urbanismo, el circuito funcionara de forma radial hasta los devanados primarios de los Bancos Trifásicos de Transformación existentes en el área del urbanismo. La derivación se tomara del sistema existente que pasa por la avenida principal de acceso a la urbanización, mediante tres seccionadores monopolares. La información mostrada en la tabla siguiente, resume los parámetros considerados como base para el diseño:

Tabla Nº 2.1: Consideraciones de Diseño y Constantes de Distribución Sistema Trifásico

13.80kV, 60 Hz, Deq=1.05 m, Xd=0.0944 Ohm/km

Factor de Potencia 0.85

Caída de Tensión Máxima (Normalizada) 1.00%

Constante de Distribución (kD) Nº 2/0 AAAC

%/(kVA-km)

Para los circuitos troncales primarios y secundarios se tomará en cuenta las salidas, los conductores y la protección. El replanteo base para la ruta se encuentra indicada en los planos anexos a este documento. La corriente nominal del circuito ramal queda definida por la corriente nominal del menor calibre indicado según la norma y el estudio mecánico. El conductor de los circuitos ramales definitivos se calculo en general por Capacidad de Corriente y se comprobará por Caída de Tensión al considerar la carga existente entre los diferentes tramos del circuito:

La selección de los Conductores por Capacidad de Corriente esta definida por la expresión:

Sistema Trifásico:

(2.1)

La Corriente Nominal del conductor es calculada mediante:



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(2.2)

(2.3)

Como se demostrará mas adelante, el calibre seleccionado para la construcción del troncal primario así como los restantes segmentos secundarios del circuito interior al urbanismo, serán de Aluminio Trenzado Desnudo Tipo AAAC 6201-T81, Calibre Nº 2/0 AWG – ARVIDAL AAAC 6201-T81, con las siguientes características:

Tabla Nº 2.2: Datos del Conductor de Fase para Distribución en Media Tensión1

TipoConductor de Aluminio Trenzado

Desnudo Tipo AAAC 6201-T81 (Arvidal)

Calibre Nº 2/0

Voltaje de Operación (kV) 13.80

Sección (mm2) 67.4

Diámetro (mm2) 10.5

Ro (Ohm/km) 0.4920

Xa (Ohm/km) 0.3322

Tensión de Ruptura (kg) 2070

Peso (Kg) 184.0

Ampacidad (A) 282

Ohm/km DC a 20°C 0.425

Nota: Conductores 75°C, Aire 25°C, Viento: 2.254kPH.

1 Datos Tabla Conductores Desnudos de Aluminio para Transmisión y Distribución, ELECON.



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II. Criterios para la Red de Baja Tensión

Los circuitos de distribución secundaria (120/208V), estarán dispuestos en forma radial y aérea a lo largo de todo el parcelamiento y se derivaran de cada banco de transformadores para suministrar energía a cada de bloque de carga conformado por Dos (02) Viviendas.

Tabla Nº 2.3: Consideraciones de Diseño y Constantes de Distribución Sistema Trifásico 120/208V, 60 Hz

Factor de Potencia 0.85

Caída de Tensión Máxima (Normalizada) 3.00%

Constante de Distribución (kD) Nº 2/0 AWG %/(kVA-m)

Tabla Nº 2.4: Datos para los Conductores de Fase y Neutro para Distribución en

Baja Tensión2

(Troncal Principal – Aéreo)

TipoConductor de Aluminio Trenzado

Desnudo Tipo AAAC 6201-T81 (Arvidal)

Calibre Nº 2/0

Voltaje de Operación (kV) 120/208

Sección (mm2) 67.4

Diámetro (mm2) 10.5

Ro (Ohm/km) 0.4920

Xa (Ohm/km) 0.3322

Tensión de Ruptura (kg) 2070

Peso (Kg) 184.0

Ampacidad (A) 282

Ohm/km DC a 20°C 0.425

2 Datos Tabla Conductores Trenzados Revestidos de Cobre, ELECON.



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Tabla Nº 2.5: Datos para los Conductores de Fase, Neutro y Tierra para

Distribución en Baja Tensión3 (Troncal Principal – Subterráneo)

Tipo Monopolar de Cobre

Monopolar de Cobre

Monopolar de Cobre

Calibre Nº 6 8 10

Sección (mm2) 13.30 8.36 5.26

Diámetro (mm) 7.87 6.10 4.55

Corriente Nominal (A) 65 50 30

Capacidad de Distribución (kVA-m)3 314.424841 196 125

RO (%/m)4 1.61 6.105 9.707

XO (%/m)4 0.167 0.3638 0.3638

ZO (%/m)4 1,618638008 6.117 9.711

Peso (kg/km) 165 97 63

Nota: Temperatura de los conductores 90°C y temperatura ambiente 30°C.

Es importante destacar que el calibre del conductor de cada circuito ramal se calculo comprobándolo por capacidad de corriente y por caída de tensión. El sistema de distribución se realizará de forma radial, ya que las exigencias de la urbanización no ameritan una configuración en anillo o cualquier otra de mayor complejidad.

Nota: Temperatura de los conductores 90°C y temperatura ambiente 30°C.

3 Datos Tabla Conductores Trenzados Revestidos de Cobre, ELECON.



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III. Criterios para Calcular la Demanda

El cálculo de la demanda se realizo utilizando el Método WESTIGHOUSE para urbanismos residenciales. Este sirve para hacer una estimación de la demanda de áreas destinadas a desarrollos residenciales cuando solo se conocen las áreas destinadas a viviendas y a los diferentes servicios exigidos por las ordenanzas municipales, tales como:

Áreas Educacionales. Áreas Asistenciales. Áreas Comerciales. Áreas Recreacionales. Áreas Verdes. Vialidad, entre otras.

Para la estimación de la demanda se considero como hora pico, las 19:00 hs (7:00pm) debido a que la contribución de la carga a esa hora permite que la curva de carga describa de manera mas acorde el consumo residencial de todos los suscriptores.

Adicionalmente esta carga se proyecto a diez años con un índice de crecimiento acorde a los índices de consumo residencial obtenidos de las normas elaboradas por CADAFE (Normas de Diseño para Líneas de Alimentación y Redes de Distribución. Código 41/87- Índices de Consumo Residencial, Pagina. 15, Tabla Nº 2); y considerando que este índice de crecimiento se mantiene aproximadamente constante durante el periodo de estudio.

IV. Características del Sistema de Transformación

El sistema de transformación estará compuesto por Bancos Trifásicos de Transformación, colocados en estructuras tubulares de dos postes y controlados desde tres cortacorrientes monopolares, sus características generales son las siguientes:

Tabla Nº 2.6: Banco Trifásico de Transformación – TRX01

Tipo Transformador Monofasico Tipo Distribución

Potencia Nominal (kVA) 112.50

Tensión Primaria (kV) - Delta 13.80

Tensión Secundaria (V) - Estrella

120/208

Impedancia equivalente (Z p.u.)

0.03

Regulación de Voltaje 5 Taps ± 2.5%



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Tabla Nº 2.7: Banco Trifásico de Transformación – TRX02, TRX03

Tipo Transformador Monofasico Tipo Distribución

Potencia Nominal (kVA) 75.00

Tensión Primaria (kV) - Delta 13.80

Tensión Secundaria (V) - Estrella

120/208


0.02




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Capitulo III

Estudio de Cargas y Cálculo de la Demanda

I. Estimación de Demanda Residencial - Westinghouse

Para el cálculo de la demanda de cada vivienda se utilizo el método de las curvas de Westinghouse4, las ecuaciones que definen el método así como los factores de cálculo, se indican respectivamente a continuación:

(1)

Donde:Y es la demanda diversificada para un numero X de artefactos.B es la demanda diversificada máxima de un artefacto.A es la demanda diversificada para el máximo numero de artefactos.X es número de artefactos considerado.

Tabla Nº 3.1: Demanda Diversificada en kW por Artefacto

Equipo B A

Cocina Eléctrica con Horno 2,282 0,533

Secadora de Ropa 4,272 1,187

Alumbrado y Pequeños Artefactos 1,079 0,522

Aire Acondicionado Unidad de Ventana 1/2 HP

0,429 0,304

Calentador de Agua - Demanda Pico 1,494 0,731

Refrigerador 0,175 0,057

El estudio se realizo en base a Sesenta y Tres (63) unidades de vivienda, y se efectuó una proyección de la demanda residencial a 10 años, tomando como índice de crecimiento una tasa obtenida según información estadística del INE para la zona.

4 Electrical Transmission & Distribution Reference Book (ABB).



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Tabla Nº 3.2: Demanda Máxima Diversificada para un Grupo de Sesenta y Tres (63) Suscriptores – Westinghouse

Equipo Curva

Factor deSaturació

n(%)

Numero de

Artefactos

Demanda Diversificada

(kW / Artefacto)

Factor Horario7:00 pm

DemandaCoincident

e(kW)

Cocina Eléctrica con Horno D 40 25,2 0,602404762 1 15,1806

Secadora de Ropa A 42,5 26,775 1,302219421 1 34,866925

Alumbrado y Pequeños Artefactos E 100 63 0,53084127 1 33,443


F 65 40,95 0,307052503 2 25,1476

Calentador de Agua - Demanda Pico G 55 34,65 0,753020202 0,9 23,482935

Refrigerador J 100 63 0,058873016 0,95 3,52355

135,64461

Tabla Nº 3.3: Demanda Actual por Suscriptor – Westinghouse

Factor de Potencia 0,85

Demanda Parcial (kW) 135,64461

Demanda Parcial (kVA) 159,5818941

Demanda por Consumidor - Actual

2,533045938



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II. Estimación de Demanda Residencial - CEN

Con la finalidad de comparar los valores de demanda estimados anteriormente, se ha evaluado de forma adicional la demanda de cada vivienda mediante el método definido en el Código Eléctrico Nacional - CEN, los factores demanda para el cálculo son los indicados en el artículo 220, se destacan los factores para secadoras de ropa, calentadores de agua y cocinas eléctricas indicados en 220 – 18, 220 – 19, los resultados de la estimación se muestran a continuación:

Tabla Nº 3.4: Demanda Máxima Diversificada para un Grupo de

Sesenta y Tres (63) Suscriptores – CEN

Equipo

Numero de

Artefactos

Factor deDemanda

(%)

DemandaCoincidente

(kW / Artefacto)

Equipo

Cocina Eléctrica con Horno 40 16 8,75 56

Secadora de Ropa 42,5 25 5 53,125

Alumbrado y Pequeños Artefactos 100 100 1,26 126


65 100 1,2 78

Calentador de Agua- Demanda Pico 55 25 1,2 16,5

Refrigerador 100 100 1,08 108

437,625

Tabla Nº 3.5: Demanda Actual por Suscriptor – CEN

Factor de Potencia 0,85

Demanda Parcial (kW) 437,625

Demanda Parcial (kVA) 514,8529412

Demanda por Consumidor

8,172268908



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III. Proyección de la Demanda Residencial

Considerando las características de la población en base a grupos homogéneos de consumo, la zona en estudio, se encuentra ubicada en un grupo de alto crecimiento. Por lo tanto a partir de los índices promedio de consumo residencial (kWH/Consumidor) por categoría, se realizara una proyección de la demanda por consumidor utilizando una tasa geométrica de crecimiento interanual para el consumo, acorde a la evolución y tendencia de crecimiento de la muestra considerada.

Tabla Nº 3.6: Tasas Geométricas de Crecimiento para el Consumo

Periodo N Tasa ( % )

1982-1985

1 5,2

1985-1990

2 4,0

1990-1995

3 4,5

1995-2000

4 2,2

La Serie Geométrica del Consumo:

Donde:

DN: Proyección DO: Consumo Actual por Suscriptorr : Tasa Geométrica de Crecimienton : Horizonte de Planificación

Tabla Nº 3.7: Demanda Estimada por Consumidor en el Año Horizonte -

Westinghouse

Horizonte de Planificación (Años)

10

Rata de Crecimiento (%) 2,4

Proyección (kVA) 3,211017204



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Tabla Nº 3.8: Demanda Estimada por Consumidor en el Año Horizonte – CEN

Horizonte de Planificación (Años)

10

Rata de Crecimiento (%) 2,4

Proyección (kVA) 10,46119512

En este sentido, la demanda máxima de cada vivienda se ha estimado en base al consumo esperado en el año horizonte, incluyendo adicionalmente los espacios verdes o recreativos y un conjunto de cargas puntuales para los servicios de bombeo de agua, entre otros.

IV. Resumen de Demandas

Según la diversidad de la carga, y los parámetros actuales de consumo, la demanda máxima diversificada de cada apartamento a las 7.00 pm, oscilara entre 2,533045938kVA (mínimo) y 3,211017204kVA (máximo). Utilizando para definir la Capacidad Nominal de Transformación, el valor definido mediante en el método WESTINGHOUSE.

Finalmente el circuito constituido por las Sesenta y Tres (63) unidades habitacionales, Iluminación vial, acceso y espacios recreacionales, sistema auxiliares (Hidroneumático, Impulsión del sistema de agua y Tratamiento de aguas servidas, contara con las siguientes demandas:

Tabla Nº 3.9: Demanda para los Consumidores Residenciales – Actual

Consumidor (kVA)

Sesenta y Tres Viviendas – 7.00pm 159,5818941

Alumbrado Publico 4.50

Pozo Profundo – 2x25HP 54.85

Demanda Total 218,9318941



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Tabla Nº 3.10: Demanda para los Consumidores Residenciales – Año horizonte

Consumidor (kVA)

Sesenta y Tres Viviendas – 7.00pm 202,2940839

Alumbrado Publico 4.50

Pozo Profundo 54.85

Demanda Total 261,6440839



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Capitulo IV

Cálculos y Detalles Eléctricos

I. Definición del Esquema de TransformaciónConsiderando la demanda residencial total, así como la demanda por servicios,

alumbrado público y espacios recreacionales, se procedió a seleccionar los transformadores monofasicos tipo distribución que formaran los bancos principales; previendo sobre ellos un cierto margen de reserva a los fines de suplir las cargas adicionales que puedan surgir de manera futura.

De acuerdo con las características de los circuitos, se utilizaran conductores de aluminio trenzado desnudo tipo AAAC 6201-T81 (Arvidal), el calibre es función de la máxima corriente que van a soportar, la caída de tensión que se permite según norma y el esfuerzo de ruptura del mismo según el estudio mecánico del circuito.

Los puntos para distribución de alimentación se seleccionaron de forma tal que pudiera suministrarse servicio eléctrico a cada uno de los consumidores desde un sólo punto; es decir, se utilizó una configuración de tipo radial.

Para proporcionar servicio a todos los consumidores se colocara Un Total de Tres (03) Bancos Trifásicos de Transformación. La estructura de los transformadores monofasicos será la siguiente:

Tabla Nº 4.1: Estructura Transformador Monofasico

Tensión Primaria (kV) 13.80

Tensión Secundaria (V) 120/2085


0.02


La capacidad nominal de los bancos de transformación depende del número de suscriptores residenciales conectados según el diseño del circulito. Sus capacidades nominales, cargas actuales,y reservas en el año horizonte de planificación, se indican a continuación:

5 El devanado secundario se conforma de dos bobinas de 120V cada una.



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Tabla Nº 4.2: Banco Trifásico de Transformación Nº 01

Bloques de Carga 14

Numero de Consumidores Residenciales 28

Consumo Suscriptor Residencial Actual (kVA)

2,533045938

Horizonte de Planificación 10

Tasa de Crecimiento del Consumo (%) 2,4

Proyección Consumo Suscriptor (kVA) 3,211017204

Transformador Monofasico (kVA) 37,5

Banco de Transformación (kVA) 112,5

Carga Actual del Banco de Transformadores (kVA)

70,92528626

Reserva Actual del Banco de Transformadores (kVA)

41,57471374

Carga Año Horizonte de Planificación (kVA) 89,90848171

Reserva Año Horizonte de Planificación (kVA)

22,59151829



21 de 39


Bloques de Carga 9



2,533045938




Transformador Monofasico (kVA) 25

Banco de Transformación (kVA) 75


45,59482688


29,40517312



17,20169033



22 de 39


Bloques de Carga 8,5



2,533045938




Transformador Monofasico (kVA) 25

Banco de Transformación (kVA) 75


43,06178095


31,93821905



20,41270753

II. Selección del Conductor de Baja TensiónPara la sección del conductor se consideraron los siguientes criterios:

Tabla Nº 4.8: Parámetros de Calculo

Criterio Consideración de Diseño

Capacidad de Corriente

Caída de Tensión ( Ramal)

Caída de Tensión ( Alimentadores Primarios)

NOTA: Para una descripción detallada acerca de las características de los circuitos ramales o de distribución secundaria, se puede consultar los diagramas unifilares.



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Los cálculos a realizar en todos los circuitos que componen el sistema se distribución secundaria, se realizaran de acuerdo a las siguientes expresiones:

Cálculo por Capacidad de Corriente:La corriente máxima en un conductor viene dada por la siguiente expresión:

(2)

Por el criterio de capacidad de corriente anteriormente expuesto, se tiene:

Comprobación por Caída de Tensión:La expresión que permite calcular la caída de tensión en cualquier sistema eléctrico

es:

(3)

Donde:

KD: Constante de distribución expresada en (%/KVA-m).

kVAj : Potencia que circula en el tramo j.

Lj : Longitud del tramo j.

III. Cálculos para la Red de Baja Tensión

A continuación se describen todos los cálculos eléctricos de los circuitos de baja tensión (Alimentadores Trifásicos) encontrados en el edificio tipo. El diseño del cada uno de los alimentadores en cada vivienda, ha sido diseñado por capacidad de corriente y comprobado por caída de tensión.

Bancos Trifásicos de Transformación:



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TRX01 – Alimentadores Individuales:

Tabla Nº 4.9: Definición del Conductor por Capacidad de Corriente

Circuito 01


Carga Máxima ( kVA) 3,211017204

Corriente Nominal Calculada (A) 8,912892534

Corriente Máxima Calculada (A) 11,14111567

Conductor Seleccionado para Fase 1Nº 2/0 AAAC 6201-T81

Conductor Seleccionado para Neutro 1Nº 2/0 AAAC 6201-T81

Corriente Nominal N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A)

282

CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m)

1,3677

Tabla Nº 4.10: Caídas de Tensión por Tramo del Circuito

Punto Carga (kVA)

kVA Tramo L (m) ME(kVA-m) KD (N° 2/0)

∆V (%)

1 6,422034408

51,37627526

14,7100

755,7450091

1,3677 1,03363245

2 19,26610322

44,95424086

16,27 731,4054987

1,3677 1,0003433

3 25,68813763

25,68813763

25,6 657,6163234

1,3677 0,89942185

2144,766831

2,9333976



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Tabla Nº 4.11: Definición del Conductor por Caída de Tensión

∆V Norma (%) 3

KD (Calculada) 1,399



Corriente Nominal N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A)

282

CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m)

1,3677

∆V Calculado (%) 2,933397595



26 de 39


Circuito 02







Corriente Nominal N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) 282

CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m) 1,3677


Punto Carga (kVA)

kVA Tramo L (m) ME(kVA-m) KD (N° 2/0)

∆V (%)

0 25,68813763

77,0644129 0,0000

0 1,3677 0

1 25,68813763

51,37627526

21,46 1102,534867

1,3677 1,50793694

2 25,68813763

25,68813763

41,59 1068,369644

1,3677 1,46120916

2170,904511

2,9691461


∆V Norma (%) 3





CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m) 1,3677

∆V Calculado (%) 2,9691461



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Circuito 01




Corriente Maxima Calculada (A) 11,14111567




CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m) 1,3677


Punto Carga (kVA) kVA Tramo L (m) ME(kVA-m) KD (N° 2/0)

∆V (%)

0 25,68813763 70,64237849

0,0000

0 1,3677 0

1 19,26610322 44,95424086

27,242

1224,638934

1,3677 1,67493867

2 25,68813763 25,68813763

27,33 702,0645079

1,3677 0,96021363

1926,703442

2,6351523


∆V Norma (%) 3





CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m) 1,3677

∆V Calculado (%) 2,635152297



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Circuito 01








CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m) 1,3677


Punto

Carga (kVA)

kVA Tramo

L (m) ME(kVA-m)

KD (N° 2/0)

∆V (%)

0 9,633051612

54,58729247

0,0000

0 1,3677 0

1 6,422034408

44,95424086

10,36 465,7259353

1,3677 0,63697336

2 19,26610322

38,53220645

20,8 801,4698941

1,3677 1,09617037

3 6,422034408

19,26610322

20,8 400,7349471

1,3677 0,54808519

4 12,84406882

12,84406882

20,8 267,1566314

1,3677 0,36539012

1935,087408

2,64661905



29 de 39


∆V Norma (%) 3





CD N° 2/0 AAAC 6201-T81 (A) (%/kVA-m) 1,3677

∆V Calculado (%) 2,646619048

IV. Selección del Conductor de Media TensiónPara el cálculo de este alimentador se tomó la potencia nominal del transformador

trifásico a utilizar, ya que así se define la peor condición de funcionamiento en caso de cargarse al 100% de su valor nominal.

La caída máxima de tensión en el sistema de distribución primario será de 1%. Cabe destacar que el alimentador llega por vía aérea, a través de conductores de aluminio trenzado desnudo, tipo AAAC 6201-T81 (Arvidal) calibre Nº 2/0 AWG, los cuales derivaran de la línea de media tensión de la empresa distribuidora que pasa por la avenida principal de acceso a la urbanización. Debido a que este circuito se encuentra físicamente distante del terreno a desarrollar, existe la necesidad de llevar una derivación hasta la entrada de la urbanización, luego se realizara la interconexión vía aérea con el banco de transformación y de ahí se conectara al resto de los circuitos de baja tensión para los restantes edificios.

Media Tensión – 13.8kV:

Los fusibles para media tensión serán de un solo elemento y manejaran temperaturas de fusión bajas-medias, utilizando hilos de estaño. Los fusibles de media tensión para los cortacorrientes del banco trifásico de transformación, serán de tipo K, es decir, fusibles con elemento rápido, de acuerdo a la relación de velocidad que manejan para llevar a cabo su fusión.

Con la capacidad de corriente definida para el circuito de media tensión, se escoge

un fusible de corriente nominal igual a 6.00A.



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V. Cálculos para la Red de Media Tensión A continuación se describen los cálculos eléctricos de los circuitos de media tensión encontrados en el urbanismo:

Derivación Primaria:


Carga Maxima (kVA) 287.50

Corriente Nominal Calculada (A) 13.80

Conductor Seleccionado para Fase 1 - AAAC N° 2/0

Corriente Nominal AAAC Nº 2/0 (A) 282

KD Conductor N° 2/0 (%/kVA-km) 0.3435



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Capitulo V

Alumbrado Público

I. Características de la Red de Alumbrado Público

La red de alumbrado público será aérea y considerando las características de las vías de tráfico automotor, así como el acceso peatonal y la densidad de población, se tiene un diseño basado en dos tipos de vías: calle de servicio y avenida recolectora. Cada una de ellas contempla vías de tráfico vehicular para servicio local en áreas residenciales y comerciales. Se selecciono una zona urbana, con tráfico bajo y comercio local vecinal, lo que indica que puede existir un número moderado de vehículos y peatones circulando por las calles de dicha urbanización.

Las características de iluminación consideradas como referencia para el diseño del sistema de iluminación en las vías tráfico automotor del urbanismo se detallan a continuación:

Tabla Nº 5.1: Parámetros base para el sistema de iluminación

Clasificación de la vía Luminancia IluminanciaÍndice de

Deslumbramie

nto

Ubicaci

ónTipo

Lm

(cd/

m²)

Uo Ul

Em

(lu

x)

U1 U2

Calle

A

Trafico bajo

(Menor de 500

Vehículos)6

10.3

0

0.5

012

0.3

0

0.1

55

No obstante y considerando las amplias dimensiones del parcelamiento, así como la estructura de sus vías de acceso para vehículos y peatones, se diseño un sistema de alumbrado que proporcionara dos niveles de iluminación, ajustados al diseño de las calles de servicio y avenidas recolectoras como se indica en la tabla Nº 5.2.

6El trafico en vehículos por hora es el promedio anual



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Tabla Nº 5.2: Iluminación en Vías de Tráfico automotor. Conjunto Residencial La Esperanza

Área de AplicaciónNivel de

Iluminación

Avenida Recolectora y Calles de

servicio10

La ubicación del sistema de alumbrado en el urbanismo será unilateral, utilizando los

postes de baja tensión como elementos de alumbrado público. Estos serán provistos de brazos tipo postizo con luminarias M-200 y lámparas de vapor de sodio de 150 W y 120 V.

La avenida recolectora utilizara postes hexagonales comerciales con brazo tipo doble para construir un sistema de poca altura.

Postes Según la definición propia de cada vía se tiene las siguientes alturas.

Tabla Nº 5.3: Postes y altura de montaje

Área de Aplicación PosteAltura

(m)

Avenida Recolectora

Poste Tubular de Acero de 11,28 M (37') de Longitud E.C.212 Kg Sección Variable 168-140-

114 Mm (6 5/8"-5 1/2"-4 1/2").

7.50

Calles de servicio

Poste Tubular de Acero de 11,28 m (37') de Longitud E.C.212 kg Seccion Variable 168-140-

114 mm (6 5/8"-5 1/2"-4 1/2").

7.50

Los Postes de sección hexagonal dispondrán de un tronco piramidal con 12.7 mm/m de conicidad fabricados con laminas de acero ASTM A-36 de 3 mm de espesor cortado y doblado en frió en tramos estándares y unidos transversalmente a la longitud del poste mediante refuerzos internos. Fijados a una base cuadrada de acero con agujeros para los pernos de anclaje y un orifico central que le permitirá el cableado de la luminaria, que adicionalmente sirve de asiento para su fijación en un pedestal de concreto por medio de tuercas. Cada poste deberá poseer en la parte inferior un refuerzo de cuatro cartelas de forma triangular soldadas a este y a la base cuadrada de acero como se muestra en la figura de detalle de la base. Al poste se le aplicara un fondo anticorrosivo de cromato de zinc. Las dimensiones del poste, la base y los pernos se especifican en plano.



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Brazo Tipo PostizoLos Brazos serán curvos del tipo Westinghouse Electrometalúrgica con las siguientes

características:

Tabla Nº 5.4: Dimensiones Brazo Tipo Postizo

Longitud

(m)

Diámetro Ø

(plg)

1.50 1-1/4

II. Alturas del Sistema de Alumbrado Publico

Tabla Nº 5.6: Postes y altura de montaje

Área de AplicaciónAltura del Poste

(m)Altura de Montaje (m)

Avenida Recolectora 11.19 7.50

Calles y Calles de

servicio8.41 7.50



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III. Selección de Equipos de IluminaciónEsta sección contempla propiamente la selección de las lámparas y luminarias según

normas y usos recomendados para iluminación publica. En el urbanismo se utilizaran dos tipos de lámparas con los siguientes parámetros constructivos:

Tabla Nº 5.8: Características de la Luminaria para Alumbrado Público

Descripción Tipo Aplicaciones Factor de Mantenimiento

Luminaria para Alumbrado Publico en

brazo tipo Postizo

M – 200 Westinghouse

Electrometalúrgica

Avenidas Interurbanas y

Calles0.70

Mientras que para las lámparas será:

Tabla Nº 5.7: Características de los Bombillos para Alumbrado Público

Tipo de Bombillo

BaseTensión de Trabajo delBombillo (V)

Corriente de Operación

(A)

Flujo Luminoso Nominal

(Lm)

Vida Útil Promedio

(Hrs)

SON-PP150W(Vapor de Sodio

de de Alta Presión)

E-40 120 1.25 17000 24000



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IV. Distribución de las LuminariasLa distribución de las luminarias se realizará en forma de unilateral, es decir, las

luminarias se colocaran a un lado de la vía.

La ubicación física de las luminarias fue obtenida como resultado de una evaluación realizada mediante el software CalcuLUX Viario 6.5.1 de la empresa Philips Lighting. Permitiéndose realizar con este, diferentes distribuciones que facilitaron y redujeron el tiempo de estudio. Se considera que su uso reduce de forma considerable la presencia de errores, pues contempla un estudio que incluye numerosos parámetros que detallan el menor de los resultados. Se incluye de manera anexa a este proyecto, un conjunto de simulaciones, que pueden ser consultados para verificar y evaluar los niveles de iluminación presentes en las vías del urbanismo.

Por otro lado las separaciones entre luminarias en tramos rectos no serán mayores que las requeridas para obtener los niveles de iluminancia, luminancia y uniformidad deseados, admitiéndose una tolerancia de 5 %. Así mismo en curvas y pendientes el espaciamiento entre luminarias se reducirá de manera que la iluminancia y su uniformidad sean similares a las existentes en los tramos rectos, y no se produzcan zonas oscuras o de relativa iluminación.

V. Características de la Geometría de Montaje

Figura N ° 1: Geometría de Montaje Unilateral



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Donde:

: Longitud del brazo Postizo.

: Ancho de la vía automotor

: Separación mínima de los postes con relación al borde de la vía

: Altura de Montaje

Los postes se ubicaran de acuerdo a las recomendaciones indicadas para el caso de ubicación de luminarias con lo cual se tiene:

Tabla Nº 5.10: Parámetros Geometría de Montaje Nº 1

DESCRIPCION m

Separación Mínima de los Postes con Relación al Borde de la Vía

0.70

Longitud del Brazo Tipo Postizo Sencillo 1.50

Ancho de la Vía Automotor 6.00

Altura De Montaje 7.23

VI. Ubicación de Tableros de Control

Los tableros de protección y control estarán ubicados en pedestales y deberá cumplirse lo siguiente:

1. Los tableros serán para montaje exterior del Tipo Intemperie, a prueba de polvo.2. La separación mínima de los tableros al brocal de la vía en ningún caso será menor a

1.50 m.3. No se instalaran tableros de control en lugares de difícil acceso y donde presenten

riesgos de accidentes.



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4. En ningún caso se permitirán tableros de control en las islas.

VII. Ubicación de Celdas de Control Fotoeléctricas

Las celdas fotoeléctricas se ubicaran lo más cercano al tablero de control, en un sitio apropiado a su uso. Se instalaran en soportes adecuados fijos en los postes o luminarias, de manera que la ventana del elemento sensor quede orientada hacia el norte y no reciba luz artificial que pueda causar un funcionamiento equivocado.



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Capitulo VI

Listado de Planos

I. Urbanismo El Araguaney

Tabla Nº 6.1: Planos

IEU – 01Distribución Eléctrica Primaria de Media Tensión 13.80kv Ubicación de Bancos de Transformación

IEU – 02 Distribución Eléctrica Secundaria de Baja Tensión 120/208V Definición de Consumidores

IEU – 03 Distribución Eléctrica Secundaria de Baja Tensión 120/208V Circuitos Aéreos

IEU – 04Distribución Eléctrica Secundaria de Baja Tensión 120/208V Ductos de Canalización en Losa de Piso (Banco Trifásico De Transformación - Viviendas)

IE U– 05 Distribución Eléctrica Secundaria de Baja Tensión 120/208V Acometidas

IEU – 06 Alumbrado Vial

IE U– 07 Detalles De Montaje Para Equipos

IE U– 08 Detalles De Conexión De Equipos

IEU – 09 Detalles - Bancadas y Tanquillas

IEU – 10 Tabla Resumen de Acometidas a Cada Vivienda

IEU – 11 Diagrama Unifilar TRX01

IE U– 12 Diagrama Unifilar TRX02

IEU – 13 Diagrama Unifilar TRX03



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MD Media y Baja Tensiòn Urbanismo - URB. EL ARAGUANEY

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