Trabajo Domiciliario # 3 - Proyecto Industrial

ESCUELA DE INGENIERIA ELCTRICA - UNAC

ESCUELA DE INGENIERIA ELCTRICA - UNAC

PROYECTO INDUSTRIALEn un centro industrial (plantas de procesamiento y produccin), ubicado en la Provincia Constitucional del Callao. La energa ser suministrada por el concesionario EDELNOR y las cargas de emergencia (barra de emergencia y servicios auxiliares) ser abastecida por un grupo electrgeno (el mismos que consumen gas natural ubicados dentro del predio), el PMI de Edelnor se halla ubicada 950 m del centro industrial. (Caractersticas del PMI 550 MVA, t = 0.25 seg.)Las cargas de emergencia trabajan con 460 Voltios, 60 Hz. La iluminacin y servicios auxiliares tienen tableros de 380 Voltios 05 hilos, 60 Hz. En estas circunstancias se le solicita:

1. Un diagrama unifilar integral del sistema elctrico propuesto. 2. Hallar el cuadro de cargas general y hallar la MD, con factor de demanda normado 0.85 para todas las cargas ubicadas en la tabla. 3. El dimensionamiento y seleccin de los trasformadores de potencia y distribucin necesarios para lo cual deber utilizar el F.C = 0.65 (factor de carga) y el F.A = 1.15.4. Para la barra de emergencia hacer el dimensionamiento y seleccin del G.E adecuado. Acompae: cuadro de cargas, clculos justificativos de la seleccin, curvas de capabilidad, e indique requerimiento mnimo del AVR y RAS. 5. El diseo, dimensionamiento y seleccin de los cables de baja de todas las cargas crticas. 6. La seleccin de un banco de condensadores que corrija en forma automtica el factor de potencia en la barra de emergencia y principal. Incluya su proteccin y alimentadores. Debe incluir la instalacin de bancos localizados. 7. El diseo ptimo, dimensionamiento y seleccin de los cables de media tensin entre el PMI y la planta ubicada a 950m. 8. La seleccin y dimensionamiento de los ITMs, e interruptores de potencia motorizado e incluya proteccin homopolar. 9. La coordinacin amperimtrica y cronomtrica del sistema elctrico. 10. Desarrolle en forma adecuada el sistema de tensin estabilizada (25 KW) y tensin ininterrumpida (25 KW). 11. Incluir los equipos necesarios para realizar la medicin de parmetros para facturacin y proteccin en: PMI, barras industrial y emergencia. 12. Incluir el metrado y presupuesto. NOTASAcompaar las hojas tcnicas de: Los transformadores utilizados, GS de la central, emergencia y MS compensador. Detalles de los: S.S, V.V, arranques directo, Y-D.

1. El unifilar debe cumplir: En emergencia solo funcionar el grupo electrgeno que solo alimenta a la barra de emergencia. El cambio de normal a emergencia y viceversa debe hacerse en automtico.La tensin de la barra industrial y emergencia es de 460 voltios, 60 Hz.Utilice toda la tecnologa punta, que est en su alcance, para el desarrollo de vuestro trabajo.El presente trabajo debe ser desarrollado en: Planos normados CNE AutoCAD, clculos hoja Excel (mnimo), texto letra arial N 12, los smbolos utilizados segn norma IEC, motores elctricos IEC-34. Cables marca INDECO, contactores, rels e ITM marca GE (mnimo), tableros y CCMs marca CEMAR (mnimo).

2. CCM NORMALIZADO SEGN IEC 947 4 - 2. Que marca de equipos ha utilizado y por qu? Como ha climatizado los CCM y cul es el rango de regulacin de sus sensores?Cual es trabajo de las PT100 y a que temperatura ha elegido y por qu?Sobre el medidor multifuncin cul es su trabajo y como lo ha conectado? Como ha seleccionado sus Interruptores termo magnticos, Contactores, Rels trmicos, Guarda motores y temporizadores. Cual Los costos segn fabricante. Tiempo de entrega. Certificados de garanta. Los circuitos de control y mando secuencial. Incluya el control ON/OFF remoto y local 3. CCMs INTEGRADOS Como ha seleccionado los Soft starter incluya el By Pass para trabajo continuo. Como ha seleccionado los Variadores de velocidad ha incluido By Pass. Como ha conectado el Panel view Incluya el control ON/OFF remoto y local, manual y automtico. Aproveche todas las bondades de los equipos: Comunicacin a distancia. Como ha realizado el control de temperatura del motor de 250 HP. Que marca ha utilizado y cules son sus costos.

4. SE MODERNA TOTALMENTE EQUIPADA TIPO CASETA Celda de llegada compacta equipada con interruptores de potencia SF6 + Rel multifuncin. Celdas de: medicin en MT., transformacin, medicin en BT. Celda de distribucin. Celda de transferencia automtica. Transformadores de medida mixtos. La SE debe ser climatizada. Debe incluir un circuito cerrado de TV. Puertas y ventanas conectadas a un sistema de seguridad.

5. SERVICIOS AUXILIARES Es un edificio de 04 pisos de 36 oficinas + 01 auditorium para 60 personas. Comedor + cocina + sala de control y mando elctrico. Utilice transformador ecolgico de 460/400/230 Voltios, 60 Hz. Alrededor del edificio existen reas verdes con luz perimetral + 01 pileta. Aplique tecnologa de punta (DOMOTICA) y disee los circuitos totalmente automatizados y Controlados.

6. PROGRAMA DE MANTENIMIENTO INTEGRAL Las instalaciones proyectadas deben estar preparadas para recibir un mantenimiento predictivo integral.

SOLUCION A LO SOLICITADO1. UN DIAGRAMA UNIFILAR INTEGRAL DEL SISTEMA ELCTRICO PROPUESTO.Para realizar el diagrama unifilar general del sistema primero hacemos uno a mano alzada en AutoCAD (APENDICE 1) y luego esto lo llevamos a un dibujo ms ordenado y especificando cada material usado por el AutoCAD (APENDICE 2) para una mejor presentacin, el sistema general ser de la siguiente manera.2. HALLAR EL CUADRO DE CARGAS GENERAL Y HALLAR LA MD, CON FACTOR DE DEMANDA NORMADO 0.85 PARA TODAS LAS CARGAS UBICADAS EN LA TABLA.Para el calculo de la siguiente tabla, se consulto los valores de FP y EF en los catalagos de motores asncronos marca WEG (ANEXO #).Cuadro de cargas y Maxima Demanda CARGAS NO CRITICAS CARGAS CRITICASITEMDESCRIPCIN GENERALPOT. UTIL (HP)POT. UTIL (KW)N DE POLOSEFPOT. INST (KW)FDMAX. DEMAN. (KW)

BARRA PRINCIPALCCM 011Exhaustor sercado F2250186.540.92202.720.85172.31

2Compresor ensacadora N 310074.620.8983.820.8571.25

3Pin Mixer F2200149.260.93160.430.85136.37

4Trans. Finos - reciclo F11511.1940.8413.320.8511.32

5Transportador reciclo F11511.1940.8413.320.8511.32

6Transportador cicln F1107.4640.848.880.857.55

CCM 027Transportador cicln F23022.3840.8825.430.8521.62

8Tranportador producto F22518.6540.9220.270.8517.23

9Transpor. finos - reciclo F22518.6540.9220.270.8517.23


11Vlvula rotatoria cicln F253.7320.84.660.853.96

12Vlvula rotatoria reciclo F253.7340.784.780.854.06

CCM 0313Bomba de licor9067.1440.9173.780.8562.71

14Bomba de licor3022.3840.8825.430.8521.62

15Tanque lodos - Agitacin1511.1960.8213.650.8511.6

16Tanque licor - Agitacin2014.9260.8617.350.8514.75

17Sistema hidrulico FP2 F22014.9260.8617.350.8514.75

18Electrobomba pozo N 16044.7640.8950.290.8542.75

19Fajas transportadoras F15037.340.941.440.8535.22

TOTAL CARGAS NO CRITICAS KW838.63712.84

BARRA DE EMERGENCIA1DATA CENTER 25 KW2541250.8521.25

2CENTRO DE COMPUTO 25 KW2521250.8521.25

3SERVICIOS AUXILIARES 65 KW6561650.8555.25

4Transportadores finos - reciclo F312593.2540.9103.610.8588.07


6ALUMBRADO PERIMETRAL 15 KW1521150.8512.75

7CARGADORES DE BATERIAS 18 KW1821180.8515.3

8EDIFICIO OFICINAS ADMINSTRATIVAS 75 KW7541750.8563.75

9ALMACENES 35 KW3540.9350.8529.75

TOTAL CARGAS CRITICAS KW407.71346.56

TOTAL CARGAS KW1246.341059.40

3. EL DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIN DE LOS TRASFORMADORES DE POTENCIA Y/O DISTRIBUCIN NECESARIOS PARA LO CUAL DEBER UTILIZAR EL F.C = 0.65 (FACTOR DE CARGA) Y EL F.A = 1.15. La seleccin del transformador se realiza en el siguiente cuadro.POT. INST (KW)MAX. DEMAN. (KW)

TOTAL CARGAS KW1246.341059.40

FACTOR DE AMPLIACIN 1.15

FACTOR DE POTENCIA0.85

POTENCIA DEL TRANSFORMADOR CALCULADO KVA1433.31

POTENCIA DE TRANSFORMADOR COMERCIAL KVA1600.00

La alimentacion de la red primaria sera de 10 Kv, con este dato definimos las carateristicas de nuestro transformador de potencia:transformador de distribucin seco encapsulado Media Tensin TRIHAL - SCHNEIDER ELECTRIC. Es un transformador trifsico de tipo seco con bobinados encapsulados y moldeados al vaco en una resina epoxy que contiene una carga activa.CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR

ITEMDESCRIPCIONDATOS

1Potencia Nominal1600 KVA

2Normas de FabricacinIEC 76-1 a 76-5, UNE 20101, UNE 20178 (1986), CENELEC

3Frecuencia de trabajo60hz

4Tensin nominal Primario10 Kv

5Nivel de Aislamiento Asignado12 Kv

6Tensin nominal Secundario460 V

7Corriente Primaria92.37 A

8Corriente Secundaria2008.17 A

Perdidas en Vaco (W)3100

9Tensin de cortocircuito (%)6

10Corriente de vaco (%)1.2

11Ruido - Potencia acstica Lwa76

12dB(A) - Presin acstica Lpa 1 metro66

13Numero de fases3

14Factor de potencia0.8 Inductivo

15Grupo de conexinDyn5

A continuacin las dimensiones de nuestro transformador comercial son:

Potencia(KVA)Clase(KV)A(mm)B(mm)C(mm)D(mm)Peso Total(kg)

16001221501170248012503785

Calculando la potencia contratada:POTENCIA INSTALADA TOTAL1246.34

FACTOR DE SIMULTANEADAD o FACTOR DE CARGA0.65

POTENCIA CONTRATADA KW810.12

4. PARA LA BARRA DE EMERGENCIA HACER EL DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIN DEL G.E ADECUADO. ACOMPAE: CUADRO DE CARGAS, CLCULOS JUSTIFICATIVOS DE LA SELECCIN, CURVAS DE CAPABILIDAD DEL GE, AVR Y RAS.Para ello haremos uso de la siguiente tabla para dimensionar el GRUPO ELECTROGENO:ITEMDESCRIPCIN GENERALPOT. UTIL (HP)POT. UTIL (KW)EFPOT. INSTAL (KW)FDMAX. DEMAN. (KW)

BARRA DE EMERGENCIA1DATA CENTER 25 KW25125.000.8521.25

2CENTRO DE COMPUTO 25 KW25125.000.8521.25

3SERVICIOS AUXILIARES 65 KW65165.000.8555.25

4Transportadores finos - reciclo F312593.250.9103.610.8588.07


6ALUMBRADO PERIMETRAL 15 KW15115.000.8512.75

7CARGADORES DE BATERIAS 18 KW18118.000.8515.30

8EDIFICIO OFICINAS ADMINSTRATIVAS 75 KW75175.000.8563.75

9ALMACENES 35 KW35135.000.8529.75

TOTAL407.71346.56

EL GRUPO DEBE ESTAR DISEADO PARA QUE TRABAJE AL 80%433.19

FACTOR DE POTENCIA DEL GRUPO = 0.80.80

POTENCIA DEL GRUPO EN KVA541.49

POTENCIA DEL GRUPO COMERCIAL EN KVA (stand By - EMERGENCIA)563

Para la seleccin, del grupo electrogeno consultamos los catalagos, de FG - WILSON, de donde tenemos dos opciones el modelo P563-1 y P625-1. Para determinar cual de los dos nos conviene analizaremos la caida de tension que producen las dos principales cargas:CARGAS:ITEMDESCRIPCION POT. UTIL (HP)POT. UTIL (KW)EFFPPOT. INSTAL (KW)TIPO DE ARRANQUE

4Transportadores finos - reciclo F312593.250.90.86103.61Y (K1 =0.47)

5Transportador reciclo F35541.030.890.8846.10Y (K1=0.47)

ITEMDESCRIPCION V nomInomIp/InIp

4Transportadores finos - reciclo F3460151.217.31103.8

5Transportador reciclo F346065.758.7572

GENERADOR:ITEMDESCRIPCION GENERALCARACTERISTICAS NOMINALESCARACTERISTICAS CARGA

KVAVHzXdKVAVHz

1P563-1563480600.1854246060

2P625-1625480600.1554246060

ITEMDESCRIPCIONGENERALCALCULOS GENERADORCARGA ITEM 4CARGA ITEM 5

In.gen (A)Xd(Mod.)Ip/In.genV (%)Condicin< 20%Ip/In.genV (%)Condicin< 20%

1P563-1706.60.1960.734212.58OK0.38056.94OK

2P625-1784.40.1630.66149.73OK0.34275.29OK

Con nuestro calculos concluimos que el generador de modelo P563-1, cumple con las necesidades requeridas en la barra de emergencia. El siguiente cuadro describe el grupo electrogeno:GRUPO ELECTROGENO - FG WILSON -P563-1

DESCRIPCIONDATO

Potencia KVA/ KW563 / 450

Tensin - Frecuencia0.46 Kv - 60 Hz

Factor de Potencia0.8

RPM1800

NormasBS5000 - ISO 8528 - ISO 3046 IEC 60034 - NEMA MG 1.22

Tipo de GobernadorElectrnico

Clase de GobernadorISO 8528 G2

Momento de Inercia (kg-m) /(lb/in)4.29/14660

Peso Kg / Lb1633 / 3600

Tipo de Combustible RecomendadoClass A2 Disel

Alternador - Fabricado por FG WilsonLeroy Somer

Alternador - ModeloLL6114D

Alternador - Clase de AislamientoH

Alternador - Alambre12

Alternador - Grado de ProteccinIP23

Alternador - Sistema de ExcitacinSHUNT

Alternador - Modelo AVRR250

Alternador - Exceso de Velocidad RPM2250

Alternador - Regulacin de Tensint+-0.5%

Alternador - Contenido Total de Armnicos4%

5. EL DISEO, DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIN DE LOS CABLES DE BAJA DE TODAS LAS CARGAS CRTICAS. Para este clculo hemos hecho de dos programas Excel desarrollados en el curso de MAQUINAS II. Para lo cual tenemos dos tipos de arranques:Cargas No crticas con Arranque Y - :

Cargas No crticas con Arranque DIRECTO:De lo cual obtenemos los siguientes resultados:ITDESCRIPCIN ARRANQUE (A)mm^2 # TERNASV InVI arr

CCM 011Exhaustor sercado F2Y - 380.00120.001.000.493.95

2Compresor ensacadora N 3Y - 160.0025.001.000.988.29

3Pin Mixer F2Y - 330.0095.001.000.372.88

4Trans. Finos - reciclo F1Y - 95.0010.001.001.078.73

5Transportador reciclo F1DIRECTO95.0010.001.001.710.85

6Transportador cicln F1DIRECTO95.0010.002.000.846.72

CCM 027Transportador cicln F2Y - 95.0010.001.001.199.51

8Tranportador producto F2Y - 68.006.001.000.897.64

9Transpor. finos - reciclo F2DIRECTO68.006.002.001.139.70

10Transportador reciclo F2DIRECTO125.0016.001.000.938.11

11Vlvula rotatoria cicln F2DIRECTO95.0010.001.000.877.82

12Vlvula rotatoria reciclo F2DIRECTO68.006.001.000.423.20

CCM 0313Bomba de licorDIRECTO195.0035.002.001.069.00

14Bomba de licorDIRECTO68.006.003.000.856.84

15Tanque lodos - AgitacinDIRECTO68.006.001.001.026.63

16Tanque licor - AgitacinDIRECTO68.006.001.001.167.65

17Sistema hidrulico FP2 F2Y - 68.006.001.000.966.36

18Electrobomba pozo N 1Y - 125.0016.001.000.936.81

19Fajas transportadoras F1Y - 125.0016.001.000.928.04

Designando los Cables:ITDESCRIPCIN

CCM 011Exhaustor sercado F2380.001(3-1x120mm2 N2XH) + 1x70mm NH80(T)

2Compresor ensacadora N 3160.001(3-1x25 mm2 N2XH) + 1x25 mm NH80(T)

3Pin Mixer F2330.001(3-1x95 mm2 N2XH) + 1x50 mm NH80(T)

4Trans. Finos - reciclo F195.001(3-1x10 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

5Transportador reciclo F195.001(3-1x10 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

6Transportador cicln F195.002(3-1x10 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

CCM 027Transportador cicln F295.001(3-1x10 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

8Tranportador producto F268.001(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

9Transpor. finos - reciclo F268.002(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

10Transportador reciclo F2125.001(3-1x16 mm2 N2XH) + 1x16 mm NH80(T)

11Vlvula rotatoria cicln F295.001(3-1x10 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

12Vlvula rotatoria reciclo F268.001(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

CCM 0313Bomba de licor195.002(3-1x35 mm2 N2XH) + 1x25 mm NH80(T)

14Bomba de licor68.003(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

15Tanque lodos - Agitacin68.001(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

16Tanque licor - Agitacin68.001(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

17Sistema hidrulico FP2 F268.001(3-1x6 mm2 N2XH) + 1x10 mm NH80(T)

18Electrobomba pozo N 1125.001(3-1x16 mm2 N2XH) + 1x16 mm NH80(T)

19Fajas transportadoras F1125.001(3-1x16 mm2 N2XH) + 1x16 mm NH80(T)

DescripcinConductores de cobre electroltico recocido, slido o cableado (comprimido, compactado), aislamiento y cubierta individual de PVC. En la conformacin dplex los dos conductores son trenzados entre s. En la conformacin triple, los tres conductores son ensamblados en forma paralela mediante una cinta de sujecin.

6. LA SELECCIN DE UN BANCO DE CONDENSADORES QUE CORRIJA EN FORMA AUTOMTICA EL FACTOR DE POTENCIA EN LA BARRA DE EMERGENCIA Y PRINCIPAL. INCLUYA SU PROTECCIN Y ALIMENTADORES. DEBE INCLUIR LA INSTALACIN DE BANCOS LOCALIZADOS. Para el clculo del banco de condensadores, realizamos el siguiente clculo en el siguiente programa Excel:CUADRO DE CARGASCUADO DE BANCOS LOCALIZADOSRESULTADO FINAL

#Ten.(V)Pot.Util(HP)EFPot.Inst(KW)F.D.PInom#InomItotal(A)final

14602500.92202.720.86296-30.681901228-31.1

24601000.8983.820.89118-27.13290

24602000.93160.430.83243-33.9390

3460150.8413.320.8619-30.68490

3460150.8413.320.8619-30.68590

4460100.848.880.8214-34.92690

4460300.8825.430.8637-30.68790

5460250.9220.270.8530-31.79890

5460250.9220.270.8530-31.79990

6460500.941.440.8958-27.131090

646050.84.660.867-30.681190

746050.784.780.837-33.91290

7460900.9173.780.85109-31.79

8460300.8825.430.8637-30.68

8460150.8213.650.821-36.87

9460200.8617.350.827-36.87

9460200.8617.350.827-36.87

10460600.8950.290.8872-28.36

10460500.941.440.8958-27.13

Con el resultado de la Corriente nominal total en la barra principal, vamos al siguiente programa Excel para calcular la compensacin en la barra principal.

SELECCION CABLESELECCION ITM

VPot(KW)FDP(i)FDP(f)ifQc(Teo)Qc(Com)InomI.disCap.mm2I.disCap.

4608380.85630.98531.19.94359359451631680400586800

Elijo391

460480391

Resumiendo resultados, seleccionamos un conductor de con una capacidad de . Y un interruptor automtico de Ahora seleccionamos los pasos con sus respectivos equipos de instalacin, en el siguiente cuadro:QcatTOTALQcatTOTAL

390360Seleccin CableSeleccin ITM

PASOSQcatQrealInomIdiseoSeccionCap.I.disCap.

1403746.4396510956063

2403746.4396510956063

3403746.4396510956063

4403746.4396510956063

5403746.4396510956063

6403746.4396510956063

7756986.60312116125113125

8756986.60312116125113125

7. EL DISEO PTIMO, DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIN DE LOS CABLES DE MEDIA TENSIN ENTRE EL PMI Y LA PLANTA UBICADA A 950M. CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN ELPUNTO "A"

POTENCIA DE CORTOCIRCUITO550MVA

TENSION EN MT10KV

TIEMPO DE DE APERTURA0.25Seg.

Icc en A31.7542kArms

Con este valor hallamos la seccin del cable de media tensin as:CONDICION:

Luego para esta seccin obtenida, vamos al catlogo de indeco y escogemos la seccin adecuada:

PARAMETROS FISICOS

PARAMETROS ELECTRICOSNota:(A) : 3 Cables unipolares en formacin Unipolar, tendidos en paralelos con una separacin mayor o igual a 7 cm.Hallamos la Corriente de cortocircuito en B.CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO EN EL PUNTO "B"

POTENCIA DE CORTOCIRCUITO550MVA

TENSIN DE MT10kV

IMPEDENACIA DEL PUNTO "Q"

ZQ0.2

Xq0.199

Rq0.0199

Zq0.0199+0.199i

IMPEDANCIA DEL CONDUCTOR EN MT

DATOS DEL CONDUCTOR

L0.95Km

Rconduc.0.196/Km0.1862

Xconduc.0.2385/Km0.2265

Zconduc.0.1862+0.2265i0.2932 50.5722

IMPEDANCIA EN EL PUNTO "B"

ZB0.4727 64.1557

Icc en B12.2138kArmsCUMPLE CON LA CONDICION Icc en B

Trabajo Domiciliario # 3 - Proyecto Industrial

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