Suministro Eléctrico y Diseño de una Cámara de conservación.

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y

ELCTRICA

SUMINISTRO ELCTRICO A UNA PLANTA

PROCESADORA DE FRUTA Y EL DISEO

DE UNA CAMARA DE CONSERVACIN

CURSO:

MAQUINARIA INDUSTRIAL

CATEDRTICO:

ING. AGUIRRE ZAQUINAULA NORMAN

ALUMNOS:

MARTINEZ BONILLA DANIEL

NEZ ROJAS JOHANN GONZALO

2

RESUMEN

Actualmente la industria alimenticia va fomentando el desarrollo del pas con el

incremento de las exportaciones de frutas. Tan solo en el ao pasado las exportaciones entre

enero y julio alcanzaron US$ 2,505 millones, lo que signific un incremento de 24.7% respecto al

similar periodo del 2013; ello debido a la mayor demanda internacional de fruta.

En ese sentido, se propone en el presente trabajo desarrollar el suministro de energa

elctrica en una planta procesadora de fruta, analizando las diversas etapas, as como los equipos

que se necesitan, teniendo como objetivo aprovechar como materia prima los mangos, la planta

industrial ser de tamao medio por lo que el anlisis se aplicar para un proceso de 6 toneladas

de fruta aproximadamente.

De acuerdo a los requerimientos actuales en cuanto a conservacin y mantenimiento

ptimo de la materia prima tambin se plantear el diseo de una cmara de refrigeracin para

la conservacin de la fruta antes de ser llevada a su fase final. De los otros equipos se justificar

su seleccin de los existentes en el mercado.

Finalmente se harn clculos de cargas de los equipos y mquinas a utilizar en la planta

procesadora para posteriormente hacer la seleccin de un transformador. Asimismo se incluir

al final algunos planos de distribucin elctrica e iluminacin.

3

INDICE GENERAL RESUMEN ...................................................................................................................................... 2

ABREVIATURAS .............................................................................................................................. 6

INTRODUCCIN ............................................................................................................................. 7

CAPITULO 1 ................................................................................................................................... 8

1. GENERALIDADES DE LA PLANTA DE PRODUCCIN ............................................................... 8

2. UBICACIN. ........................................................................................................................... 8

2.1 MACROLOCALIZACIN .................................................................................................. 8

2.2 UBICACIN ESPECFICA. ................................................................................................ 8

2.3 UBICACIN EN EL MAPA. .............................................................................................. 9

3. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE PRODUCCIN. .................................................................... 9

3.1 Seleccin y clasificacin de la fruta. ............................................................................ 10

3.2 Escaldado para ablandamiento del mango. ................................................................ 10

3.3 Pelado y despulpado del mango: ................................................................................ 11

3.4 Refinado y Homogenizacin del Producto. ................................................................. 11

3.5 Tratamiento trmico del Producto. ............................................................................ 12

3.6 Tratamientos aditivos y conservantes. ....................................................................... 12

3.7 Pasteurizacin del Producto. ....................................................................................... 13

3.8 Envasado y almacenamiento....................................................................................... 13

4. DIGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO ..................................................................................... 14

5. GENERALIDADES Y SELECCIN DE EQUIPOS ....................................................................... 16

5.1 Seleccin de Bombas: .................................................................................................. 16

Mtodo para la seleccin de bombas: ................................................................................ 17

5.2 Potencia de Las maquinas elctricas con mayor carga dentro del proceso productivo ... 26

6. CLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMARA DE CONSERVACIN DE MANGO ........ 27

7. EXPEDIENTE DEL DISEO DEL SUMINISTRO DE ENERGA PARA LA PLANTA PROCESADORA

DE FRUTA ..................................................................................................................................... 37

I. MEMORIA DESCRIPTIVA ...................................................................................................... 37

1. OBJETO ................................................................................................................................ 37

2. GENERALIDADES .................................................................................................................. 37

2.1 Ubicacin ....................................................................................................................... 37

2.2 Encargados de estudio .................................................................................................. 37

3. CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS ........................................................................................ 37

4. ANTECEDENTES ................................................................................................................... 37

5. SUMINISTRO DE ENERGIA ................................................................................................... 37

6. DEMANDA DE ENERGIA ....................................................................................................... 37

7. ALCANCES DEL PROYECTO................................................................................................... 38

4

8. BASES DE CLCULO ............................................................................................................. 38

9. REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO DE LAS ACTIVIDADES ELECTRICAS

................................................................................................................................................. 38

10. DESCRIPCIN DEL PROYECTO ........................................................................................... 39

10.1 PUNTO DE DISEO Y RED PRIMARIA ........................................................................... 39

10.2 DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD (DMS)............................................................. 39

10.2.1 SEALIZACIN Y CODIFICACIN DE ESTRUCTURAS ............................................ 39

10.2.2 CONEXIN CON EL PUNTO DE DISEO ............................................................... 39

II. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE MATERIALES ................................................................... 40

1. OBJETIVO ............................................................................................................................. 40

2. CABLES ................................................................................................................................. 40

2.1 CABLE SUBTERRANEO N2XSY DE MEDIA TENSION ....................................................... 40

2.2 Cinta Sealizador ........................................................................................................... 40

2.3 Terminal de cable .......................................................................................................... 41

2.4 Postes y accesorios de Concreto ................................................................................... 41

2.5 CONDUCTORES Y CABLES .............................................................................................. 44

III. CALCULOS JUSTIFICATIVOS .................................................................................................... 47

1.1 CLCULOS DE REDES ELCTRICAS AEREAS (10,0 KV) .................................................... 47

1.2 CALCULO DE LA CORRIENTE NOMINAL ......................................................................... 50

1.2.1 Clculo del transformador .......................................................................................... 50

1.2.2 Clculo de la corriente nominal ................................................................................. 50

2. CALCULO DE LOS CABLES DE MEDIA TENSION .................................................................... 50

2.1 Corriente aparente a conducir ...................................................................................... 50

2.2 Cada de tensin ............................................................................................................ 51

2.3 Intensidad y tiempo de cortocircuito ............................................................................ 52

3. CALCULOS PARA LA SUBESTACION PROYECTADA ................................................................... 52

3.1 Clculo de la potencia de cortocircuito en barras (Pcc) .................................................... 52

3.2 Clculo de la corriente de cortocircuito en barras (Iccb) .................................................. 53

3.3 Clculo de los cables de puesta atierra ............................................................................. 53

3.3.1 Lado de alta tensin ................................................................................................... 53

3.4 SELECCIN DE FUSIBLES TIPO K ..................................................................................... 53

3.5 SELECCIN DE CONDUCTOR NYY ...................................................................................... 55

3.6 CLCULO DEL INTERRUPTOR TERMOMAGNTICO ........................................................... 56

3.7 CALCULO DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA: ........................................................ 56

3.8 NIVEL DE AISLAMIENTO .................................................................................................... 57

3.9 CALCULO DE VENTILACIN ............................................................................................... 59

3.10 SELECCIN DE TRANSFORMIX ......................................................................................... 60

5

4 CONCLUSION DEL PROYECTO .............................................................................................. 61

5 BIBLIOGRAFA ...................................................................................................................... 62

6 LINKOGRAFA ....................................................................................................................... 62

7 ANEXOS ............................................................................................................................... 62

- Artculos pertinentes del reglamento de seguridad y salud en el trabajo de las

actividades Elctrica ............................................................................................................ 62

- Cuadro de cargas a considerar .................................................................................... 62

- Justificacin de clculos de iluminacin de la planta. ................................................. 62

6

ABREVIATURAS

metro

2 metro cuadrado

3 metro cbico

4 metro a la cuarta

centmetro

milmetro

2 milimetro cuadrado

pulgada

4 pulgada a la cuarta

Newton

. Newton por metro

kilo Newton

/2 kilo Newton metro cuadrado

kilogramo

gramo

/3 kilogramo metro cbico

/2 kilogramo metro cuadrado

Grados Brix

Grados Celsius

Pascal

Mega Pascal

Giga Pascal

Bar

7

INTRODUCCIN

El presente trabajo trata acerca del diseo y suministro de electricidad de una

planta procesadora de fruta y tambin el diseo de una cmara de conservacin; la que

surge de la necesidad de disminuir considerablemente el desperdicio de cierto tipo de

frutas, las que no cumplen con los requerimientos establecidos por las normas estndar

para la exportacin y/o porque no son procesadas a nivel industrial.

En ese sentido, el objetivo principal del trabajo ser instalar de manera eficiente

un proceso adecuado para obtener como producto final diversos tipos y derivados de

frutas; adems se indicarn las diferentes alternativas que se pueden instalar para este

proceso, es decir, las etapas y equipos que pueden ser instalados y beneficios que se

pueden obtener debido a su posible reutilizacin para otras frutas.

Una de las formas para lograr una mayor eficiencia en el proceso y reducir costos

de instalacin es el diseo de algunos de estos equipos que tienen gran relevancia en

cuanto a la conservacin de la fruta y el producto final, por lo que se disear y calcular

la potencia y eficiencia de una cmara de refrigeracin. Adems de eso, se realizar la

seleccin de ciertos elementos del sistema, como por ejemplo bombas, luminarias,

conductores, entre otros.

Como parte final se har una seleccin general de equipos que consuman energa

elctrica para as seleccionar un transformador elevador para que suministre la energa

necesaria a la planta procesadora, asegurando as el abastecimiento continuo y eficiente

en el tiempo en el que la planta estar procesando la materia prima.

8

CAPITULO 1

1. GENERALIDADES DE LA PLANTA DE PRODUCCIN

Como toda industria alimenticia, una planta procesadora de frutas, debe

cumplir con la misma normativa para que este calificada para poder funcionar,

cumpliendo los principios bsicos que gobiernan la sanidad e higiene industrial.

Es decir que los equipos y los cuidados que debe tener el personal de planta. Debe

ser de tal forma, que no altere el producto procesado, ya que se est tratando

con un producto alimenticio.

En el caso particular el proceso para hacer nctar de mango ser instalado

en una industria que posee la infraestructura adecuada, por lo que el diseo de

la instalacin industrial no ser tomado en consideracin en la elaboracin del

presente trabajo. Sin embargo, el diseo de planta si ser tomado en

consideracin, por lo que se mostrar un diseo esquemtico de todo este

proceso. Adems deber considerarse que los materiales y las diversas salas de

proceso, deber ser fciles de limpiar y desinfectar, por lo que el

dimensionamiento fsico para cada etapa, debe ser lo suficiente para que se

puedan cumplir con algunas indicaciones que posteriormente mencionaremos.

2. UBICACIN.

2.1 MACROLOCALIZACIN

La localizacin es muy importante dado que su influencia econmica

podra hacer variar el resultado de la evaluacin, comprometiendo en el largo

plazo una inversin en un marco de carcter difcil y costosa alteracin. Por ello

su anlisis debe hacerse en forma integrada con las dems etapas del proyecto.

Al estudiar la localizacin de un proyecto se puede concluir que hay ms de una

solucin factible adecuada, y ms todava cuando el anlisis se realiza a nivel de

pre factibilidad. De igual manera la ptima localizacin para el escenario actual

puede serlo en el futuro. Por lo tanto la seleccin de la ubicacin debe realizarse

teniendo en cuenta su carcter definitivo.

2.2 UBICACIN ESPECFICA.

Despus de haber definido la zona o regin en la cual estar situada la

microempresa, es necesario hace un anlisis para determinar el lugar exacto

donde se construirn las instalaciones fabriles.

Los estudios que se realizaron y se tomaron en cuenta para la seleccin

del lugar fueron:

- Ciudad

- Clima

9

- Vas de Comunicacin

- Carreteras

- Aeropuertos

- Hidrologa

- Aguas superficiales.

Como conclusin del estudio se lleg a la conclusin que la localizacin que

ms favorece a la industria es el Valle de Jayanca, Lambayeque, Per. Este

lugar es el que cumple mejor las necesidades en cuanto a fluido elctrico,

clima, acceso, hidrologa, Aguas superficiales, entre otros.

2.3 UBICACIN EN EL MAPA.

- Carretera Fernando Belaunde Terry y Rio Jayanca, en el distrito de Jayanca,

provincia de Lambayeque, regin Lambayeque.

- Coordenadas exactas de la empresa en Google Maps: -6.380537, -

79.814182

- Referencia: Pasando el rio Jayanca, pasando el puente El puente Jayanca

Fuente: Google Maps Foto Satelital

3. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE PRODUCCIN.

Para elaborar nctar de mango a nivel industrial es necesario someter a la

fruta a una serie de procesos continuos y secuenciales, los cuales comprenden

desde la misma transportacin y seleccin de fruta hasta la obtencin y

conservacin del producto terminado. Sin embargo alguno de ellos pueden ser

obviados si es que se desea instalar una industria a nivel artesanal as como puede

existir el empleo de otros procesos de una mayor tecnologa. A continuacin se

detalla cada uno de los procesos involucrados en la elaboracin del nctar de

mango en este proyecto.

10

3.1 Seleccin y clasificacin de la fruta.

La fruta que va a ser procesada primero tiene que pasar por un proceso

de preseleccin donde se eliminan frutas que no tengan el grado de madurez

adecuado, o que estn daadas, para despus pasar a un proceso de lavado, que

si se trata de grandes industrias se realiza el mtodo de lavado por aspersin

donde se debe considerar temperatura, presin y volumen del agua, pasando a

la fruta por un tnel de lavado.

Sin embargo otro mtodo que tambin es utilizado es el de inmersin,

donde primero se colocan las frutas en un tanque con agua y una solucin

desinfectante mayormente empleadas en su mayora contienen hipoclorito de

sodio (leja) en un tiempo que no debe ser menor a 15 minutos, para despus

pasar a otra tina con agua donde se limpian las frutas removiendo las suciedades

y finalmente pasan a una ltima tinta donde son enjuagadas con agua.

Finalizada la etapa de lavado de la fruta es colocada en una banda

transportadora, para ser seleccionada y clasificada manualmente, retirando

aquella fruta que est verde, sobre madura, defectuosa, con golpes o daada.

Las frutas que no estn semimaduras, y no daadas, pueden ser

almacenadas, ya que el mango posee la facilidad de poder alcanzar un grado de

madurez adecuado, sin la necesidad de estar en el rbol. Estas se pueden

almacenar en un cuarto debidamente refrigerado y para ayudar a la madurez

rpida de la fruta, estas se pueden envolver en fundas plsticas. Una vez que las

frutas estn en madurez pasarn por el proceso de lavado y luego el de seleccin

manual.

3.2 Escaldado para ablandamiento del mango.

El proceso de escaldado consiste en someter la fruta a un calentamiento

correcto y posterior enfriamiento. Se realiza para ablandar un poco la fruta y con

esto aumentar el rendimiento de pulpa; tambin se reduce n poco la carga

microbiana que an permanece sobre ella y tambin se realiza para inactivar

enzimas que producen cambios indeseables de apariencia, color, aroma, sabor en

la pulpa, aunque pueda estar conservada bajo congelacin.

El escaldado se puede efectuar por inmersin de las frutas en una marmita

con agua caliente, o por calentamiento con vapor vivo generado tambin en

marmita. Esta operacin se puede realizar a presin atmosfrica o a sobrepresin

en una autoclave. Con el escaldado en agua caliente se pueden perder jugos y

componentes nutricionales. Bajo vapor puede ser costoso y demorado pero hay

menos prdidas. En autoclave es ms rpido pero costoso.

En todos los casos se producen algunos cambios. Baja significativamente

carga microbiana; el color se hace ms vivo, el aroma y sabor puede variar a un

ligero cocido y la viscosidad de la pulpa puede aumentar. Un escaldado frecuente

11

se hace en marmita agregando mnima cantidad de agua, como para generar

vapor y luego se coloca la fruta. Se agita con vigor, tratando de desintegrar las

frutas y volver el producto una especie de sopa. Cuando la mezcla alcanza cerca

de 70 o 75 C se suspende el calentamiento. Normalmente esto sucede en un

tiempo de 3 a 5 minutos, y la temperatura puede llegar a 100 C sin que existan

problemas para la fruta.

3.3 Pelado y despulpado del mango:

Una vez terminado el proceso de escaldado, los mangos son llevados al

lugar de pelado, este procedimiento se lo hace manualmente y se lo realiza sobre

mesas de acero inoxidable, as mismo los utensilios deben ser de este material o

plsticos para evitar una posible contaminacin del fruto.

Para ayudar a un mejor rendimiento de la pulpa, una vez pelados los

mangos, pueden ser cortados en pedazos ms pequeos y se puede separar la

semilla de la pulpa, pero no es estrictamente necesario, ya que una maquina

despulpadora se encarga de separar la pulpa del resto de los residuos.

El despulpado es la operacin en la que se logra la separacin de la pulpa

de los dems residuos como las semillas, cascaras y otros. El principio en que se

basa es el de hacer pasar la pulpa-semilla y otros. El principio en que se basa es el

de hacer pasar la pulpa-semilla a travs de una malla. Esto se logra por el impulso

que comunica a la masa pulpa-semilla, un conjunto de paletas (2 o 4) unidas a un

eje que gira a velocidad fija o variable. La fuerza centrfuga de giro de las paletas

lleva a la masa contra la malla y ah es arrastrada logrando que el fluido pase a

travs de los orificios la malla. La mquina arroja por un orificio los residuos como

semilla, cascaras y otros materiales duros que no pudieron pasar por entre los

orificios de la malla.

Los residuos pueden salir impregnados an de pulpa, por lo que se

acostumbra a repasar estos residuos. Estos se pueden mezclar con un poco de

agua o de la misma pulpa que ya ha salidos, para as incrementar su rendimiento.

Esto se ve cuando el nuevo residuo sale ms seco y se aumenta la cantidad de

pulpa.

Se recomiendo exponer lo menos posible la pulpa al medio ambiente. Esto

se logra si inmediatamente se obtiene la pulpa al medio ambiente. Esto se logra

si inmediatamente se obtiene la pulpa, se cubre, o se la enva por tubera desde

la salida de la despulpadora hasta un tanque de almacenamiento, debido a que

es ms eficiente, ser la opcin que se ha decidido instala en este proceso.

3.4 Refinado y Homogenizacin del Producto.

Del despulpado pasa al proceso de refinado que no es ms que reducir el

tamao de partcula de la pulpa, cuando esta ha sido obtenida anteriormente. El

refinado se puede hacer en la misma despulpadora, solo que se le cambia la malla

por otra de dimetro de orificio ms fino. Generalmente la primera pasada para

el despulpado se realiza con mallas 0.060 y el refinado con 0.045 o menor. La

12

malla inicial depende del dimetro de la semilla y el final de la calidad de la finura

que se desee tenga la pulpa.

El homogenizado es otra forma de lograr el refinado de un fluido como la

pulpa. En esta operacin emplean equipos que permitan igualar el tamao de

partcula como el molino coloidal. Esta mquina permite moler el fluido al

pasarlo por entre dos conos metlicos uno de los cuales gira a un elevado nmero

de revoluciones. La distancia entre los molinos es variable, y se ajusta segn el

tamao de partcula que se necesite.

Estos dos procesos presentan una desventaja que es que ambos

presentan una gran aireacin del producto. En ocasiones son obviados para evitar

este problema, o puede ser que se aplique solamente uno de ellos, por lo general

se decide realizar solamente el procedimiento de homogenizacin para el caso

de nctar de mango.

3.5 Tratamiento trmico del Producto.

La finalidad de este es eliminar el oxgeno en exceso que exista en el

producto, por lo que tambin se lo denomina Desairado y existen varios mtodos

para realizarlo.

Uno de ellos consiste en aplicar un calentamiento suave y con esto se

puede disminuir la solubilidad de los gases y extraerlos. Otra forma es aplicar

vaco a una cortina de pulpa. La cortina se logra cuando se deja caer poca pulpa

por las paredes de una marmita o se logra hacer caer una lluvia de pulpa dentro

de un recipiente que se halla a vaco.

Entre ms pronto se efecte el desairado, menores sern los efectos

negativos del oxgeno involucrado en la pulpa. Los efectos son la oxidacin de

compuestos como las vitaminas, formacin de pigmentos que parpadean algunas

pulpas; la formacin de espuma que crea inconvenientes durante las siguientes

operaciones.

Debido a que se cuenta con la generacin de vapor se ha decidido por la

opcin de realizar un breve calentamiento al producto con el fin de realizar este

procedimiento. Como existe la posibilidad que debido a este calentamiento

pierdan aromas y sabores, se puede hacer pasar estos pavores por una columna

de destilacin para recuperarlos e integrarlos al nctar de magno.

3.6 Tratamientos aditivos y conservantes.

A los tratamientos aditivos y conservantes se los conoce como la

estandarizacin del producto, es decir la mezcla de todos los ingredientes para

poder obtener nctar de mango. La estandarizacin involucra los siguientes

pasos:

a) Dilucin de la pulpa.

b) Regulacin de azcar.

c) Regulacin de la acidez.

d) Adicin del estabilizado.

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e) Adicin del conservante.

Resulta muy importante tener en cuenta la siguiente recomendacin

acerca de la formulacin del nctar de mango. Los clculos que se realicen para

la formulacin del nctar, deben hacerse en base al peso de cada uno de los

componentes. En tal sentido el clculo de pulpa y agua se deben expresar en

kilogramos o sus equivalencias.

Todo este procedimiento se lo hace en un tanque mezclador, en el que se

aaden los ingredientes citados y se deja que la mezcla se estabilice, para despus

der bombeada por medio de tuberas de acero inoxidable a la siguiente etapa del

proceso.

3.7 Pasteurizacin del Producto.

Uno de los mtodos ms eficientes para que el nctar mantenga sus

caractersticas organolpticas, fisicoqumicas y microbiolgicas es la

pasteurizacin del mismo, la cual puede realizarse de dos formas, primero se

empaca el nctar y luego se pasteriza, o la segunda en la que el nctar primero

se pasteriza y luego se empaca en caliente. En ambos casos el empaque una vez

cerrado hermticamente, se lleva a refrigeracin.

En el primer caso, una vez el nctar ha sido preparado en el tanque de

mezcla y calentado a cerca de 60 C, se lo lleva directamente al proceso de

llenado. De all es colocado en una marmita o autoclave donde es calentado

durante un tiempo necesario, que depender de varios factores como pH del

nctar, el tamao, forma y posibilidad de agitacin de los recipientes. Por lo

general la temperatura que debe alcanzar la masa de nctar es de 85-88 C.

En el segundo caso, que es el que se va a aplicar, la posibilidad es de

calentar el nctar de manera rpida a cerca de 90 C y luego llenar los envases y

cerrarlos, para luego refrigerarlos durante 1 a 3 minutos. Para este mtodo de

llenado en caliente se pueden emplear envases ms econmicos pero tambin

resistentes al calor, como algunos tipos de plsticos, que tambin ms livianos,

resistentes a golpes, no se corroen, y son pocos reactivos con los nctares.

3.8 Envasado y almacenamiento.

Una vez terminado el proceso de pasteurizacin el nctar inmediatamente

e envasado en caliente en tambores metlicos de 55 galones de capacidad, los

cuales tienen en su interior doble funda de polietileno que son cerradas con

amarras metlicas, este sellado hermtico, favorece a la conservacin del nctar,

mantenindose su aroma, color y sabor. La cantidad de nctar de mango en cada

tambor es de 230 Kg. Los tambores y fundas utilizadas son de tipo y tamao

normalizado.

Despus de haber llenado los tambores metlicos, estos son llevados a un

cuarto debidamente refrigerados para su almacenamiento, no es necesario

temperaturas muy bajas en estas cmaras de refrigeracin, pero estas favorecen

14

a la conservacin del nctar. La temperatura no debe ser mayor a 5 C en cuarto

de almacenamiento del producto terminado.

Si se cumplen todos los cuidados que se ha indicado en todos los procesos

hasta el almacenamiento en condiciones refrigeradas, el producto final se puede

conservar por un largo periodo de tiempo, y puede ser apto para el consumo

humano hasta un lapso de dos aos, aunque no se espera que el producto

terminado dure ese tiempo en la bodega, que en este caso es el cuarto de

refrigeracin.

4. DIGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO Como para todo proceso industrial, para la industrializacin del nctar de

mango se debe aplicar una serie de pasos o etapas en un orden determinado para

realizar el proceso de manera ms eficiente, y al mismo tiempo, que sea lo ms

simple, utilizando una tecnologa adecuada para que se cumplan estas

condiciones, para que pueda ofrecer las mejores garantas de conservacin de las

caractersticas organolpticas y bio alimentarias que debe tener un nctar.

Debido a que anteriormente se han presentado diversas alternativas para

procesar nctar de mago, se han seleccionado los procesos que puedan cumplir

los requerimientos de calidad para el producto final pueda ser competitivo en el

mercado nacional, y a la vez que tambin cumpla con los requerimientos para

poder ser exportado.

A continuacin, se mostrar las diversas etapas secuenciales debidamente

controladas, que debe pasar la materia prima, para obtener como producto final,

nctar de mango, esto se muestra en la siguiente figura.

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Flujograma del proceso de produccin de la procesadora de frutas Mango

RECEPCION DE LA MATERIA PRIMA

LAVADO

SELECCION

ESCALDADO

PELADO

DESPULPADO

HOMOGENIZACIN

DESAIRADO

ESTANDARIZACIN

PASTEURIZACIN

ENVASADO

REFRIGERADO Y

ALMACENADO

Cscaras

Jugo + Pulpa

Jugo

PESADO

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5. GENERALIDADES Y SELECCIN DE EQUIPOS Una vez que se ha definido el proceso para elaborar el nctar de mango,

es necesario indicar lo equipos, mquinas y accesorios que se necesitaran para

llevar a cabo la instalacin del proceso. Para esto se deben analizar los beneficios

de los mismos, que provean la mejor calidad para el producto terminado,

analizando las ventajas que pueden tener el uso o seleccin de los mismos.

Como toda planta industrial, adems de la maquinaria, existen otros

componentes que se necesitan instalar para que la industria procesadora de

nctar de mango pueda funcionar, estos son los accesorios, tales como tuberas,

valvular, mesas, cmara de conservacin, bombas, entre otros, que sern

analizados en este captulo, indicando las caractersticas tcnicas que se necesitan

de los mismos para este caso particular.

5.1 Seleccin de Bombas:

Las bombas son equipos muy necesarios para la transportacin de fluidos

a travs de tuberas. En este caso, el nctar de mango es el fluido, por lo que se

necesitar bombas para que el mismo pase de una etapa a la otra. Debido a que

el fluido es un producto alimenticio, tanto las bombas como los dems accesorios

y equipos, no deben contaminar el mismo, por esta razn las bombas que sern

usadas se denominaran bombas sanitarias, que funcionan igual que las bombas

normales, con la diferencia que estn hechas de materiales no corrosivos.

Para poder seleccionar las bombas para este proceso, es necesario saber

los requerimientos de los mismos, es decir los caudales que se necesitaran. Como

existen varias etapas en el proceso que van a utilizar bombas, se necesitara saber

cules son las condiciones de trabajo. Y en qu etapa del proceso van a ser

necesarias, para esto se va a describir todas las bombas que van a ser usadas en

nuestro proceso.

- La Primera Bomba (B1): Es aquella que va a ser instalada despus de que se

extraiga la pulpa de mango, es decir, la pulpa de mango va a salir por una

tubera de la despulpadora, y ser almacenada en un pequeo tanque

cubierto. Del mismo tanque se transportara por medio de tuberas hacia un

tanque ms grande a donde se harn los respectivos controles de calidad,

para esto se necesitara esta bomba.

- La segunda Bomba (B2): Se utilizara para bombear la pulpa de mango hacia el

molino coloidal, que es donde se realizar la homogenizacin del producto, para

que despus sea almacenada en otro reservorio para su respectivo control de

calidad.

- La Tercera Bomba (B3): Se usar para transportar la pulpa de mango ya

homogenizada, almacenada en el tanque, hacia una marmita que ser necesaria

para el proceso de desairado.

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- La Cuarta Bomba (B4): Ser utilizada para llevar la pulpa de mango, ya desairada,

hacia el tanque mezclador, donde se llevar efecto la etapa de estandarizacin

del producto. Esta bomba se la usa para que el nctar de mango sea transportado

de manera ms rpida hacia el tanque mezclador, pero cabe recalcar, que no es

estrictamente necesaria, debido a que el fluido puede llegar hacia el tanque,

aunque con menor velocidad, por el efecto de la gravedad.

- La quinta Bomba (B5): Esta bomba es la que se necesita para transportar el agua

potabilizada hacia el tanque mezclador.

- La sexta Bomba (B6): Ser usada para transportar el nctar de mango hacia el

proceso de pasteurizacin, y de ah, a su posterior envasado. Esta bomba no ser

calculada debido a que depende de las dimensiones y ubicacin del pasteurizador,

y por lo general este tipo de equipos indican qu bomba se debe usar, es decir de

acuerdo a su capacidad. Adems este equipo debe ser ubicado muy cerca del

tanque mezclador para evitar mayores prdidas en las tuberas.

Una vez que se conocen las diversas aplicaciones de las bombas en nuestro

proceso, a continuacin se indicar el mtodo a seguir para la seleccin de las mismas.

Mtodo para la seleccin de bombas:

Para poder seleccionar las bombas lo primero que debe realizare es determinar

las caractersticas del fluido, y debido a parmetros de calidad, la densidad de la pulpa

homogenizada ser de 1050 Kg/m3 y la viscosidad dinmica () igual a 1.12x10-3 N.s/m2.

Paso 01: Se debe indicar la longitud de tubera, dimetro y material de la misma a la

entrada y salida de la bomba; tipos de vlvulas; accesorios usados. Las condiciones de

flujo de entrada y salida, presiones de entrada y salida y diferencia de altura. Los

subndices 1indican las condiciones de entrada y los subndices 2 corresponden a los de

salida.

Paso 02: Para determinar las prdidas debido a vlvulas y accesorios se debe ver el valor

de las mismas en la tabla 9, y para ver el valor de las prdidas debido a las condiciones de

entrada y salida del flujo, de debe de ver de las mismas en la figuras 4.1y 4.2

respectivamente.

Paso 03: Se estima un coeficiente de friccin f = 0.02; que normalmente es un valor

adecuado para el clculo inicial. Teniendo todos los datos, se proceder a introducirlos

en la ecuacin 4.1donde KL son las prdidas registradas en todo el tramo calculado, V la

velocidad del fluidos en la tubera, L la longitud total de tubera y g la gravedad.

1

+

12

2+ 1 + =

2

+

22

2+ 2 +

2

2+

2

2 E.C 5.1

18

Paso 04: Esta ecuacin se debe expresar en trminos del caudal, para que pueda ser

usado este en las unidades de m3/hora, la ecuacin 4.1quedar expresada de la siguiente

forma.

= + (2

36002)

Paso 05: Con esto se traza la curva del sistema y se los intercepta con las diversas curvas

de cargas que nos da el proveedor (ANEXO 7), y determinamos el punto de operacin de

la bomba, que nos da el caudal y el cabezal dinmico Hp.

Paso 06: Con el caudal determinamos la velocidad del flujo en los diversos tramos de

tubera, con estas velocidades podemos determinar el valor real del coeficiente de

friccin primero midiendo la rugosidad relativa (/) en la figura 4.3 y despus

determinando el nmero de Reynolds (ecuacin 4.2), se ubica en el diagrama de Moody

(Figura 4.4) y determinamos el valor de la rugosidad f.

=

EC 5.2

Donde:

= (

3)

= (

)

= () = (. /2)

Paso 07: Repetir los pasos 4, 5 y 6 y corregir el punto de operacin de la bomba. Cabe

recalcar que este corresponde a un mtodo de iteracin y que el error ir disminuyendo

a mayor nmero de iteraciones, sin embargo a la segunda iteracin se podr uno dar

cuenta que los valores no cambian mucho, por lo que con dos iteraciones se estima un

valor con muy buena exactitud como respuesta.

19

TABLA I: COEFICIENTES DE PERDIDA (KL) PARA COMPONENTES DE TUBERA

COMPONENTES CLASES KL TUBOS ACODADOS Regular de 90, embridado.

Regulas de 90, roscado. De 90 de gran radio, roscado. De 90 de gran radio, embridado.

0.3 1.5 0.2 0.7

CODOS DE 180 Codos de 180, embridado. Codos de 180, roscado.

0.2 1.5

CONEXIONES EN T Flujo de lnea, embridado. Flujo de lnea, roscado.

0.2 0.9

UNION ROSCADA Unin roscada. 0.08

VALVULAS Esfrica totalmente abierta. Angular totalmente abierta. De compuerta totalmente abierta. De compuerta, cerrada. De compuerta, cerrada. De compuerta, cerrada.

10 2

0.15 0.26 2.1 17

Figura 5.1: Condiciones de flujo de entrada.

20

Figura 5.2 Condiciones de flujo de salida.

21

Figura 5.3 Rugosidad relativa para tuberas.

22

Figura 5.4 Diagrama de MOODY

Figura 5.5 CURBAS DE BOMBAS DEL GRUPO 4SH A 1750 RPM

23

Para seleccionar cada bomba, hay que determinar la ecuacin del sistema e

interceptarla con la curva de carga que nos da el fabricante, que en el caso particular es

G&L PUMPS, por lo que se mostrar los clculos usados para la seleccin de cada una

de ellas.

BOMBA 01:

1 = (0.0381 ) 1 = 2 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 2 2 = 4900

2=((1.5x3) + 1 + 0.15) 2 = 0 1 = 0.5 2 = 1

Vlvula 1 y 2 Tipo compuerta, completamente abierta.

Entrad de flujo (1) tipo Reentrante, Salida de flujo (2) tipo de borde ahusado 3 codos

despus de la bomba.

Reemplazando los datos en la ecuacin (5.1) el trmino de las prdidas va a dividirse en

dos partes ya que el dimetro de la tubera a la entrada y salida de la bomba no es el

mismo, siendo los subndices a y d correspondientes a la velocidad del fluido a la entrada

y salida de la bomba respectivamente:

= 0.5 0.5 +0.022

0.038119.6

2 +0.022

0.063519.6

2 +(0.95)

19.6

2 +5.65

19.6

2

= 0.10202 + 0.3204

2

= 8.52261032

Con esta ecuacin del sistema buscamos el grupo e curvas de cargas. En el anexo 7, ms

idneas para este caso, y notamos que son las del grupo 4SH a 1750 RPM, este grupo de

curvas la podemos apreciar en la figura 5.5, despus interceptamos con una de ellas,

buscando el punto de operacin ms eficiente. De esta intercepcin el punto de

operacin es a un caudal de 16 m3/h con bomba J del grupo 4SH.

Con este caudal se corrige el factor de prdidas por friccin ya para el tramo de dimetro

de 1 tenemos un fa = 0.019, y para el dimetro de 2 tenemos un fd = 0.018. Con

esto corregimos la ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:

= 0.05092 + 0.3188

2

= 8.35061032

Con esta ltima ecuacin volveremos a la figura 5.5 y la bomba seleccionada

primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error del

2%. Por lo que la bomba 01 ser la 4SH-J a 1750 RPM.

BOMBA 02:

1 = (0.0381 ) 1 = 2 1 = 4900 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 3.3 2 = 0 ()

2=((1.5x2) + 0.15) 2 = 1 = 1 2 = 1.2

24

Vlvulas 1 y 2 Tipo compuerta, completamente abierta.

Entrada de flujo (1) tipo Reentrante, 2 codos despus de la bomba.

De la ecuacin 4.1 tenemos lo siguiente:

= 0.5 +

2

2+ 0.2 +

0.022

0.038119.6

2 +0.023.3

0.063519.6

2 +(0.95)

19.6

2 +3.15

19.6

2

= 03 + 8.09221032

Repitiendo lo hecho para la bomba anterior, las bombas siguen siendo las del grupo 4SH,

y en este caso la seleccionada es la 4SH-H a 1750 rpm con un punto de operacin de un

caudal de 17 m3/h.

Corrigiendo el factor de prdidas tenemos fa = 0.019, y fd = 0.018. Con esto corregimos la

ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:

= 03 + 7.91032



3%. Por lo que la bomba 2 ser la 4SH-H a 1750 RPM.

BOMBA 03:

1 = (0.0381 ) 1 = 0.5 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 10.3 2 = 0 ()

2=((1.5x2)+1 + 0.15) 2 = 1 = 1.5 2 = 1.2

Vlvulas 1 y 2 Tipo compuerta, completamente abierta.

Entrada de flujo (1) tipo Reentrante, salida de flujo (2) tipo de borde ahusado 3 codos

despus de la bomba.


= 0.3 +

2

2+ 0.2 +

0.022

0.038119.6

2 +0.0210.3

0.063519.6

2 +(0.95)

19.6

2 +5.65

19.6

2

= 03 + 7.558251032

Debido a que se quiere que la aireacin del nctar de mango sea ms rpida, se elegir

una bomba que funcione a un punto de operacin de mayor caudal, y ser del grupo 4SH,

y en este caso la seleccin es la 4SH-E a 1750 RPM con un punto de operacin de un

caudal de 23 m3/h.

Corrigiendo el factor de prdidas tenemos fa = 0.02 y fd = 0.018. Con esto corregimos la


= 03 + 7.43131032

25



6%. Por lo que la bomba 03 serpa la 4SH-E a 1750 RPM.

BOMBA 04:

1 = (0.0381 ) 1 = 0.8 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 2 0.5 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 2.6 2 = 0 ()

2= 1.5+1+0.15*2 2 = 1 = 1.5 2 = 1.2

2 Vlvulas 1 y 2, tipo compuerta, completamente abierta.

Entrada de flujo (1) tipo de borde ahusado, salida de flujo (2) tipo de borde ahusado.

1 codo antes de la bomba, 1 codo despus de la bomba.


= 0.6 +

2

2+

0.021.3

0.038119.6

2 +0.022.6

0.063519.6

2 +(2.3)

19.6

2 +2.8

19.6

2

= 06 + 0.010852

La bomba adecuada para satisfacer esta demanda pertenece al grupo 4SH, y este caso la

seleccionada es la 2SH-A a 1750 RPM con un punto de operacin de un caudal de 26.5

m3/h.



= 06 + 0.01082 2


primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error

menor al 0.1 %. Por lo que la bomba 4 ser la 4SH-A a 1750 RPM.

BOMBA 05:

1 = (0.0381 ) 1 = 0.5 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 10.3 2 = 0 () 2= 1.5x3+1+0.15 2 = 1 = 1.5 2 = 1.2

Vlvulas 1 y 2 tipo compuerta, completamente abierta.

Entrada de flujo (1) tipo reentrante, Salida de flujo (2) tipo de borde ahusado 3 codos

despus de la bomba.

De a ecuacin 5.1 tenemos lo siguiente:

= 0.3 +

2

2+

0.020.5

0.038119.6

2 +0.0210.3

0.063519.6

2 +(0.95)

19.6

2 +5.65

19.6

2

26

= 03 + 7.558251032

El flujo de agua proviene de un proceso donde se ha logrado que sea apta para el

consumo, y despus ser llevada a un reservorio donde antes de ser bombeada hacia el

tanque mezclador, tiene que haber un control de calidad de la misma, la bomba 4 ser

usada para llevar el agua desde la etapa de control de calidad de la misma hacia el tanque

mezclador, y con el procedimiento para su seleccin indica que ser el grupo 4SH, y en

este caso la seleccionada es la 4SH-E a 1750 RPM con un punto de operacin de un caudal

de 23 m3/h.



= 03 + 7.43131032



6%. Por lo que la bomba 05 ser la 4SH-E a 1750 RPM.

En la tabla I se resume los clculos obtenidos para la seleccin de bombas para los

diferentes procesos, incluyndose otros parmetros caractersticos que nos da el

proveedor de estos equipos.

TABLA I

CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS PARA EL PROCESO

DENOMINACIN

MODELO

RPM

CAUDAL DE OPERACIN

POTENCIA DEL MOTOR

BOMBA 01 4SH J 1750

BOMBA 02 4SH H 1750

BOMBA 03 4SH E 1750

BOMBA 04 4SH A 1750 .

BOMBA 05 4SH - E 1750

5.2 Potencia de Las maquinas elctricas con mayor carga dentro del proceso productivo

TABLA II

DESPULPADORA MOTOR 3 HP A 3500 RPM TRIFSICO WEST

TANQUE MEZCLADOR MOTOR AGITADOR BAUNER DE 2.2 KW A 1730 RPM TRIFSICO DE 60HZ

MOLINO PARA REFINADO (HOMOGENIZACIN) MOTOR ELECTRICO BLINDADO 15 HP, 220/380 V A 50 Hz

LAVADORA DE MANGOS MOTOR 0.5 HP

27

6. CLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMARA DE CONSERVACIN

DE MANGO

TABLA III Datos Tcnicos Recomendados Para Cultivos

Temperatura de cultivo

28 32 C

Altitud

0 600 msnm

Precipitaciones

130 250 3 por ao

Suelos

Francos, profundos, buen drenaje y

abundante materia. TABLA IV Propiedades del Mango

Punto de congelacin alto

-0.9 C -30.3 F

Vida aproximada de almacenamiento

2 3 semanas

Contenido de agua

81.7%

Calor especifico

0.85 (BTU/lb. F)

Temperatura de almacenamiento

55 F

Humedad relativa de almacenamiento

85 90 %

Calor especfico sobre el punto de congelamiento

0.85 (BTU/lb. F)

Calor especfico bajo el punto de congelamiento

0.44 (BTU/lb. F)

Calor latente

117 BTU/lb.

1. Fuente Tabla I: Propiedades trmicas de algunos alimentos. De ASHRAE, 1971 Y U.S.DA. HANDBOOK.

2. Fuente Tabla II: Condiciones ptimas para el almacenamiento en frio de alimentos. (De ASHRAE, 1971 Y U.S.D.A.

HANDBLOK)

1. Determinacin de las Dimensiones de la Cmara

El tamao de la Cmara de Conservacin se realizara basndonos en la capacidad que

queremos que tenga, en este caso sera de 5 toneladas.

Los mangos se almacenaran en paletas.

Segn paleta estndar 1.2 x 1, se acondiciona por las medidas de las cajas entonces seria

1.2 m x 0.9 m.

28

Datos de la caja:

Largo: 0.45 m

Ancho: 0.3 m

Alto: 0.102 m

Caja vaca: 0.25 kg

Peso carga: 4.5 kg

Peso bruto: 4.75 kg

8 cajas base de la paleta

Cantidad alto= (2.26 0.15)/ 0.102 = 20.68 = 20 cajas aprox.

Cantidad cajas paleta = 20 x 8 = 160 cajas por paleta

Comprobando peso = 160 cajas x 4.75 Kg = 760 kg (menor que 1500 Kg)

Entonces las dimensiones de la Cmara de Conservacin son las siguientes:

8.4m x 10m x 3m

29

2. Materiales de construccin

- Espuma de Polietileno. - La humedad relativa de diseo de la cmara es 95%.

La nica puerta tiene 2,4 m x 2,4 m. No se dispone de cortina de aire ni cortinas tipo cintas de plstico. La temperatura del medio exterior est a 29C y 70% de humedad relativa. La puerta permanece abierta 12% del tiempo desde las 07:00 A.M. hasta las 06:00 P.M, y se cierra desde las 06:00 P.M. hasta las 07:00 A.M. Durante las horas de trabajo en el da el nmero de operarios en la cmara es 2, y se tiene 800 watts de luces encendidas. Un montacargas elctrico aporta 5 KW de calor en la cmara para el 30% de las horas de trabajo en el da. La temperatura del piso es de 15C. 3. Seleccin del aislamiento

El aislamiento tendr los siguientes espesores:

Las paredes y techo tienen 125 mm de espuma de polietileno como aislante (K =0,028

W/m C) mientras que slo se dispone de 50 mm del mismo aislante en el piso bajo 75

mm de concreto (K= 0,90 W/m C).

4. Calculo de la carga frigorfica

Los datos necesarios para el clculo de la cmara de conservacin son los siguientes

TABLA V - Datos para el clculo de la carga frigorfica

Temperatura exterior promedio ( )

29 C

84.2 F

Temperatura de almacenamiento ( )

13 C

55.4 F

Temperatura inicial de la fruta ( )

13 C

55.4 F

Temperatura de bulbo hmedo ( )

10.83 C

51.5 F

Humedad relativa de almacenamiento ( )

95 %

95 %

Humedad relativa del medio ( )

70 %

70 %

Calor de respiracin del mango ( Ir )

2440 kcal/TM/da

8800 BTU/TM/da

Calor especifico del mango (C)

15.96 kcal/kg/C

0.85 BTU/lb/F

Calor latente del mango ( )

64.98 kcal/kg

117 BTU/lb

La carga frigorfica ser igual a la suma del calor producido por:

30

PASO 1: Carga del producto (Qp)

Debido a que la temperatura a la que se encuentra el mango (temperatura

ambiente 29C), no difiere demasiado de la temperatura que se desea tener en la

cmara de conservacin (13C), se asume que el mango ingresa a la temperatura

de 13C.

Sin embargo el mango presenta respiracin durante su almacenamiento

refrigerado, as la carga del producto estara dada solamente por el calor de

respiracin.

Qp

= Qrespiracin

= 5 toneladas x 2440 kcal/ton/da x 1dia/24hor

Qp

= 508,3 kcal/h

Qp

= 0.591kW

PASO 2: Transmisin de calor por las paredes, techo y piso (Qt)

Techo (Qc)

Qc = Uc Ac (Te - Ti)

Dado que el techo est expuesta directamente a la luz solar, se toma la temperatura

externa como

Te = 29 + 12 = 41 C

Para el aire interno y externo de la cmara se asume que ambos coeficientes de

conveccin corresponden al caso Natural siendo de 6,5 W/m2 C 1

=

1

+

11

+ 1

= Coeficiente global de transferencia de calor (W/m2

C)

= Coeficiente convectivo externo de transferencia de calor (W/m2

C)

1 = Espesor del aislante (m)

1 = Conductividad trmica del aislante (W/m

C)

1

=

0.125

0.028 +

2

6.5

Uc = 0,210 W/m

2 C

31

Ac = 8,4 x 10 = 84 m

2

Qc = 0.210 x 84 x (41 - 13)

Qc = 493.92 W

Qc = 0.494 kW

Paredes (Q

w)

Q

w = U

w A

w (T

e - T

i)

Uw

= 0,210 W/m2

C es el mismo que se calcul para el techo

Para las dos paredes expuestas a la luz solar, Te

= 41 C

Aw

= 3 x 8,4 + 3 x 10 = 55.2 m2

Q

w = 0.210 x 55.2 x (41 13)

Q

w = 324.576 W

Q

wa = 0.325 kW

Para las otras dos paredes, T

e = 29 C

Aw

= 3 x 8,4 + 3 x 10 = 55.2 m2

Qw

= 0.210 x 55.2 x (29 13)

Qw

= 185.47 W

Qwb

= 0.186 kW

Qw

= Qwa

+ Qwb

Qw

= 0.325 + 0.186

Qw

= 0.511 kW

32

Piso (Qfl)

Q

fl = U

fl A

fl (T

fl - T

i)

1

=

1

1 +

2

2 +

1

1

=

0.05

0.028 +

0.075

0.9 +

1

6.5

Ufl

= 0,494 W/m2

C

Afl

= 8.4 x 10 = 84 m2

Q

fl = 0,494 x 84 x (15 13)

Qfl

= 82.99 W

Qfl

= 0.083 kW

La carga total a travs de las paredes, techo y piso ser:

Adicionando un 30% de tolerancia para el llenado trmico (Imprevistos):

Qt = (0.494 + 0.511 + 0.083) x 1,3

Qt = 1.5 kW

PASO 3: Carga de calor por intercambio de Aire (Qi)

=

2 v (he hs) F

Determinacin de hs (Aire interno):

Utilizando la Carta Psicomtrica, aire a 0 C con un 95% de humedad relativa tiene W = 0,037 kg agua/kg aire seco T = 0 C y W = 0,037 kg agua/kg aire seco, se obtiene: hs 110 kJ/kg aire

Determinacin de he (Aire Externo):

Utilizando la Carta Psicomtrica, con temperatura externa del aire a 29 C y con un 70% de humedad relativa se obtiene W = 0,0132 kg/kg aire seco. T = 24 C y W = 0,0132 kg agua/kg aire seco, se obtiene: he 158 kJ/kg

33

Determinacin de Ap:

Ap = 2,4 x 2,4 = 5,76 m

Determinacin de F:

La puerta permanece abierta 12% del tiempo que la puerta est abierta durante

todo el da.

F = 0.12 x 11/24

F = 0.055

Determinacin de s

T = 0 C se tiene s = 1,29 kg/m

3

Determinacin de e (aire externo):

Utilizando la Carta Psicomtrica, con temperatura externa del aire a 29 C y con un 70% de humedad relativa se obtienen:

W = 0,0132 kg/kg aire seco.

V = 0,859 m3/kg aire seco

As, para calcular la densidad del aire hmedo se procede como sigue:

e = (1 + 0,0132) / 0,859

e = 1,18 kg/m3

Determinacin de v:

v = 5.91 ( ( 1)

1+ 0.33)0.5

h = 2,4 m

S = e

s = 1.18/1.29 = 0.915

v = 5.91 ( 2.4 ( 10.915)

1+ 0.9150.33)0.5 = 0.97 m/s

Finalmente,

Qi = 5,76 / 2 x 0,97 x 1,29 x (158 110) x 0,12 x 11/24

Qi = 9,51 kW

PASO 4: Luces (Ql)

34

800 W de luces estn encendidas durante 11 horas de las 24 horas de operacin.

Entonces:

Q1 = 800 x 11 / 24

Q1 = 367 W

Q1 = 0.367 kW

PASO 5: Hombres trabajando (Qpe)

Se considera que la carga de los operarios es de 350 W/persona en promedio.

Los operarios trabajan 11 horas de las 24 correspondientes al ciclo de operacin.

Qpe = 350 x 2 x 11 / 24

Qpe = 321 W

Qpe= 0,321 kW

PASO 6: Dispositivos mecnicos (Qm)

El montacargas de 5 kW aporta calor para el 30% de las 11 horas de trabajo en el da.

Qm = 5000 x 0,3 x 11 / 24

Qm = 688 W

Qm = 0,688 kW

Paso 7: Descongelacin

Aumenta la carga en un factor de 48/47

PASO 8: Resumen

Producto (Calor de respiracin) Qp

= 0.591kW

Transmisin paredes, techo y piso Qt = 1.5 kW

Intercambiadores de aire Qi = 9,51 kW

Luces Q1 = 0.367 kW

Operarios Qpe= 0,321 kW

Dispositivos mecnicos Qm = 0,688 kW

Total 13 kW x 48/47

= 13.3 kW

35

Conclusin: La carga de calor de diseo ser entonces 14 kW

12037.9 kcal/hr

5. Seleccin del Refrigerante

El refrigerante HCF 134a tiene una temperatura critica que es igual a 101.08 C, superior

a la temperatura de condensacin y de la misma forma la temperatura de evaporacin

es mayor a la de ebullicin del refrigerante (-26.6 C) a la presin atmosfrica.

El refrigerante 134a es el ms comercial y no daa la capa de ozono.

Entonces el refrigerante a ser seleccionado es el HCF 134a.

6. Calculo del ciclo de refrigeracin

6.1 Determinacin de la temperatura de condensacin

Para determinar la temperatura de condensacin se partir del dato conocido de la

temperatura ambiente, entonces para condensadores enfriados por aire, la temperatura

de condensacin tendr un T mayor a la temperatura media en el rango de 10 15 C.

= + T

= 45 C

6.2 Determinacin de la temperatura de evaporacin

En este caso con una humedad relativa de 85 % para evaporadores de tubos con aletas,

la diferencia de temperatura recomendada vara entre 7 y 8 C.

= - T

= 13C 8C

= 5C

36

Entonces la potencia del compresor seria de 4 kW.

37

7. EXPEDIENTE DEL DISEO DEL SUMINISTRO DE ENERGA PARA

LA PLANTA PROCESADORA DE FRUTA

PLANTA PROCESADORA DE FRUTA JAYANCA LAMBAYEQUE PER

SISTEMA DE UTILIZACIN EN MEDIA TENSIN (10 KV)

I. MEMORIA DESCRIPTIVA

1. OBJETO El presente estudio se refiere al Sistema de Utilizacin en Media Tensin, 10 KV,

para una planta procesadora de fruta y una cmara de conservacin.

2. GENERALIDADES

2.1 Ubicacin El predio para el cual se desarrolla el presente proyecto est ubicado en Jayanca,

Lambayeque - Per.

2.2 Encargados de estudio

Martinez Bonilla Daniel

Nez Rojas Johann Gonzalo

3. CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS Jayanca se encuentra en la costa del Per, siendo sus caractersticas las tpicas

de esta zona, es decir clido y hmedo, con una temperatura promedio de 22C.

4. ANTECEDENTES En el predio en el que se levantar la planta procesadora de fruta tiene una

ubicacin privilegiada en cuanto a recursos ecolgicos y principalmente para el

suministro de energa por su cercana a las lneas de transmisin de media y alta tensin.

5. SUMINISTRO DE ENERGIA Mediante carta No. D-177-200 de marzo del 2015, sustentada por el Informe

Tcnico No. D-068-2015, Electronorte S.A ha fijado el punto de diseo en la barra en 10

KV de una futura subestacin a construirse en el predio del cliente, para lo cual la planta

procesadora de fruta ceder en servidumbre un rea dentro de su predio para que

ELECTRONORTE SA equipe su propia subestacin.

6. DEMANDA DE ENERGIA La mxima demanda de energa de la planta procesadora de fruta ser de 34

KW, tal como se muestra en el cuadro siguiente:

38

7. ALCANCES DEL PROYECTO El presente proyecto comprende el diseo de la subestacin particular de una

planta procesadora de fruta, desde el punto de diseo conformado por una celda de

salida de la subestacin de ELECTRONORTE SA, ubicada en el primer stano del edificio

de la planta procesadora y contigua a la subestacin particular materia del presente

proyecto.

8. BASES DE CLCULO Para la seleccin y dimensionamiento de los equipos y materiales especificados

en el presente proyecto, se ha considerado lo siguiente:

a. Cada de tensin mxima permisible : 5%

b. Tensin nominal (KV) : 10

c. Potencia del transformador : 50 KVA

d. Mxima demanda : 42.5 KW

NORMAS Y CODIGOS CONSIDERADOS

- Ley de Concesiones Elctricas N 25844 y su Reglamento

- Norma Tcnica de Calidad de los Servicios Elctricos.

- Cdigo Nacional de Electricidad Suministro.

- Norma DGE Terminologa en Electricidad y Smbolos grficos en

Electricidad.

- Reglamento Nacional de Edificaciones.

- Ley de Proteccin del Medio Ambiente y Proteccin del Patrimonio.

- Sistema Internacional de Medidas.

- Norma DGE de Alumbrado Pblico.

- Cdigo Nacional de Electricidad - Sistema de Utilizacin

- Lista de equipos y Materiales Tcnicamente estandarizados por

Electronorte S.A.

- Disposiciones tcnicas de ELECTRONORTE S.A.

- Normas vigentes del Ministerio de Energa y Minas.

As mismo se deber cumplir con todo lo relacionado al Reglamento de

Seguridad y Salud en el Trabajo de las Actividades Elctricas aprobado segn R.M. N

161-2007-MEM/DM de fecha 13 de Abril del 2007.

Adems de lo anteriormente mencionado, se ha tenido en cuenta lo que para el

caso dispone la Ley de Concesiones Elctricas y su Reglamento, el Cdigo Nacional de

Electricidad, tomo IV, y la Norma de procedimientos para la elaboracin de proyectos

y ejecucin de obras en sistemas de utilizacin en media tensin en zonas de concesin

de distribucin, RD 18-2002-EM/DGE

9. REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO DE LAS ACTIVIDADES

ELECTRICAS En la ejecucin del presente proyecto, debern seguirse escrupulosamente lo

indicado en el Reglamento indicado, especialmente lo mencionado en el Captulo V,

artculos 60 a 71.

39

10. DESCRIPCIN DEL PROYECTO Las principales caractersticas del proyecto son:

10.1 PUNTO DE DISEO Y RED PRIMARIA

Tensin Nominal : 10,0 KV (Actual)

Frecuencia : 60 Hz.

Sistema Adoptado : Areo - Subterrneo.

Tipo de Distribucin : Trifsico, 3 conductores con neutro

aislado.

Accesorios de concreto : Ductos de concreto de 04 vas.

Accesorios de madera : Cruceta de madera de 1,50 m.

Tipo de cable Areo : De aleacin de aluminio tipo AAAC

Seccin Nominal de Conductor : 50 mm2.

Tipo de cable Subterrneo : N2XSY - 8,7/15 KV.

Seccin Nominal del Cable : 3 - 1x25 mm

Terminales : Unipolares para cable seco N2XSY 25

mm, de uso exterior.

Tipos de Aisladores : Aislador Suspensin Polimrico 25KV, lnea de

fuga (625mm).

Ferretera : Sern de AG, todos los materiales

empleados pasaran por el proceso de galvanizado por inmersin en caliente y con

espesor de proteccin no menor de 100 micras; conforme a la Norma ASTM A 90.

Puesta a Tierra : Electrodo Copperweld 5/8 x 2,40 m, dosis de

Bentonita, tierra cultivo, Caja de registro circular.

10.2 DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD (DMS). Para la ejecucin de la obra del presente proyecto, se deber tener en cuenta el

cumplimiento del Cdigo Nacional de Electricidad Suministros 2011 en cuanto al

cumplimiento de las Distancias mnimas de seguridad, las cuales son:

- Distancia de un lnea elctrica a la proyeccin de la fachada : 2.5 metros

- Distancia de una lnea elctrica al suelo : 6.5 metros

- Distancia de una lnea elctrica al grifo de combustible : 25 metros

- Distancia de una Subestacin elctrica a los linderos del grifo : 50 metros.

- Distancia de una lnea elctrica a un lugar accesible /techo, balcn) : 4 metros.

10.2.1 SEALIZACIN Y CODIFICACIN DE ESTRUCTURAS Al concluir los trabajos se deber pintar la codificacin de los postes cuyos

cdigos sern indicados por la Unidad de Mantenimiento de ENSA, segn los formatos

normalizados.

As mismo se deber pintar la simbologa de Puesta a Tierra en los postes, de

acuerdo a los formatos establecidos por ENSA.

10.2.2 CONEXIN CON EL PUNTO DE DISEO Las conexiones en Media Tensin al Punto de Diseo indicado se realizarn en

caliente; o de lo contrario deber coordinarse con el rea de Operaciones respectiva

para adecuarse al programa de mantenimiento establecido. Se tratara en lo posible no

sobre cargar el armado ya existente, para ello se instalara ferretera adicional.

40

II. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE MATERIALES

1. OBJETIVO Las presentes Especificaciones Tcnicas cubren los materiales a emplearse en la

ejecucin del proyecto. Tienen un carcter general, y no cubren detalles propios de cada

marca o fabricante, por lo tanto, el suministro debe incluir los accesorios, piezas, etc.

que hagan posible su buena instalacin y operacin sin restriccin.

2. CABLES

2.1 CABLE SUBTERRANEO N2XSY DE MEDIA TENSION El cable subterrneo a instalar ser unipolar, con conductor de cobre

electroltico recocido, cableado redondo compactado (clase 2). El cable llevar sobre el

conductor una capa de material semiconductor extruido resistente a la deformacin,

aislamiento de polietileno reticulado (XLPE), con grado de aislamiento

=

.

, capa

de semiconductor sobre el aislamiento, pantalla metlica de cobre recocido (resistencia

elctrica 1,2 Ohm/km) y cubierta protectora exterior de cloruro de polivinilo (PVC) de

color rojo. Tendr las siguientes caractersticas:

- Seccin : 25 mm.

- Tensin Nominal de Trabajo : 8.7/15 Kv

- Tipo : N2XSY.

- Temperatura de operacin (C) : 90

- Dimetro exterior (mm) : 22

- Nmero de hilos : 7

- Peso : 773 Kg/Km

- Espesor de aislamiento : 4.5 mm

- Espesor de la cubierta : 1.8 mm

- Capacidad Nominal de Transporte : 180 A.

- Resistencia a 20C : 0.727 /km

- Resistencia a 90C : 0.927 /km

- Reactancia inductiva : 0.2964 /km

2.2 Cinta Sealizador La cinta sealizador, utilizada para indicar la presencia de cables de media

tensin, ser colocada a 0.20 m. de la base de los ladrillos y tendr las siguientes

caractersticas:

- Material : Polietileno de alta calidad resistente a los cidos y lcalis.

- Ancho : 125 mm.

- Espesor : 1/10 mm.

- Color : rojo

- Elongacin : 250%

- Inscripcin : "Peligro de muerte 10,000 voltios", inscrita con letras

negras que no pierdan su color con el tiempo y recubiertas con plstico.

41

2.3 Terminal de cable Sern termo contrables unipolares para uso exterior adecuados para cable

unipolar de seccin nominal de 25 mm, del tipo N2XSY, 8.7/15 Kv. Sus principales

componente sern:

- Tuvo termo contrable de control de campo

- Tuvo termo contrable aislante

- Cinta de mastic sellantes

- Campanas termo contrables

- Cinta de cobre preformado para tierra.

2.4 Postes y accesorios de Concreto

2.4.1 NORMAS APLICABLES

Los postes materia de la presente especificacin, cumplirn con las

prescripciones de las siguientes normas, segn la versin vigente a la fecha de la

ejecucin de la obra:

NTP 339-027: Postes de concreto armado para Lneas Areas (Norma Tcnica Peruana)

DGE 015-PD-01: Normas de Postes, crucetas, mnsulas, de madera y concreto para

redes de distribucin.

NTP 341.031: Especificacin normalizada de barras de acero con resaltes y lisas para

hormign (concreto) armado 2. ed.

2.4.2 POSTES

Generalidades

Sern de concreto armado centrifugado, debern cumplir las normas DGE 015-

PD Postes de concreto Armado para Redes de Distribucin. Toda la superficie deber

ser uniforme y lisa, libre de deformaciones, escoriaciones y fisuras que permitan el

ingreso de humedad hasta el fierro.

Debern tener impreso en bajo relieve la marca del fabricante, ao de

fabricacin, carga de trabajo y la longitud total. La ubicacin de este impreso ser 3 m.

por encima de la base.

Proceso de fabricacin

Se deber fabricar los postes y accesorios de concreto utilizando un Aditivo

Inhibidor de la Corrosin, el cual ser un compuesto qumico que se adiciona durante el

mezclado del concreto para proteger el acero del refuerzo, de la corrosin.

Adicionalmente se aplicar a todo el poste una capa de impermeabilizante para sellar

los poros que se presentaran.

Finalmente en zona de empotramiento y 3 metros desde la base se aplicar una capa de

alquitrn o brea diluida para proteccin de la zona de empotramiento.

CARACTERSTICAS TCNICAS

42

- TIPO : I

- Longitud (m) : 13,00

- Dimetro vrtice (mm) : 180

- Dimetro Base (mm) : 375

- Carga de trabajo en la punta : 400

- Coeficiente seguridad : 2

- Garanta fabricacin (aos) : 10

- Peso (Kg) : 1800

- Recubrimiento mnimo sobre el fierro (mm) : 25

Postes del Tipo I.- Sern utilizados como estructuras de subestacin biposte

- Agujeros: La ubicacin de los agujeros pasantes, debern estar de

acuerdo a las lminas de detalle.

2.4.3 ACCESORIOS DE CONCRETO

Sern de Concreto Armado Vibrado, para embonar en los postes del punto 2.1.2

Toda la superficie externa deber ser homognea y sin fisuras, el recubrimiento

de la armadura deber ser de 25 mm como mnimo de tal forma que no exista la

posibilidad de ingreso de humedad hasta la estructura metlica.

A. Mnsula de C.A.V. M / 1,00 m

Son de concreto armado vibrado, para ser embonada en poste de 13m.

Su designacin es M/1,0 m. Respectivamente.

- Proceso de Fabricacin : Norma NTP 339.027

- Aditivo inhibidor de corrosin: Compuesto qumico multifuncional.

- Aditivo impermeabilizante: Dos capas.

- Longitud nominal: 1,0 m

Carga de Trabajo

- Transversal : 250 Kg.

- Longitudinal : 150 Kg.

- Vertical : 150 Kg.

- Dimetro de embone : 250mm

- Agujeros pasantes : 3 agujeros de 20 mm

- Recubrimiento mn. armadura : 25 mm.

- Peso : 20 Kg.

B. Palomilla de C.A.V. P /2,20 m/100Kg

Ser de Concreto Armado vibrado, con agujeros para ser embonados en postes

de 13m, las palomillas de 2,2 m se emplearn para soportar los seccionadores tipo cut

out en la Sub estacin Biposte. Esta palomilla debe tener capacidad para soportar 100

Kg de peso.


- Aditivo inhibidor de corrosin : Compuesto qumico multifuncional.

- Aditivo impermeabilizante : Dos capas.

43

- Longitud total : 1,50 m

- Longitud nominal : 2,20 m

- Carga de trabajo transversal : 300 daN

- Carga de trabajo longitudinal : 300 daN

- Carga de trabajo vertical : 300 daN

- Dimetro de embone : 250-220 mm

- Recubrimiento mn. armadura : 30 mm

- Seccin transversal : 0,12 m x 0,10 m

- Peso Aproximado : 83 kg

- Coeficiente de seguridad : 2

C. Media Losa para soporte de Transformix

Ser de concreto armado vibrado, para ser embonado en poste de 13m/400 Kg,

apta para soportar una carga de 750 kg. Con coeficiente de seguridad de 2,0. Su

denominacin ser M/1,3m/750 Kg.


- Aditivo inhibidor de corrosin : Compuesto qumico multifuncional

- Aditivo impermeabilizante : Dos capas.

- Longitud total : 1,30 m

- Longitud eje Poste Borde : 1,10 m

- Altura total : 0,30 m

- Ancho de loza (mximo) : 0,60 m

- Ancho perfil - soporte (mn.) : 0,10 m

- Dimetro interior de embone : 0,28 m

- Dimetro exterior de embone : 0,37 m

- Carga de trabajo transversal : 750 Kg

- Carga de trabajo longitudinal : 600 Kg

- Carga de trabajo vertical : 750 Kg

- Carga de rotura : 2250 Kg

- Espesor mnimo de loza : 0,05 m

- Peso Aproximado : 96 Kg

- Coeficiente de seguridad : 2

2.4.4 INFORMACIN TCNICA REQUERIDA

Se deber adjuntar obligatoriamente:

- Catlogo original completo de los postes y accesorios de concreto en la cual se evidencie

el cumplimiento de todos los requerimientos de las presentes especificaciones tcnicas.

- Como mnimo se incluir la siguiente informacin: datos sobre sus componentes,

dimensiones y pesos, caractersticas tcnicas, acabado, tipo, diagramas estructurales,

construccin, capacidad y performance, etc.

- Certificado de garanta de vida til de los postes por un perodo mnimo de veinte 20

aos emitido por el fabricante, para garantizar que los postes cumplirn como mnimo

un perodo de vida til de veinte (20) aos en condiciones normales de funcionamiento

especificadas en el punto 2.1.1

44

Especificacin Tcnica del fabricante del Aditivo Inhibidor de corrosin propuesto a utilizar.

2.4.5 PRUEBAS

El proveedor presentar al propietario seis (06) copias certificados de los

documentos que demuestren que todas las pruebas indicadas en las normas NTP

339.027, fueron realizadas y que los resultados obtenidos estn de acuerdo con la

presente especificacin y la oferta del postor. El costo de efectuar tales pruebas estar

incluido en el precio cotizado por el postor.

2.5 CONDUCTORES Y CABLES

2.5.1 NORMAS APLICABLES

Debern cumplir con las normas:

- DGE-019-CA 2/1983: Conductores Elctricos en Redes de Distribucin.

- IEC 104: Aluminium Magnesium-Silicon Alloy Wire For Overhead Line Conductors.

- IEC 1089: Round Wire Concentric Lay Overhead Electrical Stranded Conductors.

- ASTM B398M: Aluminium Alloy 6201-T81 Wire For Electrical Purpose.

- ASTM B399M: Concentric Lay Stranded Aluminium Alloy 6201- T81 Conductors.

2.6 AISLADORES Y ACCESORIOS

2.6.1 AISLADORES POLIMRICOS TIPO PIN

El suministro cumplir con la ltima versin de las siguientes normas:

- IEC 61109: Composite insulators for A.C overhead lines with a nominal voltage greater

than 1000VDefinitions, test methods and criteria.

- ASTM D 624: Standard test method for tear strength of Conventional vulcanized rubber

and thermoplastic elastomers.

- DIN 53504: Determination of tensile stress/strain properties of rubber.

- IEC 60587: Test methods for evaluating resistance to tracking and erosion of electrical

insulating materials used under severe ambient conditions.

- ANSI C29.1: Test methods for electrical power insulators.

- ANSI C29.7: Porcelain insulators-high voltage line-post type-

- ASTM G 154: Standard practice for operating fluorescent light apparatus for UV

exposure of nonmetallic materials.

- ASTM G 155: Standard practice for operating xenon arc light apparatus for exposure of

non-metallic materials.

- ASTM A 153/A153 M: Standard specification for zinc coating (hot-dip) on iron and

Steel hardware.

Los aisladores se instalarn en los sistemas elctricos de las Empresas de

Distribucin Elctrica Norte Centro cuyas caractersticas ambientales son las siguientes:

45

- Temperatura ambiente : 10C a 40C

- Humedad relativa : 50 a 95%

- Altura mxima : 1000 m.s.n.m.

CARACTERSTICAS DE LOS AISLADORES POLIMRICOS TIPO PIN

- Tensin mxima de servicio : 24KV

- Material dielctrico : Goma silicona

- Dimetro : Segn diseo de fabricante

- Altura : Segn diseo de fabricante

- Distancia de Fuga mnima : 775 mm.

- Esfuerzo mecnico : 12.5 KN.

- Carga mecnica garantizada (SML) : 50 KN.

Tensin de flameo a baja frecuencia

- En seco : 115KV

- En lluvia : 105KV

Tensin critica de flameo al impulso

- Positiva : 160KV

- Negativa : 200KV

Recubrimiento mnimo de AG : 100

- Peso unitario : Segn diseo de fabricante

2.6.2 AISLADORES POLIMRICOS TIPO SUSPENSIN

Los aisladores polimricos tipo suspensin debern satisfacer los

requerimientos de las siguientes Normas:

- ANSI C29.11: American National Standard for composite Suspension Insulators for

Overhead Transmission Lines Tests.

- IEC 61109: Composite insulators for A.C. overhead lines with a nominal voltage greater

than 1000V Definitions, test methods and acceptance criteria.

- IEC: Guide for selection of insulators in respect of polluted conditions.

- ASTM A 153/A153 M: Standard specification for zinc coating (hot-dip) on iron and

Steel hardware.

CARACTERSTICAS DE LOS AISLADORES POLIMRICOS TIPO SUSPENSION

- Tensin de Diseo : 25KV

- Material del ncleo : Fibra de vidrio reforzado

- Material del recubrimiento del ncleo : Goma de silicn

- Material de las aletas : Goma de silicn

46

Herrajes

- Material de los herrajes : Acero forjado o hierro maleable

- Norma de galvanizacin : ASTM 153

Valores Elctricos

- Tensin mxima de servicio : 25 KV

- Distancia de fuga mnima : 900 mm

- Distancia de arco mnima : 285 mm

- Tensin disruptiva en seco : 150 KV.

- Tensin disruptiva bajo lluvia : 135 KV.

Tensin de sostenimiento

- Al impuso 1.2/50us : 170 kV

Valores Mecnicos

- Carga mecnica garantizada (SML ): 70 KN.

- Carga mecnica de rutina (RTL) : 40 KN.

2.6.3 ACCESORIOS PARA AISLADORES POLIMERICOS TIPO SUSPENSION

Estas especificaciones cubren las condiciones tcnicas requeridas para la

fabricacin, pruebas y entrega de accesorios aisladores polimricos tipo suspensin que

se utilizarn en el proyecto.

Las espigas, materia de la presente especificacin, cumplirn con las

prescripciones de las siguientes normas, segn la versin vigente a la fecha de la

ejecucin de la obra.

- ASTM A 153ZINC: Herrajes para Lineas Electricas Aereas de Alta Tension

- UNE 21-158-90: Coating (Hot Dip) On Iron and Steel Hardware

a. Grapas tipo Pistola

Sern de aleacin de aluminio del tipo pistola, lo ms livianas posible, sern del

tipo con pernos de sujecin tipo U lo ms livianas posibles y diseadas de modo que

durante el servicio no exista la posibilidad de prdidas de pernos debido a la vibracin o

a otras causas.

Todas las partes en contacto con el conductor sern hechas de aleacin de

Aluminio (conductor de Aluminio). Las partes sujetas a friccin, pernos, etc., sern de

acero forjado y galvanizado en caliente con un recubrimiento mnimo de galvanizado de

La carga de rotura es de 8,265 kgF (81 kN); con un rango de conductor entre 70-

120 mm, 3 pernos, para conductores de aleacin de aluminio.

La carga de rotura es de 7647.872 kgF (75 kN); con un rango de conductor entre

25-35 mm, 2 pernos. Para conductores de aluminio.

47

b. Perno ojo

Estar provisto de un ojal de amarre para la retenida, tendr un dimetro de 5/8

, longitud de varilla 10, longitud de rosca 152 mm, carga mnima de rotura 5350 Kg, de

acero galvanizado en caliente.

c. Arandela cuadrada curvada

Sern de Acero Forjado y Galvanizado en caliente, de 57 mm (2 ") de lado x 5

mm (3/16") de espesor, con agujero central de 18 mm (11/16") de dimetro. Carga de

rotura de 41 kN

d. Grillete tipo lira

De acero galvanizado en caliente segn Norma ASTM A-153, de 71KN a la

traccin, con pin de acero galvanizado de 16mm y pasador de bronce.

e. Perno doble armado

El Perno doble armado ser de Acero Forjado y Galvanizado de 19 mm (3/4")

de dimetro x 508 mm (20") de longitud, con un roscado de 508 mm (20") y una carga

de rotura de 77 kN con tuerca cuadrada y contratuerca

III. CALCULOS JUSTIFICATIVOS

1.1 CLCULOS DE REDES ELCTRICAS AEREAS (10,0 KV)

A) Clculo de Corriente de Diseo

= ()

3

Datos:

- Potencia Instalada : 50 KVA.

- Tensin de Servicio : 10,0 KV

- Corriente de Diseo : Id

= .

B) Clculo por Cada de tensin

Condiciones Bsicas

El anlisis de la red ser para los casos ms crticos que se presenten en el

proyecto, teniendo en cuenta los siguientes datos:

- Disposicin : Vertical

- Temperatura mxima de Operacin : 75 C

- Tensin Nominal : 10 KV (para efectos de clculo)

- Distribucin : Area

48

Caractersticas del conductor

- Tipo : Areo

- Seccin del conductor : 50 mm2

- Material : Aleacin de Aluminio

- N de hilos : 7 hilos

- Temple : Duro

- Dimetro Nominal Cada Hilo (mm) : 3,02

- Dimetro nominal Externo (mm) : 7,6

- Peso total Aproximado (Kg./Km) : 137

- Traccin de rotura (Kg.) : 1428

- Resistencia Mxima a 20 C (/Km.) : 0,663

- Mxima Corriente sin correccin : 195 A

- Resistividad a 20C (Ohm-mm2 /m) : 0.0328

- Coeficiente termino de resistencia a 20C : 0.0036

- Coeficiente de resistencia a 20C : 0.000023

- Mdulo de elasticidad (Kn/mm2) : 57

- Aplicacin : Red primaria

Frmulas Aplicadas

- Resistencia Elctrica:

75 = 20(1 + ) = 0.663(1 + 0.003655) 75 = 0.794 /Km

- Reactancia inductiva:

3 = 0.377 (0.05 + 0.463

) /

Dnde:

3 = 12 23 133

3 = 1.0 1.0 2.0

= 1.2599

= 0.4642 103 = 0.0033

Simbologa utilizada

- P : Potencia elctrica demandada (KW)

- I : Corriente de Diseo (Amp)

- KVA : Potencia elctrica aparente (KVA)

- VL : Tensin nominal de Lnea (KV)

- : Factor de potencia

- V : Cada de Tensin (%)

- L : Longitud considerada en (Km)

- R : Resistencia del Conductor (Ohm/Km)

- 3

- : Coeficiente dilatacin lineal

- 3 : Distancia media geomtrica trifsica (m)

- DM : Radio medio geomtrico del conductor (m)

- S : Seccin del conductor (mm2)

49

CALCULO DE CAIDA DE TENSIN EN REDES PRIMARIAS AEREAS DE MEDIA TENSION:

Tensin del actual proyecto : 10KV

Configuracin de conductores : Vertical

Separacin entre fases : D12= 1.00m, D23= 1.00m, D31= 2.00 m

CARACTERISTICAS DEL CONDUCTOR AEREO

TIPO SECCIN ( ) /Km Aleacin de Aluminio AAAC 50 0.663

TEMPERATURAS QUE INTERVIENEN:

Segn datos del conductor:

T1: 20 C

Segn operacin del conductor:

T2: 75 C

Factor de Potencia (INDUCT):

: 0.85

: 0.53

CALCULO DE PARAMETROS DEL CONDUCTOR AEREO

TIPO ( ) /Km DM DMG Aleacin de Aluminio AAAC 0.7943 0.0033 1.2599 0.4674

Para el conductor seleccionado, obtenemos lo siguiente:

CALCULO DE PARAMETROS DEL CONDUCTOR AEREO

TIPO SECCIN ( ) /Km Aleacin de Aluminio AAAC 0.7943 0.0033 1.2599 0.4674

Conforme a la siguiente frmula, se efectan los clculos de cada de tensin para

conductor:

% =

.

% =. .

= .

50

1.2 CALCULO DE LA CORRIENTE NOMINAL

1.2.1 Clculo del transformador El transformador se ha calculado bajo las siguientes premisas:

- Vida til 20 aos

- reserva 25%

- MAXIMA DEMANDA ACTUAL (KW) 34

- RESERVA (25%) 8.5

- POTENCIA PROYECTADA (KW) 42.5

- FACTOR DE POTENCIA 0.85

- POTENCIA DEL TRANSFORMADOR (KVA) 50

- POTENCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR (KVA) 50

1.2.2 Clculo de la corriente nominal Los clculos se efectuarn para la potencia del transformador a instalarse:

- Potencia Instalada (Pd) : 50 KVA

- Tensin nominal (Vn) : 10 KV

=

3

= 2.89

2. CALCULO DE LOS CABLES DE MEDIA TENSION La seleccin del cable a utilizar se efectuar teniendo en consideracin los

siguientes aspectos:

- Corriente aparente a conducir.

- Cada de tensin.

- Intensidad y tiempo de cortocircuito.

2.1 Corriente aparente a conducir

a. Condiciones nominales de trabajo del cable

Son las condiciones a las cuales el cables ha sido probado y determinadas su

corriente nominal. Cualquier variacin en estas condiciones implica un factor de

correccin.

- temperatura del suelo : 25C

- profundidad de enterramiento : 1,00 m.

- temperatura mxima de trabajo : 70C

- resistividad trmica del suelo : 150C-cm/W

b. Condiciones reales de trabajo (factores de correccin)

Con la corriente calculada en el punto 1 y las condiciones reales de

instalacin del cable subterrneo se tiene:

- temperatura del suelo : 25C

factor de correccin ts : 1,00

51

- profundidad de enterramiento : 1,00 m

factor de correccin pe : 1,00

- resistividad trmica del suelo : 150 C- cm/W

factor de correccin rt : 1.00

- tendido en ductos no ferrosos, considerando una terna de cables en cada

va

factor de correccin rt : 1,00

El factor de correccin combinado (T) ser:

= xx

= 1,000

c. Corriente aparente a transportar (Ia)

=

= 2.89

Este valor de corriente est dentro de la capacidad del cable tipo N2XSY,

8.7/15 KV, 3-1x25 mm2 proyectado

2.2 Cada de tensin La cada de tensin se calcula con la frmula:

= 3

Donde:

- In : corriente nominal : 2.89 A

- L : longitud del cable : 20 m.

- z : Impedancia de la lnea

- r20 : resistencia DC del cable a 20C : 0.727 /Km.

- re : resistencia AC del cable a 90C : 0.927 /Km.

- x : reactancia del conductor : 0.2964 /Km.

= ( cos + sin )

Km

= (0.9270.85 + 0.29640.5267)

Km

= 0.9441 /Km

= = 0.94410.020 = 0.018882

52

V = 32.890.018882

Km

= 0.095 = 0.001%

Considerando la cada de tensin en el punto de diseo, equivalente a 4.4%, se

tiene una cada de 4.401%, menor que el 5% permitido por el CNE.

2.3 Intensidad y tiempo de cortocircuito

2.3.1 Clculo de la corrien

Suministro Eléctrico y Diseño de una Cámara de conservación.

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