Accionamiento y Equipo Eléctrico de una Instalación de Producción de Gases Industriales.

Transcripción

1 Accionamiento y Equipo Eléctrico de una Instalación de Producción de Gases Industriales. AUTOR: Ricardo Rabinad Conte,. DIRECTOR: Pedro Santibáñez Huertas. DATA: 09 / 2001.

2 ÍNDICE. Memoria Descriptiva. 1. Objeto del Proyecto... pag 1 2. Titular... pag 1 3. Emplazamiento de la Instalación... pag 1 4. Antecedentes... pag 1 5. Suministro de Energía... pag 1 6. Proceso de Producción de Gases Industriales... pag 2 7. Descripción Constructiva... pag 3 8. Instalaciones y Aparamenta en Media Tensión... pag Celdas de Media Tensión... pag Descripción del Armario... pag Descripción de la Celda... pag Compartimentación... pag Descripción de los Enclavamientos... pag Acabado... pag Aparamenta de las Celdas de Media Tensión... pag Aparamenta de la Celda de Alimentación... pag Aparamenta de la Celda de Motores y Transformadores... pag Motores de Media Tensión... pag Protecciones en Media Tensión... pag Protección de Entrada y Transformador de 1 MVA... pag Protección Motores Media Tensión... pag Elementos para la Distribución de Energía

3 en Media Tensión... pag Embarrado... pag Conductores de Distribución... pag Características de los Conductores Instalados... pag Compensación de la Energía Reactiva... pag Sistema y Tipo de Baterías Instaladas... pag Descripción del Centro de Transformación... pag Obra Civil... pag Instalación Interior... pag Protección de los Transformadores... pag Descripción de la Instalación en Baja Tensión... pag Distribución en Baja Tensión... pag Cubículos Simples... pag Cubículos Dobles... pag Protección en Baja Tensión... pag Protección Contra Contactos Directos... pag Protección Contra Contactos Indirectos... pag Protección Contra Cortocircuitos y Sobrecargas... pag Cuadros de Distribución... pag Tipos de Receptores en los Cuadros de Distribución... pag Elementos para la Distribución de la Energía en Baja Tensión... pag Embarrado... pag Conductores de Distribución... pag Conductores de Alimentación de Líneas Trifásicas... pag Instalación de Conductores... pag Cruzamientos... pag Conexiones y Empalmes... pag Proximidad y Paralelismo... pag Instalación Aérea de Cables... pag Método de Cálculo Empleado... pag Símbolo y Designación de los Cables... pag 39

4 Características de los Conductores Instalados... pag Conductores de Distribución de los Líneas de los Cuadros... pag Instalaciones Bajo Tubo... pag Método de Cálculo Empleado... pag Símbolos y Designación de los Conductores... pag Características de los Conductores Instalados... pag Mejora del Factor de Potencia... pag Sistemas y Tipos de Baterías... pag Iluminación... pag Iluminación Interior... pag Iluminación Adoptada en las Distintas Zonas de la Planta... pag Iluminación Exterior... pag Iluminación Exterior Instalada en la Planta... pag Sistema de Puesta a Tierra... pag Partes que Componen la Puesta a Tierra... pag Características de los Electrodos... pag Líneas Principales y de Enlace con Tierra... pag Tendido de los Conductores... pag Independencia de las Tomas a Tierra... pag Grupo Electrógeno... pag Generalidades... pag Emplazamiento del Grupo... pag Baterías... pag Conmutador Automático... pag Demanda de Potencia... pag Datos Técnicos... pag Mantenimiento del Grupo Electrógeno... pag Puesta en Marcha y Funcionamiento... pag Celdas y Sala de Media Tensión... pag 61

5 14.2 Cubículos y Sala de Baja Tensión... pag Planta y Centro de Transformación... pag Grupo Electrógeno... pag Resumen del Presupuesto... pag 64 Memoria de Cálculo 1. Justificación de la Potencia Instalada... pag Método de Cálculo... pag Cálculo de la Potencia Exigida por las Bombas... pag Cálculo de la Potencia de las Bombas de Agua... pag Cálculo de la Potencia de las Bombas Oxígeno Líquido... pag Cálculo de la Potencia Exigida por los Compresores... pag Cálculo de la Potencia Exigida por el Compresor de Aire... pag Cálculo de la Potencia Exigida por el Compresor de Nitrógeno... pag Cálculo de la Potencia Exigida por el Compresor de Oxígeno... pag Cálculo de la Potencia Exigida por los Ventiladores... pag Cálculo de la Potencia Instalada... pag Cálculo de Potencia Instalada en Media Tensión... pag Cálculo de Potencia Instalada en Baja Tensión... pag Cálculo de las Corrientes de Cortocircuito... pag Cálculo Según las Directrices VDE (Impedancias Absolutas)... pag Impedancia Acometidas y Líneas... pag Impedancia Transformadores... pag Impedancia de Motores Asíncronos... pag Cálculo de las Distintas Corrientes de Cortocircuito... pag Cálculo de la Corriente Inicial Simétrica de Cortocircuito... pag Cálculo de la Corriente Máxima Asimétrica de Cortocircuito... pag Cálculo de la Corriente Simétrica de Cortocircuito... pag 75

6 Líneas, Acometidas y Transformadores... pag Máquinas Asíncronas... pag Cálculo de la Corriente Permanente de Cortocircuito... pag Líneas, Acometidas y Transformadores... pag Máquinas Asíncronas... pag Cálculo de las Corrientes de Cortocircuito en el Embarrado de Media Tensión... pag Cálculo de las Corrientes de Cortocircuito en el Embarrado de Baja Tensión... pag Cálculo de los Embarrados... pag Esfuerzos Electrodinámicos... pag Esfuerzos Térmicos Desarrollados por el Cortocircuito... pag Corriente Nominal Capaces de Aguantar los Embarrados... pag Cálculo Numérico de los Embarrados... pag Cálculo del Embarrado de Media Tensión... pag Cálculo del Embarrado de Baja Tensión... pag Cálculo de las Sección de los Conductores en Media Tensión... pag Método de la Intensidad Ficticia... pag Elección de la Tensión Nominal... pag Factores que Intervienen en el Cálculo de los Conductores Extendidos por Zanja... pag Separación entre Conductores... pag Tipo de Cubierta de Protección Colocada en la Zanja... pag Factor de Carga... pag Resistencia Térmica del Terreno... pag Temperatura Ambiente... pag Intensidad de Carga... pag Factores de Corrección... pag Factor de Corrección (f1)... pag Factor de Corrección (f2)... pag Alimentación de Motores (f2)... pag Intensidad Ficticia... pag Elección de la Sección Apropiada... pag 95

7 4.2 Método de la Corriente de Cortocircuito... pag Cortocircuito Alejado del Generador... pag Obtención de la Sección Optima... pag Cálculo por Caída de Tensión... pag Ejemplo de Cálculo... pag Tramo Tranformador-Celda de Entrada... pag Tabla de Resultados... pag Cálculo de los Interruptores Automáticos... pag Datos Significativos... pag Tabla de Resultados... pag Compensación de la Energía Reactiva en Media Tensión... pag Compensación de la Energía en los Motores Asíncronos... pag Cálculo del Factor de Potencia Medio de la Instalación... pag Cálculo de la Potencia de la Batería de Condensadores a Instalar... pag Cálculo Real de la Batería de Condensadores... pag Justificación y Comprobación de las Baterías... pag Comprobación del Correcto Funcionamiento las Distintas Situaciones... pag Trabaja el Motor de 8.2 MW junto al Motor de 2.5 MW... pag Trabaja el Motor de 8.2 MW junto al Motor de 1.25 MW... pag Trabaja el Motor de 8.2 MW junto a los dos Motores de 1.25 MW... pag Trabajan todos los Motores... pag Cálculo de la Sección de los Conductores en Baja Tensión... pag Método de la Intensidad Ficticia... pag Conductores Extendidos en Bandeja... pag Factor de Conversión en Función de la Disposición de los Conductores... pag Factor de Conversión en Función de la Temperatura del Aire... pag Utilización de Distintos Tipos de Cableado... pag Ejemplo de Cálculo... pag 111

8 7.2.1 Tramo Cubículo-Bombas de Oxígeno... pag Tabla de Resultados... pag Cálculo de la Sección de los Conductores que Alimentan a las Cajas de Distribución... pag Embarrado-Caja de Protección Taller... pag Embarrado-Caja de Protección Oficinas... pag Embarrado-Caja de Protección Almacén... pag Embarrado-Caja de Protección Edificio Sala de Control... pag Embarrado-Caja de Protección Sala Compresores... pag Embarrado-Caja de Protección Sala Análisis... pag Embarrado-Caja de Protección Iluminación Exterior... pag Tipo de Conductor... pag Cálculo de la Sección de los Conductores de Distribución de los Cuadros... pag Taller de Mantenimiento... pag Oficinas... pag Sala de Compresores... pag Sala de Análisis... pag Edificio Sala de Control... pag Almacén Gases-Patrones... pag Iluminación Exterior... pag Cálculo de las Protecciones en Baja Tensión... pag Protección de Motores en Baja Tensión... pag Protección General en Motores... pag Bombas Torre Refrigeración... pag Ventiladores Torre Refrigeración... pag Bombas Agua Enfriador y Bombas O2... pag Bombas Refrigerador... pag Protección Resistencias y Baterías de Condensadores... pag Resistencia Compresor Aire... pag Resistencia Aceite Compresor Aire... pag Resistencia Compresor de Nitrógeno Oxígeno I y Oxígeno II... pag Resistencia Aceite Compresor Nitrógeno... pag Resistencia Aceite Compresor Oxígeno I y II... pag Resistencia Getters... pag 133

9 Resistencia Getters II... pag Resistencia Tamiz Molecular I y II... pag Resistencia Tamiz Molecular III... pag Baterías de Condensadores... pag Protección de los Cuadros de Distribución y Composición de Estos... pag Caja de Distribución Taller... pag Caja de Distribución Oficinas... pag Caja de Distribución Almacén Gases-Patrones... pag Caja de Distribución Edifico Sala Control... pag Caja de Distribución Sala Compresores... pag Caja de Distribución Sala Análisis... pag Caja de Distribución Iluminación Exterior... pag Mejora del Factor de Potencia en Baja Tensión... pag Cálculo Real... pag Cálculo Iluminación Interior... pag Método Cálculo... pag Características del Local... pag Determinación del Nivel de Iluminación... pag Elección del Tipo de Lámpara... pag Elección del Sistema de Iluminación y de los Aparatos de Alumbrado... pag Elección de la Altura de Suspensión de los Aparatos de Alumbrado... pag Distribución de los Aparatos de Alumbrado... pag Número Mínimo de Aparatos de Alumbrado... pag Cálculo del Flujo Luminoso Total... pag Distribución del Número Definitivo de Aparatos... pag Iluminación Taller Mantenimiento... pag Iluminación Sala Compresores... pag Iluminación Sala Análisis... pag Iluminación Almacén Gases-Patrones... pag Iluminación Oficinas... pag Cálculos Comunes a las Oficinas... pag Iluminación Sala de Juntas... pag 161

10 Iluminación Oficina de Departamento... pag Iluminación Salas Comunes en el Edificio Sala Control... pag Cálculos Comunes a todos los Departamentos... pag Iluminación de la Sala de Control... pag Iluminación Salas de Media y Baja Tensión... pag Iluminación Salas de Transformación Y Salas de Baterías... pag Iluminación Vestuarios... pag Tablas Resumen... pag Tabla I... pag Tabla II... pag Cálculo Iluminación Exterior... pag Nivel de Iluminanacia... pag Elección del Tipo de Lámpara... pag Disposición de las Luminarias... pag Factor de Mantenimiento... pag Factor de Utilización... pag Cálculo de la Separación de las Luminarias... pag Comprobación... pag Cálculo Real... pag Iluminación Calles de Circunvalación... pag Iluminación Interior de la Planta... pag Red de Puesta a Tierra... pag Datos Iniciales... pag Tierra de Protección... pag Electrodo Seleccionado... pag Resistencia de Tierra... pag Cálculo Numérico... pag Tensiones de Contacto... pag Tensiones de Paso... pag Tierra de Servicio... pag Electrodo Seleccionado... pag Resistencia de Tierra... pag Cálculo Numérico... pag 192

11 Tensiones de Contacto... pag Tensiones de Paso... pag Red de Puesta a Tierra... pag Línea de Enlace con Tierra... pag Puntos de Puesta a Tierra... pag Líneas principales de Puesta a Tierra... pag Derivaciones de la Línea Principal de Tierra... pag Instalación de un Grupo Electrógeno de Emergencia... pag Previsión de las Cargas Parciales de los Servicios de Emergencia... pag Previsión de la Carga Total del Grupo Electrógeno... pag Justificación del Grupo Electrógeno... pag 196 Planos 1. Situación... pag Implantación General... pag Recorrido de Zanjas y Bandejas... pag Iluminación Exterior... pag Esquema Unifilar M.T... pag Arranque Motor 8.2 MW... pag Arranque Motores 2.5 y 1.25 MW... pag Esquema Unifilar B.T 1... pag Esquema Unifilar B.T 2... pag Esquema Unifilar B.T 3... pag 201

12 11. Esquema Unifilar B.T 4... pag Esquemas Unifilar B.T 5... pag Arranque Bombas... pag Arranque Ventiladores... pag Arranque Resistencias... pag Mejora del Factor de Potencia en B.T... pag Taller de Mantenimiento... pag Sala de Compresores... pag Oficinas... pag Almacén de Gases Patrones... pag Sala de Análisis... pag Edificio Sala de Control... pag Equipo de Medida Grupo Electrógeno... pag Grupo Electrógeno Maniobra (Interna)... pag Conmutación Grupo Electrógeno... pag Recorrido Puestas a Tierra... pag 209

13 Presupuesto 1 Cuadro de Precios... pag Excavaciones i Acondicionamiento del Terreno... pag Material Eléctrico de Media Tensión... pag Material Eléctrico de Baja Tensión... pag Aparamenta de Sala de Baja Tensión y Receptores del Proceso... pag Conductores y Cuadros de Distribución... pag Alumbrado... pag Grupo Electrógeno y Puesta a Tierra... pag Mediciones... pag Excavaciones i Acondicionamiento del Terreno... pag Material Eléctrico de Media Tensión... pag Material Eléctrico de Baja Tensión... pag Aparamenta de Sala de Baja Tensión y Receptores del Proceso... pag Conductores y Cuadros de Distribución... pag Alumbrado... pag Grupo Electrógeno y Puesta a Tierra... pag Presupuesto... pag Excavaciones i Acondicionamiento del Terreno... pag Material Eléctrico de Media Tensión... pag Material Eléctrico de Baja Tensión... pag Aparamenta de Sala de Baja Tensión y Receptores del Proceso... pag Conductores y Cuadros de Distribución... pag Alumbrado... pag Grupo Electrógeno y Puesta a Tierra... pag Resumen del Presupuesto... pag 270

14 PLIEGO DE CONDICIONES 1 Condiciones Generales... pag Reglamentos y Normas... pag Materiales... pag Ejecución de Obras... pag Interpretación y Desarrollo del Proyecto... pag Obras Complementarias... pag Modificaciones... pag Obra Defectuosa... pag Medios Auxiliares... pag Conservación de las Obras... pag Recepción de las Obras... pag Contratación de la Empresa... pag Fianza... pag Condiciones económicas... pag Abono de la Obra... pag Precios... pag Revisión de Precios... pag Penalizaciones... pag Contrato... pag Responsabilidades... pag Rescisión de Contrato... pag Liquidación en caso de Rescisión de Contrato... pag Condiciones facultativas... pag Normas a Seguir... pag Personal... pag Reconocimiento y Ensayos Previos... pag Ensayos... pag Aparamenta... pag Condiciones Técnicas de Obra Civil... pag Materiales Básicos... pag 280

15 4.2 Excavaciones en cualquier tipo de terreno... pag Demolición y Reposiciones... pag Base Granular... pag Pavimentos... pag Asfálticos... pag Otros Pavimentos... pag Excavaciones y Relleno de Zanjas... pag Pavimentación de Aceras y Baldosas de Mortero... pag Condiciones Técnicas Eléctricas... pag Equipos Eléctricos... pag Cuadros Eléctricos... pag Alumbrado... pag Generalidades... pag Alumbrado Interior... pag Alumbrado Exterior... pag Iluminación de Seguridad... pag Red de Puesta a Tierra... pag Protección Contra Descargas Atmosféricas... pag Lámparas de Señalización... pag Grupo Electrógeno... pag Alternador del Grupo Electrógeno... pag Pruebas de Recepción del Alternador... pag Protecciones del Alternador... pag Documentación... pag Motor Diesel de Grupo Electrógeno... pag Documentación... pag Cargador de Baterías... pag 294

16 1. Objeto del Proyecto. Memoria Descriptiva El proyecto tiene como objeto, el cálculo y descripción de la totalidad de la instalación eléctrica y sus normas vigentes de una industria de producción de gases industriales. 2. Titular. El titular que ha encargado el proyecto es: Air Products S.A 3. Emplazamiento de la Instalación. N. I. F.: Domicilio: C/ Velázquez, nº 23 (Madrid). Teléfono: La planta está situada en el termino municipal de el Vila-seca, concretamente en al zona denominada como el El tres Camins, cerca de la industria petroquímica. El emplazamiento concreto de la planta se puede observar en el plano nº Antecedentes. No hay antecedentes en este proyecto. 5. Suministro de Energía. El suministro de energía de la planta, es realizado por la compañía ENHER, que alimenta desde la subestación de Bonavista a 220 kv un transformador adyacente a la planta de 40 MVA, alimentando este a la planta con una tensión de 10.5 kv. La potencia del transformador de 40 MVA, ya esta dimensionada para una futura ampliación, la cual la empresa Air Products tiene pensada. Una vez en la planta se disponen de aparatos de 10 kv y de 0.4 kv, por lo que ya en el interior de la planta se disponen de dos transformadores de 1 MVA, que nos transforman los 10.5 kv en 0.4 kv, para usos varios. A la compañía se le presentará el boletín de la instalación debidamente cumplimentado y sellado por el Departamento de Industria i Energía. 1

17 6. Proceso de Producción de Gases Industriales. La planta en que se basa el proyecto, tiene como fin la producción y venta de forma industrial de Oxígeno y Nitrógeno. Concretamente la mayor parte de compradores del producto, son las industrias químicas y petroquímicas del campo de Tarragona. A estas industrias se les abastece con los dos gases mediante un gasoducto ya implantado en la zona. El funcionamiento de la planta a grandes rasgos es el siguiente: A. Como materia prima utiliza el aire de la atmósfera, este aire una vez aspirado es filtrado con el objetivo de quitar todas las impurezas de este. B. Una vez tenemos el aire limpio, este se comprime en el compresor de aire (8.2 MW). Para poder pasar a la separación del aire. C. Una vez tenemos el aire comprimido este se enfría, para poder volver a filtrarlo esta vez mediante un filtro molecular. D. En este momento cuando el aire esta a una determinada temperatura y con el grado de pureza óptimo, es cuando se puede pasar a la descomposición del aire en Oxígeno y Nitrógeno. Esto se realiza en una columna, que denominaremos columna central. E. Una vez pasado el aire puro por la columna central, ya obtenemos el oxígeno y el nitrógeno por separado. F. A continuación se pasan estos gases por la sala de análisis, y si estos cumplen un grado de pureza determinado por ppm, se envían a los compresores. G. En estos compresores (2.5 MW nitrógeno) y (1.25 oxígeno), se comprimen los gases, y se mandan por el gasoducto a la mayoría de industrias de la petroquímica y química instaladas en Tarragona. Seguidamente este proceso se puede observar en un diagrama de bloques Figura 1: Diagrama de Bloques del Proceso de Producción de Gases Industriales. 2

18 7. Descripción Constructiva. Toda la disposición de la planta que se explica a continuación, se puede entender y asimilar mucho mejor si se observa el plano nº 2. El terreno que dispone la empresa Air Products, para la instalación de la planta, tiene una superficie de m 2, de estos se emplean para la construcción de la planta en concreto unos m 2, dejando el resto para la próxima ampliación que se tiene prevista. Dentro de la planta se pueden diferenciar los diferentes edificios o zonas: Edificio de Oficinas: Este edificio se encuentra a la derecha de la puerta de entrada principal a la planta. Tiene una dimensión de 192 m 2, estas dependencias se dividen en dos tipos de salas. Por un lado tendremos las dos salas de juntas, que se utilizarán para reuniones de equipo principalmente. Por otra parte tenemos cuatro oficinas de departamento, que se utilizan para ubicar a los jefes de departamento. Taller de Mantenimiento: En este local se realizarán todas las tareas de reparación y puesta a punto de piezas tanto mecánicas como eléctricas de la planta, en él tendrán su lugar de trabajo normalmente los oficiales tanto eléctricos como mecánicos. Este edifico tiene una superficie de m 2. Almacén de Gases-Patrones: En este edificio de m 2 de superficie, se utiliza para guardar, los gases empleados para poder realizar el análisis del gas realizado por la planta. Sala de Análisis: Esta sala de 45 m 2 de superficie, se utiliza para ubicar todos los analizadores que sirven para poder controlar y informar de la calidad de los gases producidos por la planta. Sala de Compresores: En este edificio se instalan los motores y compresores de gran potencia necesarios para el proceso, concretamente hay un compresor de aire, otro de nitrógeno y dos de oxígeno, con sus correspondientes motores de arrastre. La superficie de este local es de m 2. Edificio de la Sala de Control: En este edificio tenemos las siguientes salas o departamentos. 1. Sala de Control: Desde esta sala mediante ordenadores y autómatas se controla el proceso de producción de la planta. Tiene una superficie de 60 m Vestuario: Esta sala se utiliza para poder cambiarse y asearse todos los trabajadores, que intervienen en la planta. 3

19 3. Sala de Media Tensión: En esta sala se disponen el embarrado de media tensión con sus correspondientes celdas, y protecciones, Esta sala tiene una superficie de 66 m Sala de Baja Tensión: En esta sala se disponen el embarrado de baja tensión con sus correspondientes cubículos, y protecciones, Esta sala tiene una superficie de 66 m Sala de Baterías: En esta sala se ubicarán las batería de condensadores, de mejora de factor de potencia en baja tensión. Este local tiene una superficie de 16 m Salas de Transformación: En estas dos salas, se ubican los dos transformadores de 1 MVA, con una relación de transformación de 10 / 0.4 kv. Teniendo las dos salas una superficie de 16 m 2 respectivamente. Planta o Centro de la planta: En esta zona que no es un edifico como su nombre indica esta situada en el centro de la planta, en ella se ubican todos los edificios y aparatos y procesos necesarios para la producción de gases industriales, así como para la refrigeración de la planta. 4

20 8. Instalaciones y Aparamenta de Media Tensión. La instalación y aparamenta de media tensión de que se dispone en la planta, consta de una embarrado, en donde se disponen las celdas en un armario de las cuales una es de entrada de corriente y las restantes se utilizan para repartir la energía eléctrica a todos los motores de 10 kv y a los dos transformadores de 10.5 / 0.4 kv. Las protecciones e interruptores correspondientes de corte, están incluidos dentro de las mismas celdas de distribución de media tensión. 8.1 Celdas de Media Tensión Descripción del Armario. Para la distribución de la energía eléctrica en media tensión se ha optado por la colocación de un armario formado por siete celdas tipo 8BK20 de media tensión. Dicho armario estará colocado adosado a la pared. Este armario estará colocado en la sala de media tensión, la cual podemos situar en el plano nº 2. Estas 7 celdas, se utilizarán para tres misiones distintas Descripción de la celda. A. Una celda se utilizará para la entrada de la energía eléctrica procedente del transformador de 40 MVA, hasta el embarrado de distribución de media tensión. B. Dos celdas se utilizarán para la alimentación de los transformadores de 1MVA, desde el embarrado de distribución de media tensión. C. Cuatro de estas celdas se utilizarán para la alimentación de los cuatro motores de media tensión, desde el embarrado de distribución de media tensión. Las celdas instaladas en el armario tendrán las siguientes características. Marca: SIEMENS. Tipo: 8BK20. Tensión nominal máxima: 12 kv. Tensión de servicio: 10.5 kv. Tensiones de ensayo: A frecuencia industrial: 28 kv, 1 min. 5

21 A onda de choque: 75 kv 1.2/50 μs. Intensidad nominal de desconexión al cortocircuito: 31.5 ka. Intensidad nominal de conexión al cortocircuito: 110 ka. Intensidad de embarrado: Se define en cada ceda. Embarrado trifásico, barras de Cobre desnudo: 1*10*50 mm 2 Con las siguientes dimensiones: Altura: 2050 mm. Ancho: 800 mm. Fondo: 1650 mm Altura de chapas frontales para cumplir las prescripciones PEHLA: 2450 mm. Las celdas están diseñadas para instalación interior y ejecución en técnica modular. Se suministran completamente listas para su conexionado, siendo el montaje independiente de la calidad del suelo Compartimentación. La celda 8BK20 está dividida en los tres compartimentos siguientes: A. Compartimento de barras colectoras continuo, es decir, sin mamparos de separación entre celdas. Este compartimento está situado en la parte posterior superior de la celda. B. Compartimento de conexión de los conductores de salida., situado en la parte posterior interior de la celda. C. Compartimento frontal en donde se encuentra el modulo extraíble. Una de las razones de la elección de estas celdas son las siguientes características de los compartimentos de las celdas. El pleno compartimento se conserva incluso cuando el módulo extraíble se encuentra en la posición de servicio. Sin tener que desconectar la celda de la red. La conexión del módulo con las barras y con los elementos e salida, se realiza por medio de pasamuros, los cuales disponen de unas trampillas metálicas que son abiertas o cerradas al desplazarse dicho módulo, por medio de un accionamiento de tijera. Estas trampillas pueden ser abiertas manualmente cuando el módulo está desmontado para poder realizar comprobaciones visuales de los compartimentos posteriores. 6

22 Los mamparos que separan los compartimentos posteriores del anterior, pueden ser desmontados individualmente, con lo cual se pueden realizar trabajos en el compartimento de barras o en el de entrada con uno de ellos completamente cerrado. La sobretensión que se origina en el caso de producirse un arco se descarga hacia arriba desde los distintos compartimentos. El compartimento de barras colectoras está situado en la parte superior posterior de la celda y en él van montadas en vertical las barras colectoras de cobre desnudo y los contra contactos para los brazos superiores del interruptor atornillados sobre aisladores de resinas sintéticas. El compartimento de conexión de cables está situado en la parte inferior posterior de la celda y en él van montados los transformadores de intensidad, el seccionador de cuchillas de puesta a tierra, transformadores de tensión y limitadores de sobretensión si fueran necesarios. Sobre los transformadores de intensidad van montados los contracontactos para los brazos inferiores del interruptor. El frontal de la celda va cerrado mediante una puerta de chapa de hierro, resistente a la presión. El módulo o el carro extraíble, tanto en la posición de prueba como en la de servicio, se maniobra con al puerta cerrada. Dichas puertas disponen de unas mirillas protegidas con plástico transparente que permiten la visualización de la posición del módulo y de los indicadores del aparellaje que va montado en él. En la parte frontal superior e integrado en el armazón de la celda y protegido de la parte de media tensión contra contactos y sobretensiones mediante tabiques de chapa, se encuentra situado el compartimento o armario de baja tensión donde se montarán los distintos instrumentos de medida, relés de protección, aparatos de mando y señal. El cierre de este armario se realiza por medio de una puerta independiente de la que cierra el compartimento frontal de media tensión. La conexión de los cables de mando y medida se realiza mediante un conector de 64 polos. Estos cables van dispuestos en manguera de material sintético. El módulo extraíble está constituido por perfiles de chapa con cojinetes de bolas en ambos lados para facilitar el desplazamiento por las guías de la parte fija. Dicho desplazamiento se realiza actuando sobre un husillo con buje roscado, sin apenas esfuerzo. La conexión entre el módulo con interruptor, o contactor se realiza mediante unos brazos formados por dos barras paralelas de cobre plateadas en sus extremos Descripción de los Enclavamientos. La protección del personal y la seguridad del servicio, se consiguen mediante las siguientes condiciones de enclavamiento, que exceden en parte a las normas competentes. Enclavamientos en la maniobra de las celdas tipo 8BK20. 7

23 Acabado. A. El módulo extraíble sólo puede pasarse de la posición de seccionamiento a la de servicio, cuando la puerta está cerrada y está enchufada la conexión de baja tensión. B. El interruptor de potencia sólo puede conectarse cuando el módulo extraíble se encuentra claramente en la posición de prueba de servico. C. El módulo extraíble sólo puede pasarse de la posición de prueba a la de servicio y viceversa, cuando el interruptor está desconectado y la puerta cerrada. D. La puerta no puede abrirse cuando el módulo extraíble se encuentra en la posición intermedia. En este caso no puede desenchufarse la conexión de baja tensión. E. El módulo extraíble no puede pasarse de la posición de prueba a la de servicio cuando está conectado el seccionador de puesta a tierra. F. El seccionador de puesta a tierra sólo puede conectarse cuando el módulo extraíble se encuentra claramente en la posición de prueba o seccionamiento. G. La puerta no puede abrirse cuando el módulo extraíble se encuentra en la posición de servicio o intermedia. En estos casos, no puede desenchufarse la conexión de baja tensión. El frontal (parte de alta y baja tensión) y las placas de cierre lateral están pintadas con pintura de polvo epoxi, con acabado de polimerización en horno a 150 ºC, color gris RAL Las restantes chapas, incluso los mamparos separadores están galvanizados Aparamenta de las Celdas de Media Tensión. En función de la carga que alimenta cada celda, la aparamenta interior de cada uno varía en sus características Aparamenta Celda de Alimentación. De este tipo de celda se dispone de una en el armario, esta une la entrada de al energía eléctrica de transformador de 40 MVA, con el embarrado de distribución de media tensión. Destacaré que la marca de todas las celdas y aparamenta montadas en ellas, son de la marca SIEMENS. Esta celda tiene las siguientes características constructivas. Ejecución extraíble tipo 8BK20. 8

24 Tensión nominal: 12 kv. Intensidad nominal de salida: 2500 A. Intensidad de cortocircuito: 31.5 ka. Esta celda debidamente montados y conexionados llevará cuatro compartimentos, de los cuales se destacan sus características a continuación: La aparamenta del compartimento fijo de las barras colectoras es el siguiente: Juego de barras trifásicas de cobre. Sección 2*100*10 2, por fase. Con una capacidad de carga máxima de 2545 A, para una temperatura de 35 ºC. Tres aisladores soporte de resina sintética. Tres contactos fijos de 2500 A para la conexión de la entrada del interruptor principal. Por su parte el compartimento interior dispone de la siguiente aparamenta: Tres contactos fijos de 2500 A, para la conexión de la salida del interruptor principal. Tres transformadores de intensidad de las siguientes características técnicas. Tensión máxima de servicio: 12 kv. Intensidad primaria: 2500 A. Intensidad secundaria: 1 A. Número de secundarios: 3. Potencia clase I secundario de medida: 10 VA. Potencia 10P110 secundario de protección: 10 VA. Intensidad térmica: 31.5 ka / i seg. Un seccionador tripolar de cuchillas de puesta a tierra tipo: 8BK2040-IHH00-4BB1. Tres transformadores de tensión con las características siguientes: Tensión máxima de servicio: 12 kv. Potencia clase 0.5: 50 VA. Tipo: 4MQ1227-1AK23. 9

25 En el compartimento fijo de este tipo de celdas se dispone la siguiente aparamenta, con sus correspondientes características constructivas. Un módulo extraíble con contactos auxiliares 2C + 2A. Accionado con el sigiente interruptor: Un interruptor automático tripolar de corte en vacío, con las siguientes características constructivas principales Tensión nominal: 12 kv. Intensidad nominal: 2500 A. Intensidad máxima de servicio: 1905 A. Intensidad de Cortocircuito: 31.5 ka. El interruptor viene equipado con los siguientes aparatos: Accionamiento motorizado para 220V c.c. Bobina de conexión: 220 V c.c Disparador a emisión de corriente: 220 V c.c Finales de carrera para señalización de mellas cargados. Contactos libres de tensión: 4A + 4C + 1W Tipo: 3AF FA50-1WA6 Tipo Módulo: 8BK2040-1MH60-0BB1. Por último la celda de alimentación cuenta con el compartimento de baja tensión, el cual cuenta con la siguiente aparamenta, con sus correspondientes características constructivas. Tres voltímetros electromagnéticos montados en caja cuadrada de 96*96 mm, conexión a transformadores de secundario 100 V. Escala 0-12 kv. Tipo: Eq96s. Tres amperímetros maxímetro bimetálico montado en caja cuadrada de 96*96, conexión a transformadores de intensidad de secundario 1A. Escala ka. Tipo: BIQ96s. 10

26 Un convertidor de intensidad entrada 0-1A salida 4 a 20 ma. Tensión auxiliar 220 V, 50 Hz. Tipo: C1N/1. Un convertidor de potencia trifásico entrada de intensidad 1 A y de tensión 110 V, salida 4 a 20 ma. Tensión auxiliar 220 V y 50 Hz. Tipo: CPNV/ 1d. Un relé de sobreintensidad conexión a transformadores de secundario 1 A. Tensión auxiliar 220 V c.c. Tipo: 7UT7220-3AA0 Tres relés de protección diferencial de transformador, conexión a transformadores de intensidad de secundario 1A. Tensión auxiliar 110V c.c Tipo: 7UT7220-3AA0 Tres transformadores adaptadores: Tipo: 4AM5170-7AA. Un relé de tensión, conexión 100 V, 50 Hz. Tipo: 7RG3501-0A Cuatro contactores auxiliares. Tensión auxiliar 220 V c.c Un interruptor automático tripolar de 20 A. Tipo: 3VE JR00 Dos interruptores automáticos de protección. Tipo: 5SN9 Pequeño material auxiliar. 11

27 Aparamenta Celdas Transformadores y Motores. En este caso pese a que las celdas alimentan aparatos con características distintas, siguiendo un criterio de homogeneidad de aparatos, se opta por colocar todas las celdas con las mismas características y aparamenta. De este tipo de celda se disponen seis en el armario, dos unen el embarrado de media tensión con los dos transformadores de 1MVA, que se hay en la instalación, mientras que las cuatro restantes unen el embarrado con los cuatro motores de media tensión necesarios en la planta. Destacaré que la marca de todas las celdas y aparamenta montadas en ellas, son de la marca SIEMENS. Estas celdas tiene las siguientes características constructivas. Ejecución extraíble tipo 8BK20. Tensión nominal: 12 kv. Intensidad nominal de salida: 800 A. Intensidad de cortocircuito: 31.5 ka. Esta celda debidamente montados y conexionados llevará cuatro compartimentos, de los cuales se destacan sus características a continuación: La aparamenta del compartimento fijo de las barras colectoras es el siguiente: Juego de barras trifásicas de cobre. Sección 2*100*10 2, por fase. Con una capacidad de carga máxima de 2545 A, para una temperatura de 35 ºC. Tres aisladores soporte de resina sintética. Tres contactos fijos de 800 A para la conexión de la entrada del interruptor principal. Por su parte el compartimento interior dispone de la siguiente aparamenta: Tres contactos fijos de 800 A, para la conexión de la salida del interruptor principal. Siendo el resto de aparamenta de este compartimento igual al de la celda de alimentación En el compartimento fijo de este tipo de celdas se dispone la siguiente aparamenta, con sus correspondientes características constructivas. Un módulo extraíble con contactos auxiliares 2C + 2A. Accionado con el sigiente interruptor: 12

28 Un interruptor automático tripolar de corte en vacío, con las siguientes características constructivas principales Tensión nominal: 12 kv. Intensidad nominal: 800 A. Intensidad máxima de servicio: 765 A. Intensidad de Cortocircuito: 31.5 ka./3 seg. El interruptor viene equipado con los siguientes aparatos: Accionamiento motorizado para 220V c.c. Bobina de conexión: 220 V c.c Disparador a emisión de corriente: 220 V c.c Finales de carrera para señalización de mellas cargados. Contactos libres de tensión: 4A + 4C + 1W Tipo: 3AF FA50-1WA6 Tipo Módulo: 8BK2040-1MH60-0BB1. Por último la celda de alimentación cuenta con el compartimento de baja tensión, el cual cuenta con la siguiente aparamenta, con sus correspondientes características constructivas. Un amperímetros maxímetro bimetálico montado en caja cuadrada de 96*96, conexión a transformadores de intensidad de secundario 1A. Escala A. Tipo: BIQ96s. Un convertidor de intensidad entrada 0-1A salida 4 a 20 ma. Tensión auxiliar 220 V, 50 Hz. Tipo: C1N/1. Un convertidor de potencia trifásico entrada de intensidad 1 A y de tensión 110 V, salida 4 a 20 ma. Tensión auxiliar 220 V y 50 Hz. Tipo: CPNV/ 1d. Un relé de sobreintensidad conexión a transformadores de secundario 1 A. 13

29 Tensión auxiliar 220 V c.c. Tipo: 7SJ5001-5BA00 Dos contactores auxiliares tensión 220 V c.c Tipo: 3TH8244-0BM4 Un relé de tiempo con una regulación entre 0.25 seg. A 10 min. Tensión auxiliar: 220 V, 50 Hz. Tipo: 7PU AN20. Dos interruptores automáticos de protección. Tipo: 5SN9 Pequeño material auxiliar. 14

30 8.2. Motores de Media Tensión. En la planta se cuenta concretamente con cuatro motores de media tensión. Estos motores tienen como finalidad el arrastrar a los compresores necesario en el proceso de producción de gases industriales. El arranque de los cuatro motores se realiza en vacío, y sin carga, por lo que a la hora de el diseño de las protecciones se ha tenido en cuenta la punta de arranque que da el motor en este punto. La carga que arrastra el motor son los compresores, por lo que la curva de M/n tendrá una característica hiperbólica, pero en nuestro caso al realizarse el arranque en vacío no es una característica que adquiera gran relevancia. La carga se considera constante, ya que las variaciones de carga una vez se estabilizado el arranque del motor se solucionan mediante vaipases y tanques que hay a lo largo del gasoducto. Por último se han considerado que los motores trabajan en servicio continua, ya que el tipo de producto que se genera en la planta, es necesario en todo momento, en un gran número de industrias de los polígonos colindantes. La justificación de su potencia se puede observar en el punto de la memoria de cálculo. A continuación se enumerara las características técnicas de cada motor instalado. Así teniendo en cuenta todas las características anteriores, se han instalado cuatro motores los cuales se describen a continuación. El motor necesario para el arrastre del compresor de aire tiene las siguientes características: Marca: AEG. Tipo: ASE 800 M54 04 KB+Wk Potencia: 8200 kw. Tensión nominal: V Intensidad nominal: 539 A. Cos φ: 0.88 Frecuencia: 50 Hz. R. P. M. : /min. Intensidad arranque directo: 2470 A. Refrigerado por agua: 490 l /min. 15

31 El motor necesario para el arrastre del compresor de nitrógeno tiene las siguientes características: Marca: AEG. Tipo: AW 630 M3 B2 KB Potencia: 2500 kw. Tensión nominal: V Intensidad nominal: 164 A. Cos φ: 0.89 Frecuencia: 50 Hz. R. P. M. : /min. Intensidad arranque directo: 1078 A. Los motores necesario para el arrastre de los dos compresores de oxígeno tienen las siguientes características: Marca: AEG. Tipo: AW 900 LS X16 KB Potencia: 1250 kw. Tensión nominal: V Intensidad nominal: 96 A. Cos φ: 0.76 Frecuencia: 50 Hz. R. P. M. : 373 1/min. Intensidad arranque directo: 487 A. 16

32 8.3 Protecciones en Media Tensión. En media tensión se disponen dos tipo de protecciones, una para la entrada de alimentación del embarrado y los dos transformadores de 1 MVA, y por otra parte las protección que se dispone en los cuatro motores de media tensión existentes en la planta. Todas estas protecciones están en la sala de media tensión, su exacta colocación se puede obtener observando el plano nº Protección Entrada Alimentación y Transformadores de 1 MVA. En estos casos a la hora de la elección de la protección se ha tenido en cuenta las siguientes características. En los tres casos (entrada y dos transformadores), es muy difícil que se generen fuertes puntas de intensidad. La protección se puede considerar como una protección general, por lo que el coste de está no importa ya que la importancia y el propio coste de lo que se quiere proteger, es muy elevado. Por último las dos grandes faltas o errores que hay que proteger en estos caso, son la sobreintensidad, y la sobrecarga térmica. Por lo que sopesando estas tres características de la protección se a optado por colocar un relé de protección de sobreintensidad y sobrecarga térmica, con microprocesador. Y dicha protección tiene las siguientes características: Marca: SIEMENS. Tipo: 7SJ50. Intensidad nominal In: 1 ó 5 A. Tensiones nominales Un: 100 / 110 V Frecuencia: 50 ó 60 Hz Funciones de Protección: Protección contra sobreintensidad. Protección contra sobrecarga térmica. Dimensiones Alto 255 mm. Ancho: 172 mm 17

33 Grosor: 75 mm. Para demás características técnicas, funcionamiento y programación se adjunta en los anexos del proyecto las instrucciones de uso del relé Protección Motores Media Tensión. Igualmente que en el caso de las protecciones, por motivos de homogeneidad de aparatos, se colocan para los cuatro motores, el mismo tipo de protección, pese a tener características distintas. En este caso igual que en anterior punto se han tenido en cuenta, una serie de factores a la hora de seleccionar el tipo de protección a instalar para los motores. En los cuatro casos (motores 8.2 MW, 2.5 MW y dos de 1.25 MW), es fácil que se generen fuertes puntas de intensidad. El coste he importancia de los motores en el proceso es muy elevado, por lo que el precio y el nivel de sofisticación de la protección no debe plantear ningún problema. En este caso al proteger un motor, no solamente hay que proteger o evitar una sobreintensidad y sobrecarga térmica, si no que hay otras variables de gran importancia, las cuales se pueden observar seguidamente, cuando se enumeren las características de la protección seleccionada. Por lo que sopesando estas características de la protección se a optado por colocar una protección digital de para motores, de las cuales se describen a continuación sus características principales. Marca: SIEMENS. Denominación: Protección digital de motores 7SK52, con dispositivo de mando insertable 7XR51. Intensidad nominal In: 1 ó 5 A. Tensiones nominales Un: 100 / 110 V Frecuencia: 50 ó 60 Hz Funciones de Protección: Protección contra cortocircuito Protección contra sobrecarga del estator del motor. Control del circuito del rotor en función de la temperatura, en los arranque múltiples y bloqueo de rearranque. 18

34 Protección en casos de estar bloqueado el rotor. Protección en caso de fallo de fase y prevención de asimetría. Protección de la puesta a tierra, de alta sensibilidad. Dimensiones Alto 270 mm. Ancho: 248 mm Grosor: 160 mm. Para demás características técnicas, funcionamiento y programación se adjunta en los anexos del proyecto las instrucciones de uso la protección. 19

35 8.4. Elementos para la Distribución de Energía en Media Tensión. Para la distribución de la energía en media tensión tenemos dos grandes tipo se conducción del flujo eléctrico. Uno es el embarrado, y el otro es mediante conductores, comúnmente denominados cables Embarrado. El embarrado en media tensión está situado en la sala de media tensión, concretamente esta situado debajo de las celdas de media tensión su longitud abarca el armario de lado a lado. Este embarrado tiene las siguientes características: Sección por fase: 1*10*50 mm 2. Distancia entre barras: 250 mm. Longitud entre apoyos: 1000 mm. Longitud del embarrado: 5600 mm. Material del Embarrado: Cobre Desnudas. Intensidad máxima admisible por el embarrado: 1025A Conductores de Distribución. A la hora de la elección del los conductores utilizados en media Tensión, se han seguido las directrices siguientes: Se busca la intensidad que ha de circular por el conductor, y se le aplican una serie de factores de corrección que dependerán de los factores siguientes: Separación de conductores. Tipo de cubierta colocada en la zanja. Factor de carga del elemento alimentado. Resistencia térmica del terreno. Temperatura ambiente. Por otra parte también se tiene en cuenta el criterio de la caída de tensión que se recuerda que, esta ha de ser menor del 3% para líneas de alumbrado, y 5% para el resto de líneas que hay en la instalación proyectada. Por último se mira si la sección apropiada cumple las condiciones necesarias para poder los conductores aguantar una hipotética situación de cortocircuito. 20

36 Los cables seleccionados, cumplen las normas VDE 0272, la VDE 073. Estos cables se denominan PROTHEN-X, y tienen la cubierta de Polietileno reticulado, para su identificación llevan el este nombre escrito en la cubierta cada 50 cm. Por otra parte también llevan el distintivo de siemens, de color rojo / blanco / verde / blanco, a parte de este distintivo llevan el distintivo del cumplimiento de las normas VDE pertinentes, este distintivo es de color negro /rojo. Estas marcas se repiten en intervalos de 30 cm. El color de la envoltura de nuestro cable puede ser de distintos colores en función del tipo de conductor donde se valla a instalar el conductor. En nuestro caso como solamente se utilizan cables de un solo conductor, esta envoltura siempre será negra, teniendo en los extremos del cable franjas de distintos colores en función la aplicación del cable. A continuación se observa el significado de cada color. Verde-Amarillo: Para el conductor de protección. Verde-Colores naturales: Este conductor no debe utilizarse para ningún otro fin. Negro: Parta fases activas. Azul Claro: Para el neutro, también admisible para las fases activas. Marrón: Para fases activas. En nuestro caso el extremo del cable será marrón ya que estos cables son los utilizado para alimentar los el embarrado de media tensión, y los motores de media tensión Características de los Conductores Instalados. Característica de la línea que va del transformador de 40 MVA. A la celda de alimentación: 4 Cables unipolares de cobre por fase, de aislamiento de PROTHEN, pantalla de alambre de cobre, y envoltura de PROTODUR, de SIEMENS, modelo N2YSY, de sección 3*8*240 mm 2 y de tensión 6/10. Estos cables están tenidos a través de zanja unos junto a otros con una separación de 7 cm, y dicha zanja esta cubierta por arena apisonada con cubierta de mampostería. Característica de la línea que va de la celda del motor de 8.2 MW hasta el motor de 8.2 MW: 8 Cables unipolares de cobre por fase, de aislamiento de PROTHEN, pantalla de alambre de cobre, y envoltura de PROTODUR, de SIEMENS, modelo N2YSY, de sección 3*4*150 mm 2 y de tensión 6/10. Estos cables están tenidos a través de zanja unos junto a otros con una separación de 7 cm, y dicha zanja esta cubierta por arena apisonada con cubierta de mampostería. 21

37 Característica de la línea que va de la celda del motor de 2.5 MW hasta el motor de 2.5 MW: 3 Cables unipolares de cobre por fase, de aislamiento de PROTHEN, pantalla de alambre de cobre, y envoltura de PROTODUR, de SIEMENS, modelo N2YSY, de sección 3*95 mm 2 y de tensión 6 / 10. Estos cables están tenidos a través de zanja unos junto a otros con una separación de 7 cm, y dicha zanja esta cubierta por arena apisonada con cubierta de mampostería. Característica de las línea que van de las celdas del motores de 1.25 MW hasta los motores de 1.25 MW: 3 Cables unipolares de cobre por fase, de aislamiento de PROTHEN, pantalla de alambre de cobre, y envoltura de PROTODUR, de SIEMENS, modelo N2YSY, de sección 3*50 mm 2 y de tesnión 6 / 10. Estos cables están tenidos a través de zanja unos junto a otros con una separación de 7 cm, y dicha zanja esta cubierta por arena apisonada con cubierta de mampostería. Característica de las línea que van de las celdas del los transformadores de 1 MVA hasta los transformadores de 1 MVA: 3 Cables unipolares de cobre por fase, de aislamiento de PROTHEN, pantalla de alambre de cobre, y envoltura de PROTODUR, de SIEMENS, modelo N2YSY, de sección 3*25 mm 2 y de tensión 6 / 10. Estos cables están tenidos a través de zanja unos junto a otros con una separación de 7 cm, y dicha zanja esta cubierta por arena apisonada con cubierta de mampostería. 22