Ejercicio Fabrica

EJERCICIO CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE UN LOCAL DE PÚBLICA CONCURRENCIA En una fábrica declarada de pública concurrencia, se va a ampliar su instalación para dar servicio a una nueva nave industrial del complejo cuya denominación es nave de bombeo. La línea de baja tensión que alimentará a dicha nave, dará servicio a 5 bombas, el alumbrado de la nave, horno eléctrico y varios circuitos de enchufe para usos varios. Para el diseño se tendrá en cuenta: La fábrica dispone de CT propio. Desde el cuadro general de la fábrica, partirá la línea de baja tensión que alimentará al Cuadro Secundario de Nave de Bombeo (CSNB), empleando para ello un multiconductor en montaje enterrado (temperatura del terreno 25º) bajo tubo y con una longitud de 57 m y cos = 0,8. Desde CSNB, partirán los 8 líneas instaladas en capa única sobre bandeja perforada, que dará servicio a:       

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C1: circuito alumbrado 1, que alimenta a 150 tubos fluorescentes de 36 W y cos co s = 0,9. C2: circuito alumbrado 2, que alimenta a 150 tubos fluorescentes de 36 W y cos co s = 0,9. C3: circuito alumbrado 1, que alimenta a 150 tubos fluorescentes de 36 W y cos = 0,9. C4: circuito enchufes usos varios 1, 1 , para una potencia prevista de 7.500 W. C5: circuito enchufes usos varios 2, 2 , para una potencia prevista de 7.500 W. C6: circuito enchufes usos varios 3, 3 , para una potencia prevista de 7.500 W. C7: circuito a Cuadro Bombas, con una longitud de 13 m. Que da servicio a 5 bombas de 3,5 CV, cos = 0,8 y un rendimiento de un 85%, con tensión 400/230V. C8: horno eléctrico trifásico de 12.000 W. Este circuito, es su parte próxima al horno soportará temperaturas de 60 ºC y tendrá una longitud desde el CSNB de 32 3 2 m.

Desde el Cuadro de Bombas, partirán las líneas que alimenta a cada una de las bombas, mediante escalera de cables con una longitud de 15 m cada una de ellas. La caída de tensión de la línea que alimenta a CSNB es de 2,5 %. La caída de tensión de los circuitos que alimentan a cada bomba desde el CB es de 1 % SE PIDE: 1.- Esquema unifilar del circuito, marcando el mismo los datos significativos del mismo. 2.- Determinar las líneas, sabiendo que son de cobre, que alimenta a:      

CSNB. Cuadro Bombas. Alimentación a una de las bombas. Alimentación a horno eléctrico. Circuito C1 de alumbrado si tiene una longitud de 40 m. Circuito C4 enchufes y usos varios si tiene una longitud de 40 m y cos=0,9 .

3.- Determinar las siguientes canalizaciones:  

Tubo de la línea que alimenta al CSNB Bandeja por la que se reparten los circuitos, teniendo en cuenta que los circuitos de enchufes y alumbrado se reparten por toda la nave, el circuito que alimenta al cuadro de bombas es el primero en derivarse y el que alimenta al horno eléctrico se deriva después.

4. Determinar las protecciones de los siguientes circuitos, teniendo en cuenta que es un suministro para un único abonado y no existe LGA y la DI tiene una sección de 150 mm y una longitud de 35m.    

Línea que alimenta el CSNB Horno eléctrico Circuito alumbrado C1 Una de las bombas

1.- Esquema unifilar del circuito, marcando el mismo los datos significativos del mismo. Antes de proceder a resolver el ejercicio hay que determinar las caídas de tensión marcadas por el reglamento (ITC-BT-19 apartado 2.2.2), siendo la m.c.d.t. en alumbrado del 4,5% y del 6,5 % en fuerza. En la siguiente figura se muestra las caídas de tensión adoptadas en cada tramo (se podrían adoptar otras).

2.- Determinar las líneas de alimentación 2.1.- Sección línea de alimentación de Cuadro Principal a CSNB

La potencia que la línea debe soportar será (P): Potencia alumbrado (PAL): son 450 tubos fluorescentes de 36 W, con factor de corrección tubos de descarga de 1,8. PAL= 450 x 36 x 1, 8 = 29.160 W

Potencia usos varios (P UV): 3 circuitos con una previsión de carga de 7.500 W en cada uno de ellos. PUV = 7.500 x 3 = 22.500 W Potencia bombas (PB): 5 bombas de 3,5 CV, cos = 0,9 y un rendimiento de un 85%, con tensión 400/230V. Coeficiente de 1,25 al motor de más potencia.

PB = (1,25 x 3.030,58) + (4 x 3.030,58) = 15.910,54 W Potencia Horno (PH):

PH= 12.000 W

Por tanto, la potencia de total de la línea será: P = PAL + PUV + PB +PH =29.160+22.500 +15.910,54+12.000 = 79.570,54 W

Sección por máxima intensidad admisible (MIA), según tabla Norma UNE 20.460-5-523 conductor elegido de 70 mm 2 soporta 170 A bajo tubo enterrado (tipo de montaje D).

El cable multiconductor que enlaza el Cuadro Secundario Nave Bombas con Cuadro Bombas será: RZ1-K (AS)5G70 mm2 2.2.- Sección línea de alimentación de CSNB a Cuadro Bombas

Sección MIA, según tabla Norma UNE 20.460-5-523 conductor elegido de 6 mm2 soporta 46 A en bandeja perforado compartiendo recorrido con 8 conductores mas (tipo de montaje E). El cable multiconductor que enlaza el Cuadro Secundario Nave Bombas a Cuadro Bombas será: RZ1-K (AS) 5G6 mm2

2.3.- Sección de alimentación a una de las bombas.

Sección MIA, según tabla Norma UNE 20.460-5-523 conductor elegido de 1,5 mm2 soporta 20 A en escalera de cables con 5 circuitos (tipo de montaje E).

El cable multiconductor que enlaza el Cuadro Bombas a Bomba 5 será: RZ1-K (AS) 5G1,5 mm2

2.4.- Sección alimentación a horno eléctrico.

Sección MIA, según tabla Norma UNE 20.460-5-523 conductor elegido de 4 mm2 soporta 36 A en bandeja perforado con 8 circuitos (tipo de montaje E).

El cable multiconductor que enlaza el Cuadro Bombas a horno eléctrico será: RZ1-K (AS) 5G4 mm2

2.5.- Circuito C1 de alumbrado.

Sección MIA, según tabla Norma UNE 20.460-5-523 conductor elegido de 10 mm2 soporta 76 A en bandeja perforado con 8 circuitos (tipo de montaje E).

El cable multiconductor del circuito C1 de alumbrado será: RZ1-K (AS) 3G25 mm2

2.6.- Circuito C4 de enchufes.

Sección MIA, según tabla Norma UNE 20.460-5-523 conductor elegido de 6 mm2 soporta 57 A en bandeja perforado con 8 circuitos (tipo de montaje E).

El cable multiconductor del circuito C4 de enchufes será: RZ1-K (AS) 3G10 mm2

3.- Determinar las siguientes canalizaciones 3.1 • Tubo de la línea que alimenta al  CSNB

* Aunque nuestro cable es multiconductor, realmente no se fabrican cables multicunductores para secciones tan elevadas, por lo que tenemos que coger 5 cables unipolares.

√ 

Cogemos el tubo de 90mm

Pero como no cumple con el diámetro mínimo de la ITC-21, cogemos finalmente el tubo de 125 mm no propagador de la llama y con resistencia a la compresión superior a 320 N tal y como marca la ITC-28. Por ejemplo el tubo flexible LH del fabricante tupersa. • Bandeja por la que se reparten los circuitos Como el circuito que alimenta al cuadro de bombas y al horno eléctrico se derivan en algún punto de la instalación, la bandeja tendrá tres tramos de diferente sección. 3.2

-

Primer tramo

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Cable cuadro bombas: 5G6 mm2 tipo RZ1-K -> 15,7

mm   

Cable del Horno: 5G4 mm2 tipo RZ1-K -> 14 mm. Cables alumbrado: 3G25 mm2 tipo RZ1-K -> 21,4 mm. Cables enchufes: 3G10 mm2 tipo RZ1-K -> 15,5 mm.

Sef= 1,8 (1x15,72 + 1x142 + 3x21,42+ 3x15,52) = 4566 mm2 Elegimos la bandeja perforada 66 de unex de 60x100 mm

-

Segundo Tramo Sef= 1,8 (1x142 + 3x21,42+ 3x15,52) = 4575,3 mm2

Elegimos la bandeja perforada 66 de unex de 60x75 mm -

Tercer tramo

- Sef= 1,8 (3x21,42+ 3x15,52) = 4222,5 mm2 -

Elegimos la bandeja perforada 66 de unex de 60x75 mm

4.- Determinar las siguientes protecciones 4.1 • Línea que alimenta al CSNB

Ib=143,56 A Iz=170 A Condición de sobrecarga Ib Cogemos un IA de caja moldeada de 160 A 143,56 < 160< 170 Condiciones de cortocircuito -

1ª Condición: Pdc>Iccmax

Ycu=56 a 20º R=(2x35)/(56x150)=0,0083 Ω

Iccmax=(0,8x230)/0,0083=22080 A Pdc<22Ka

-

2ª Condición:

2.1

Iccmin>Im

La Icc mínima se dará en el CSNB Rcsnb=(2x57)/(56x70)= 0,0291 Ω

Rtotal=Rdi+Rcsnb=0,0083+0,0291= 0,0373 Iccmin=(0,8x230)/0,0373= 4922 A Im<4922<30 In 2.2

Tdesc
Ticcmax=(K2 x S2)/ Iccmax2 = [(143 x 70)/22080)] 2= 0,2 s El Tdesc suele estar por debajo de 0,1 s por lo que podemos decir que cumple la condición. Elegimos un IA 4p de caja moldeada de 160 A con poder de corte de 35 kA

4.2

• Circuito C1 alumbrado

Ib=46,95 Iz=123 x 0,7= 86,1 Condición de sobrecarga Ib Cogemos un IA de de 50 A 46,95< 50< 86,1 Condiciones de cortocircuito - 1ª Condición: Pdc>Iccmax Ycu=56 a 20º Rdi=(2x35)/(56x150)=0,0083 Ω Rcsnb=(2x57)/(56x70)= 0,0291 Ω Rtotal=Rdi+Rcsnb=0,0083+0,0291= 0,0373 Ω

Iccmax=(0,8x230)/0,0373= 4922 A Pdc<4900 KA - 2ª Condición: 2.1

Iccmin>Im

Ralumbrado=(2x40)/(56x25)= 0,0571 Ω

Rtotal=Rdi+Rcsnb+Ralumbrado=0,0083+0,0291+ 0,0571= 0,0944 Ω Iccmin=(0,8x230)/0,0944= 1948 A Im<1948<38 In 2.2

Tdesc
Ticcmax=(K2 x S2)/ Iccmax2 = [(143 x 25)/4922)] 2= 0,52 s El Tdesc suele estar por debajo de 0,1 s por lo que podemos decir que cumple la condición. Elegimos un automático modular 2p de 50 A curva C con poder de corte de 6 kA 4.3 • Circuito Horno eléctrico

Ib=17,32 Iz=36 x 0,7 x 0,78 = 19,66 Condición de sobrecarga Ib 17,32< In< 19,66 -> No existe IA con este calibre por lo que debemos ampliar la sección a 6mm. Iz=46 x 0,7 x 0,78= 25,11 A => cogemos un IA de 20 A 17,32<20<25,11

Condiciones de cortocircuito - 1ª Condición: Pdc>Iccmax Ycu=56 a 20º Rdi=(2x35)/(56x150)=0,0083 Ω Rcsnb=(2x57)/(56x70)= 0,0291 Ω Rtotal=Rdi+Rcsnb=0,0083+0,0291= 0,0373 Ω

Iccmax=(0,8x230)/0,0373= 4922 A Pdc>4900 KA - 2ª Condición: 2.1

Iccmin>Im

Rhorno=(2x32)/(56x6)= 0,19 Ω Rtotal=Rdi+Rcsnb+Rhorno=0,0083+0,0291+ 0,19= 0,2273 Ω

Iccmin=(0,8x230)/0,2273= 809 A Im<809< 40In 2.2

Tdesc
Ticcmax=(K2 x S2)/ Iccmax2 = [(143 x 6)/4922)] 2= 0,03 s

Como la Icc máxima es muy superior a la In podemos ver en la curva de funcionamiento del automático que desconecta por debajo de 0,005 s, por lo que si cumple la condición. Elegimos un IA de 20 A 4p curva B con poder de corte de 6 kA

4.3 • PIA del cuadro de bombas 1º cálculamos el PIA

Ib=6,83 Iz=20 x 0,8= 16 Condición de sobrecarga Ib Cogemos un IA de de 10 A 6,83< 10< 14 Condiciones de cortocircuito - 1ª Condición: Pdc>Iccmax Ycu=56 a 20º Rdi=(2x35)/(56x150)=0,0083 Ω Rcsnb=(2x57)/(56x70)= 0,0291 Ω Rcb=(2x13)/(56x6)= 0,0773 Ω Rtotal=Rdi+Rcsnb+Rcb=0,0083+0,0291+ 0,0773= 0,1147 Ω

Iccmax=(0,8x230)/0,1147= 1605 A Pdc>1605 A - 2ª Condición: 2.1

Iccmin>Im

Rbomba=(2x15)/(56x1,5)= 0,3571 Ω

Rtotal=Rdi+Rcsnb+Rcsnb+Rbomba=0,0083+0,0291+ 0,0773 + 0,3571= 0,4718 Ω

Iccmin=(0,8x230)/0,4718= 400 A Im<400< 40In 2.2

Tdesc
Ticcmax=(K2 x S2)/ Iccmax2 = [(143 x 1,5)/1605)] 2= 0,018 s Como la Icc máxima es muy superior a la In podemos ver en la curva de funcionamiento del automático que desconecta por debajo de 0,001 s, por lo que si cumple la condición. Elegimos un IA 3p de 10 A curva D con poder de corte de 4,5 kA