048-01-ED-003 Memoria de Cálculos Rev. 2

ADECUACION ACCESO PRINCIPAL CAMPO RESIDENCIAL GUARAGUAO (FASE II) PUERTO LA CRUZ, EDO. ANZOATEGUI

MEMORIA DE CÁLCULOS DISCIPLINA ELECTRICIDAD

DESCRIPCIÓN

ELABORADO REVISADO APROBADO FIRMA DE POR POR POR APROBACIÓN

REV

FECHA

2

11/03/11

EMISION FINAL

M.RODRIGUEZ

D.LEDEZMA

E.CABRERA

1

23/02/11

INCORPORACIÓN INCORPORACIÓN DE COMENTARIOS

M.RODRIGUEZ

D.LEDEZMA

E.CABRERA

0

07/02/11

EMISIÓN ORIGINAL

D.FUENMAYOR D.LEDEZMA

E.CABRERA

[GERENCIA DE PDVSA]

[CODIGO PDVSA]

ALIANZA TEPI CONSULTORES, C.A.

048-01-ED-003

MEMORIA DE CÁLCULOS

TABLA DE CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 5. 6. 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 7. 8.

PROPÓSITO ALCANCE CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES ESTUDIO DE CARGAS DIMENSIONAMIENTO DEL TABLERO PRINCIPAL (TAB-01). DIMENSIONAMIENTO DEL ALIMENTADOR PRINCIPAL. Cálculo del Alimentador por Capacidad de Corriente. Cálculo del Alimentador por Caída de Tensión. Selección de Conductor de Neutro. Otras cargas PORCENTAJE DE OCUPACION. ANEXO

3 3 3 3 5 6 6 7 8 8 9 9

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1. PROPÓSITO El propósito de este documento es realizar los cálculos de la Disciplina Electricidad, correspondientes a la ingeniería de detalles del proyecto “Adecuación Acceso Principal Campo Residencial Guaraguao (Fase II) Puerto La Cruz Edo. Anzoátegui”. 2. ALCANCE El alcance de este documento comprende el estudio de cargas, dimensionamiento del tablero principal y el cálculo del alimentador principal, y circuitos ramales más críticos cuya selección habitual pudiese verse afectada por la magnitud de la carga o ala longitud del circuito ramal. 3. CÓDIGOS Y NORMAS APLICABLES Estos cálculos estarán enmarcados dentro de lo establecido en la edición más reciente de las normas, códigos o estándares que se indican a continuación: PDVSA

Manual de Ingeniería y Diseño N-201. Obras Eléctricas

PDVSA

Manual de Ingeniería y Diseño

N-241.

Instalación de Conductores y Cables en Tuberías y Bandejas

PDVSA

Análisis de Carga Norma PDVSA 90619.1.050.

PDVSA

Manual de Ingeniería y Diseño 90619.1.057. Selección de Cables

PDVSA

Manual de Ingeniería y Diseño 90619.1.051. Subestaciones Unitarias

COVENIN 200

Código Eléctrico Nacional

Estas normas y códigos se consideran complementarias entre si. En caso de eventuales contradicciones o diferencias, regirá la más exigente o estricta según aprobación de PDVSA. 4. ESTUDIO DE CARGAS Mediante el estudio de cargas, se obtendrá la demanda de diseño requerida para seleccionar las características de la acometida eléctrica, protección general y el tablero principal. [GERENCIA DE PDVSA]

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La tensión de suministro será en 120V entre fase y neutro y de 240 V entre las dos fases, por lo que la acometida tendrá tres cables (2 fases+ neutro). Se considera la instalación de una (1) luminaria fluorescente de 3x32W para la iluminación del interior de la caseta, además la instalación de un (1) circuito de tomacorrientes de uso general de 1500VA, toda esta carga alimentada en 120V. Además se proyecta la instalación de un tomacorriente para la alimentación de una unidad de aire acondicionado de 18000 btu, que equivale a una carga de 1900 W, 240V, que asumiendo un factor de potencia de 0,8, es equivalente a 2375 VA, adicionalmente se instalarán lámparas montadas en pared de 100 W cada una también en 240 V. También se tiene prevista otras cargas en 240V como por ejemplo la alimentación de 12 luminarias tipo reflector Metal Halide de 250 W instaladas en el techo del estacionamiento para la iluminación de esta área, además de dos circuitos cada uno con dos (2) reflectores Metal Halide instalada en piso para iluminación ornamental. Para la alimentación de las luminarias instaladas en el techo del estacionamiento, se diseña el número de circuitos de tal forma tal que el mismo sea flexible, a tal efecto las 12 luminarias se repartirán en cuatro (4) circuitos de 240 V, con tres (3) luminarias cada uno. Puesto que cada uno es de 250 W, cada uno de los cuatro (4) circuitos manejará 750 W, puesto que este valor no supera los 3000 VA, para propósitos del estudio de carga puede tomarse el 100% de la carga proyectada de 750 W para cada uno de los cuatro (4) circuitos. También se debe contemplar la instalación de una barrera de control de acceso vehicular, según algunos fabricantes como Dinap S.R.L (ver anexo “Fabricante de Referencia de Barrera de Control de Acceso Vehicular”, para características eléctricas y otras), este equipo tiene un consumo de 280 W, y una tensión nominal de 220V, no es necesario que el equipo de control de acceso sea de esta marca pero si que sus especificaciones sea similares para que apliquen los resultados de los cálculos concernientes a este equipo. En cuanto las cuatro (4) luminarias tipo reflector Metal Halide ubicadas en piso, se repartirán en dos (2) circuitos de dos (2) luminarias cada uno por lo que cada circuito manejará 500 W. Dos de los circuitos que manejan las cargas de iluminación en dos fases también manejan cargas monofásica en 120 V, estos circuitos en particular llevaran además de las dos fases, tendrán también el cable de neutro, en este caso se alimentará luminarias tipo destello de montaje en pared de 60 W. De la descripción de las cargas que alimentará el tablero de distribución principal se obtendrá la carga total que se maneja entre las dos (2) fases y la del neutro, en la siguiente tabla se hace una descripción detallada de la carga indicando los circuitos, la cantidad de estos, y si son monofásicos en 120 V o si son bifásicos en 240 V,

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señalando los wats que requiere cada circuito en total y lo que se requiere si son uno o más circuitos del mismo tipo. Tabla No. 1. Descripción # de circuitos FASES (W) FASES (W) NEUTRO (W) total Circuito de Iluminación para 1 monofásico 96 96 96 luminaria de 3x32 W en 120V Circuito para tomacorrientes 1 monofásico 1500 1500 1500 de uso general y una luminaria de emergencia en 120 V Circuito para alimentación de 4 bifásico 750 3000 0 3 luminarias Metal Halide de 240 V cada una ubicada en techo Circuito para alimentación de 2 bifásico 500 1000 0 2 luminarias Metal Halide de 240 V cada una ubicada en piso Circuito para alimentación de 1 monofásico 400 400 0 4 luminarias tipo reflector montada en pared de 240 V Aire Acondicionado de 18000 1 bifásico 1900 1900 0 BTU Barrera de control de acceso 1 bifásico 280 280 0 vehicular Reserva 25% 2044 400 Demanda Total 10220 1996

5. DIMENSIONAMIENTO DEL TABLERO PRINCIPAL (TAB-01). Con la carga eléctrica conocida podemos entonces obtener la corriente de diseño: Corriente de diseño de las fases = 10220 W / 0,9*240 V = 47,32A. Corriente de diseño del neutro = 1996 W / 0,9* 240 V = 9,25 A.

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Se selecciona un tablero comercial NLAB para empotrar, de 120-240 V, con barras de 150 A, 20 circuitos y protección con breaker principal de 150 A. Para el aire acondicionado: Corriente = 2375 VA / 240 V = 9,89 A. Para el resto de los circuitos se obtienen corrientes menores, por lo tanto se seleccionan las protecciones para el tablero de 24 circuitos, como sigue: 1 Breaker Doble de 150 A (Principal). 3 Breaker Sencillo de 20 A (Iluminación y tomacorrientes). 8 Breaker Doble de 20 A (Iluminación 240 V, control de acceso, y aire acondicionado). 2 Breaker Doble de 20 A (Reserva equipada). 1 Breaker Sencillo de 20 A (Reserva equipada). Ver el plano 048-01-EG-004 Diagramas de Tableros Eléctricos, que forma parte de esta Ingeniería de Detalles. 6. DIMENSIONAMIENTO DEL ALIMENTADOR PRINCIPAL. 6.1. Cálculo del Alimentador por Capacidad de Corriente. El alimentador “tendrá una ampacidad no menor que la carga no contínua más un 125% de la carga contínua”, según el artículo 210.19 y 215.2 del CEN. Para las fases tenemos que la corriente de diseño es de 27,21 A (corriente contínua). Entonces: I = 47,32Ax 1,25 = 59,15 A (corriente de diseño) Según la tabla 310.16 (C.E.N-2004) el calibre del cable apropiado es # 6 AWG de 75ºC, cuya capacidad de corriente nominal es de 65 A. Luego para corregir los factores de temperatura por utilizar los conductores dentro de bancadas, utilizamos las tablas del estándar IEEE 399-1997 (Capitulo 13). El factor de corrección “F” para este caso es: F = ft x fth x fg ft = 0,93: para corregir la temperatura ambiente de 20°C (utilizados en la tabla) a 30°C (valor real considerado), considerando 90°C de temp eratura de diseño del conductor. Ver tabla 13-4 IEEE 399-1997, Anexo Nº 1.

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fth = 0,94: para corregir la resistencia térmica de 90

ºC-cm ºC-cm a 150 (valor W W

considerado en la norma de PDVSA 90619.1.057). Este valor depende del calibre del conductor. Ver tabla 13-5 IEEE 399-1997, Anexo Nº 1. fg = 0,93: para corregir la merma en la capacidad nominal de los cables por la cantidad de circuitos en la bancada (circuitos de tres (3) cables monopolares). Ver tabla 13-8 IEEE 399-1997, Anexo Nº 1. Así, tenemos: F = 0,93 x 0,94 x 0,93 = 0,81 Entonces, Capacidad real (conductor # 8 AWG) = 0,81 × 65 A = 52,65A. Este valor de 52,65A es menor que la corriente de diseño calculada de 59,15 A. Por lo tanto, se deberá probar con un calibre mayor. Para un cable # 4 AWG (THW DE 75ºC) tiene una capacidad de corriente de 85 A, haciendo la corrección para obtener la capacidad real se tiene que: Capacidad real (conductor # 4 AWG) = 0,81 × 85 A = 68,85 A. Este valor de 68,85A es mayor que la corriente de diseño calculada de 59,15 A. Por lo tanto, la selección por capacidad de corriente es un cable# 4 AWG (THW DE 75ºC). 6.2. Cálculo del Alimentador por Caída de Tensión. Para el cálculo por caída de tensión en régimen permanente, se considera una caída de tensión máxima de 3%, (según Guía de Ingeniería PDVSA 90619.1.082) con un factor de potencia de 80%, para los motores. El método a utilizar para este cálculo es el de la impedancia del conductor, el cual se determina mediante la siguiente ecuación, para circuitos monofásicos: %∆V = kVA × L × (r × cosΘ + x · senΘ) (5 × kV²) Datos: Para un conductor calibre # 4 AWG (THW, 600 V de 75ºC) se tiene lo siguiente: r = 1,02 /km x = 0,157 /km kVA = 10,220/0,9=12,775. kV = 0,240. Coseno Φ = fp = 0,8

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Seno Φ = 0,6 Longitud = 80m. %∆V= 12,775× 80 × (0,00102 × 0,80 + 0,000157 × 0,60) = 3,22 % 5 x (0,24²) %∆V = 3,22 % > 3 %. Por lo tanto se debe optar por un conductor # 2 AWG (THW, 600 v DE 75ºC) Para un conductor calibre # 2 AWG (THW, 600 V de 75ºC) se tiene lo siguiente: r = 0,620 /km x = 0,148/km kVA = 10,220/0,9=12,775. kV = 0,240. Coseno Φ = fp = 0,8 Seno Φ = 0,6 Longitud = 80m. %∆V= 12,775× 80 × (0,000620 × 0,80 + 0,000148 × 0,60) = 2,07 % 5 x (0,24²) %∆V = 2,07 % < 3 %. Lo cual cumple con la caída de tensión máxima permitida y se selecciona para las fases conductor calibre # 2 AWG (aislante THW de 75ºC). 6.3. Selección de Conductor de Neutro. Según el CEN Artículo 220.22 la carga del neutro es “la carga máxima conectada entre el neutro y cualquiera de los conductores activos” y que para sistemas bifásicos de tres hilos la carga así calculada se multiplica por 1,4. Entonces: Corriente del Neutro = 9,85 A Corriente de Diseño: 1,4 x 9,85 = 13,79 A Correspondiente al calibre mínimo # 12 AWG. Sin embargo, por razones mecánicas, para facilitar el halado del cable dentro de la bancada, se selecciona para el neutro calibre # 2 AWG. 6.4. Otras cargas

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Para otras cargas como los circuitos de tomacorrientes de uso general y de iluminación interior y exterior de la caseta se tiene planteado usar cable calibre 12 ya que la carga es baja y no se ve afectada por la caída de tensión, por otra parte el circuito del aire acondicionado y los de iluminación exterior se empleará cable calibre 10, ya que los circuitos tienen baja carga. 7. PORCENTAJE DE OCUPACION. Para determinar el porcentaje de ocupación del cableado en los ductos, se calcula el área total a ocupar por el cableado, de manera que no exceda el 40% de ocupación, de acuerdo al CEN Capítulo 9. Se está considerando bancadas de 2 tubos de PVC de 4”. Los datos de entrada son los siguientes: Cable THW Calibre # 2: 112,9 mm 2. Tubería PVC 4” para electricidad: 9314 mm 2. Con las secciones de los cables, tenemos: Ocupación de los cables = 2 x 112,9 = 338,7 mm2. Entonces: % Ocupación = 338,7*100/ 9314 = 3,64% 8. ANEXO

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Fabricante de Referencia de Barrera de Control de Acceso Vehicular

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