DISEÑO ELÉCTRICO 24 DE MARZO 2015 CONSULTORÍA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA COMERCIALIZADORA DE ARROZ PARA EL VALLE DEL RIO CIMITARRA

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1 DIEÑO ELÉCTRICO 24 DE MARZO 2015 CONULTORÍA PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA COMERCIALIZADORA DE ARROZ PARA EL VALLE DEL RIO CIMITARRA PUERTO MATILDE, YONDO ANTIOQUIA

2 DIEÑO DEL ITEMA ELECTRICO. MEMORIA DE CALCULO ELECTRICO.. COMERCIALIZADORA DE ARROZ. AOCIACION CAMPEINA DEL VALLE DEL RIO CIMITARRA ACVC. BARRANCABERMEJA, ANTANDER COLOMBIA ABRIL DE 2015

3 ABREVIATURA. Empresas Públicas de Medellín. E.P.M. Voltios.. V. Amperios. A. Aluminum Conductor teel Reinforced ACR. American Wire Gauge AWG Cobre.Cu. Vatios..W. Voltiamperios VA. Dispositivo de protección contra sobretensiones D.P.. Maximum Continuous Operating Voltage MCOV Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE Norma técnica eléctrica colombiana.ntc 2050 Tablero alimentación de motores y circuitos generales.. (TC)T.A.M. TABLA 1. LOCALIZACION DEL PROYECTO

4 Tabla de contenido INTRODUCCION OBJETO ALCANCE LOCALIZACION DEMANDA MÁXIMA CALCULO ELECTRICO EN BAJA TENION... 7 ELECCIÓN DEL CONDUCTOR ALIMENTADOR Y PROTECCIÓN PRINCIPAL CALCULO DE REGULACION HATA EL T.A.M. (TC)... 8 CIRCUITO ALIMENTADOR DE MOTORE Y PROTECCIONE DE MOTORE DIEÑO DE MALLA A TIERRA ANEXO CUADRO DE CARGA Y REGULACION

5 INTRODUCCION. El presente proyecto tiene como fin la consultoría para el diseño eléctrico que abastecerá de energía al proyecto Comercializadora de Arroz Asociación Campesina Valle del Rio Cimitarra., se ajustara en su dimensionamiento y diseño a lo especificado en el Código Eléctrico Nacional NTC 2050, Reglamento técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, en los criterios básicos de diseño y específicos adicionales de acuerdo al comportamiento de la carga y a lo requerido por el cliente basado en la normativa vigente. OBJETO. uministrar energía eléctrica a la Comercializadora de Arroz teniendo en cuenta el diseño eléctrico basado en lo establecido en la reglamentación aplicable al proyecto. ALCANCE. Diseño eléctrico para el proyecto Comercializadora de Arroz ubicado en el municipio de Yondó Antioquía y que comprende: memorias de Calculo, planos de Localización, diagramas unifilares, entre otros. LOCALIZACION. TABLA 1. LOCALIZACION DEL PROYECTO NOMBRE Comercializadora de Arroz DIRECCION Vereda Yondó-Antioquia BARRIO N.A. MUNICIPIO Yondó DEPARTAMENTO Antioquía NIVEL DE ELECTRIFICACION Rural-Microindustria REGITRO DE CARGA Proyectado

6 DEMANDA MÁXIMA. Para el cálculo de la demanda se tiene en cuenta los equipos a energizar por parte del cliente, con este insumo se calcula la demanda máxima de la solicitud por el cliente, sin embargo se aclara que la demanda máxima de la edificación es mayor a la calculada y se deberá recalcular en el evento de ampliaciones de cargas y circuitos. Las cargas del proyecto se consideran de la siguiente forma: Tipo de Carga Porcentaje de Utilización Característica 1. Zonas Iluminación continua 100% Carga Continua 2. Cargas de fuerza especiales 100% Carga Continua (tomas especiales) 3. Cargas de motores 100% Carga Continua 4. Cargas aire acondicionado 100% Carga Continua 5. La carga del motor más grande 125% Carga Continua 6. Resto de Carga 40% Carga no continua Para el cálculo de la demanda máxima en el proyecto se tomará el 100% de las cargas de los equipos de aire acondicionado y refrigeración y/o motores eléctricos según el cálculo opcional del capítulo de la NTC 2050, más el 125% de la carga del motor de mayor carga, más el resto de la carga al 40%. Cabe destacar que para los motores eléctricos y aires acondicionados asumimos que tienen un factor de potencia igual a fp=0.8, para iluminación y demás cargas fp=0.9.

7 Tipo de Carga Evaluada 1. Zonas Iluminación continua Cant. Potencia Total (VA) Factor de Potencia % Utilización Tensión de servicio [V] Carga de Aplicabilidad [VA] Iluminación en zonas de trabajo continuo Cargas de fuerza especiales (tomas especiales) elladora Lineal con pedestal Cargas de motores Dosificador Volumetrico emi automatico Motor Electrico para acoplamiento del MAC Elevador doble cangilones % La carga del motor más grande Motor Electrico para acoplamiento del MAC Demanda Máxima Calculada [VA] egún la demanda máxima calcula se selecciona un generador diésel de las siguientes características: POTENCIA APARENTE tand by: 24 kva. VOLTAJE OPERACIÓN: V Combustible: Diésel. Tipo: Monofásico. Frecuencia: 60 HZ.

8 CALCULO ELECTRICO EN BAJA TENION. ELECCIÓN DEL CONDUCTOR ALIMENTADOR Y PROTECCIÓN PRINCIPAL. Para la selección del conductor alimentador y la protección principal se tiene en cuenta lo descrito en la ección 220 de la NTC Calculo de la corriente en el secundario: V secundario , En el capítulo 9 de la NTC 2050 buscamos un conductor que soporte la capacidad de corriente de la demanda máxima con un factor de seguridad del 25%. e selecciona un conductor # 2 AWG Cobre con aislamiento THHN/THWN-2 90 C 600 V. Quedaría una red en baja tensión compuesta de: 2 Fases (2 AWG) + 1 Neutro (2 AWG). e selecciona una protección bipolar de: Tensión de servicio= 600 V. I nominal = 125 A. I cortocircuito = 25 ka.

9 CALCULO DE REGULACION HATA EL T.A.M. (TC) Para esta sección utilizamos el metodo anterior, siendo el factor Fs= 1 dado que el circuito viene de una red trifasica: Conductor= #2 AWG Cobre. Tensión de servicio: 220 V. Factor de regulación del conductor Kg= a fp 0.9 Potencia aparente = = 22 kva x 1.25 = kva. Factor de corrección= Fs= 2. Longitud tramo proyectado= 10 m = 0.01 km % 100 % X220 % 0.65 % Este valor cumple con lo dispuesto en el reglamento técnico de instalaciones eléctricas menor a 3 % hasta el tablero principal. CIRCUITO ALIMENTADOR DE MOTORE Y PROTECCIONE DE MOTORE. egún la NTC sección 430, articulo para el calculo del alimentador del motor se tiene en cuenta la siguiente consideración: egún la tabla de demanda esto sería: Motor 1

10 Resultando: Para cada motor de trabajo se seleccionan los siguientes conductores y alimentadores basado en la sección 430 de la NTC Motor de acoplamiento a MAC-400 A: Articulo NTC V ,25 66,22 e selecciona conductor # 6 AWG THHN/THWN-2 90 Protección seleccionada: In= 2x60 A. La protección debe cumplir con las especificaciones y los calculos de la placa caracteristica del motor. Elevador de Cangilones: Articulo NTC V ,25 7,59 e selecciona conductor # 12 AWG THHN/THWN-2 90 Protección seleccionada: In= 15 A. La protección debe cumplir con las especificaciones y los calculos de la placa caracteristica del motor.

11 DIEÑO DE MALLA A TIERRA Teniendo en cuenta lo establecido por el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas, RETIE, y haciendo cumplimiento a la norma IEEE, td , los aspectos básicos sugeridos para realizar un diseño de malla a tierra, son los siguientes: Medida de Resistividad del Terreno: Investigación de las Características del uelo. Para Medir la Resistividad del Terreno se empleó el Método de Frank Wenner, que se explica a continuación: Método de Frank Wenner: e basa en la aplicación del principio de caída de potencial. Para realizar este método se utilizan cuatro electrodos (C 1, P 1, C 2, P 2 ), los cuales se ubican sobre una línea recta, separados uno de otro una distancia igual llamada a, e introducidos a una misma profundidad, b, que no debe exceder un décimo de la distancia a. La figura siguiente explica este método: El método consiste en inyectar una corriente conocida por los electrodos de prueba C 1 y C 2. Entre los electrodos de prueba P 1 y P 2 se mide la diferencia de potencial resultante de la inyección de corriente anterior. Para calcular la resistividad se utiliza la siguiente expresión: 4aR 2a a a 4b a b Para simplificar la expresión, se utiliza la aproximación: a 20b Quedando entonces: 4aR En la práctica, el telurómetro usado inyectaba una corriente de 20mA y los electrodos eran de 20cm de longitud. Por lo tanto, para cumplir con lo anterior, se calculó la distancia inicial, a, para comenzar con las medidas de resistividad.

12 a m a 4m A partir de esta distancia, se tomó la medida de resistividad, luego se realizaron varias pruebas aumentando la distancia, a, en 1m, hasta 10m, longitud disponible del terreno. e obtuvieron los siguientes datos: DITANCIA DE LO ELECTRODO a (m) Resistivid ad (Ω.m) Teniendo en cuenta los datos obtenidos y analizando la gráfica, se puede decir que se obtuvo una medida casi constante, lo cual indica que el terreno es uniforme, es decir internamente no sufre cambios en el tipo de suelo o componentes. Para los Cálculos de Tensiones Permisibles se selecciona el valor más alto de resistividad Ω.m. Resistividad 10,1 10 9,9 9,8 9,7 9,6 9,5 9,4 9,3 9,2 9, Distancia de Los Electrodos a (m) elección del Conductor de Malla: En base a la Tabla de la NTC 2050, siguiendo la fórmula adoptada de la norma ANI/IEEE y cumpliendo lo definido en el RETIE, el conductor de malla se calcula así: I af K f tc AC Dónde: A c : ección Transversal del Conductor [mm 2 ] I af : Corriente de Falla a Tierra, suministrada por el operador de red [8kA] K f : Es la constante de la Tabla 23, RETIE T m : Es la temperatura de fusión o el límite de temperatura del conductor y una temperatura ambiente de 40ºC t C : Tiempo de despeje de la falla a tierra [Normalmente se toma 0.5seg] CONDUCTIVIDAD T m MATERIAL (%) ( C) Cobre blando K f

13 Tabla 23. Constantes de Materiales A A C C Cobre duro cuando se utiliza soldadura 97 exotérmica Cobre duro cunado se utiliza conector 97 mecánico ,78 Alambre de acero recubierto de cobre ,45 Alambre de acero recubierto de cobre ,64 Varilla de acero recubierta de cobre ,64 Aluminio grado EC ,12 Aleación de aluminio ,41 Aleación de aluminio ,47 Alambre de acero recubierto de aluminio ,2 Acero ,95 Varilla de acero recubierta en acero 9.8 inoxidable ,72 Varilla de acero con baño de cinc 8.6 (galvanizado) ,96 Acero inoxidable , mm La ección del Conductor es de 20.23mm 2, aproximando éste valor al calibre mínimo permitido por la norma, especificado en la Tabla , corresponde un Conductor de cobre de Calibre 4 AWG que tiene como sección 21.15mm 2. in embargo, el reglamento técnico establece que el calibre mínimo para el conductor de malla a tierra debe ser 1/0 AWG, por lo tanto se selecciona dicho conductor. Configuración de la Malla: Datos Preliminares Concepto ímbolo Valor Área Total de la Malla a Tierra A 23.04m 2 Longitud Máxima del Conductor en dirección x. L X 4.8m Longitud Máxima del Conductor en dirección y. L Y 4.8m Número de Conductores en Paralelo de la longitud n L 1 3 Número de conductores en Paralelo de la m Longitud L 2 3 Espaciamiento entre conductores Paralelos D 4.8m Numero de Electrodos Tipo Varilla colocados en el N R área A 4

14 Longitud de un Electrodo Tipo Varilla L r 2.4m Longitud Total de Todas las Varillas de la Tierra L R 9.6m Perímetro de la Malla L P 19.2m Profundidad i. de Enterramiento de los Conductores h 0.6m Diámetro del Conductor d m Factor de Reducción de la Capa uperficial C 1 Máxima Corriente de Falla (Dada por el Operador I G de Red) 8KVA Tiempo máximo de Despeje de Falla para Efectos t de imulación. 0.5seg ii. Calculo de Longitud del Conductor: a. Longitud Total de todos los Conductores de la Red: L C LX LY LC 1 * LY 1 * LX D D LC 1 * 4 1 * LC 16m b. Longitud Total de los Conductores y Varillas Enterrados [m] LT LC N R * Lr LT 16 4 * 2.4 L 25.6m T L L L L L L M M M c. Longitud Efectiva de Tensión de Paso, L 0.75L 0.85L C R m d. Longitud Efectiva de Tensión de Contacto, L M L C m L L 2 X r L Y L R 9.6 iii. Calculo de Coeficientes K m, K i, K s. iv. a. Factor de Espaciamiento por Tensión de Contacto, K m : D D.2. h h K ii 8 K m Ln. Ln 2 16hd 8. D. d 4. d Kh 2. n 1 Donde: K ii : Factor de Corrección que relaciona los efectos del interior de los conductores de las esquinas de la malla, el cual es igual a 1.

15 K h : Factor de Corrección que relaciona los efectos de profundidad de la malla, y es igual a: K K K h h h h 1 ; h0 h m Entonces: 1 K m Ln 2 16 i K i Ln K m b. Factor de Corrección por la Geometría de la Malla, K i : K n Ki c. Factor de Espaciamiento por Tensión de Paso, K i : K K K h D h D n Calculo de Tensiones Tolerables de Paso y Contacto en las Instalaciones: e calculan las máximas tensiones tolerables de paso y contacto suponiendo que una persona que esté expuesta a esas tensiones, pesa al menos 50kg: a. Tensión Tolerable de Paso: U P C t C * Donde: U P = Tensión de Paso Tolerable [V] C = Factor de Reducción de la Capa uperficial, normalmente se estima con un valor de 1 ρ = Resistividad del material de la superficie en [Ω.m] t C = Tiempo de Despeje de la Falla. [e toma 0.5seg]

16 Para iniciar, el valor de Resistividad se selecciona de la siguiente tabla, la cual muestra los valores de resistividad superficial según el tipo de terreno, así: NATURALEZA TERRENO Terrenos pantanosos 2 a 30 Limos 20 a 100 Humus 10 a 150 Turba húmeda 5 a 100 Arcilla plástica 50 Margas y arcillas 100 a 200 compactas Margas del Jurásico 30 a 40 Arena arcillosa 50 a 100 Arena silícea 200 a uelo pedregoso cubierto 300 a 500 de césped uelo pedregoso desnudo a Piedras calizas blancas 100 a 300 Piedras calizas compactas a Piedras calizas agrietadas 500 a Pizarras 50 a 300 Rocas de mica y cuarzo 800 Granitos y areniscas poco a alterados Granitos y areniscas muy 100 a 600 alterados Agua de mar 1 Mineral conductor 0,1 Aluviones con agua dulce 20 a 200 Aluviones secos 50 a 100 Aluviones con agua salada 1 a 5 REIITIVIDAD UPERFICIAL DEL DEL UELO (Ω. m) U U P P V * 0.116

17 U U U C C C b. Tensión Tolerable de Contacto: C *0.116 t C V *0.116 v. Cálculo de tensiones Reales de Paso y de Retícula: a. Calculo de Tensiones Reales de Paso: E E E. k. ki. I L V G E m b. Tensión Real de Retícula:. km. ki. IG L M Em Em V Validación: i las tensiones de retícula y de paso en caso de falla son menores que las máximas tensiones tolerables de contacto y de paso, el diseño seleccionado es adecuado. Entonces: Em U C V V E U P 1.322V V Teniendo en cuenta lo anterior se puede decir que el diseño y configuración de malla seleccionados es adecuado y ésta sujeto a las condiciones de seguridad recomendadas Calculo de la Resistencia de puesta a tierra de la configuración inicial.

18 a. Resistencia de Puesta a Tierra de los Conductores: Aplicando la Ecuación Expandida de verak, según la Norma td la Resistencia de Puesta a Tierra se calcula de la siguiente manera: R g 1 L T 20A 20 1 h A R g R g Teniendo en cuenta que la Resistencia Máxima de Resistencia de Puesta a Tierra para ubestaciones de Media Tensión establecida en el RETIE es de 10Ω, se puede concluir que la resistencia calcula es adecuada para realizar el diseño e implementación de la malla de puesta a tierra.

19 ANEXO. CUADRO DE CARGA Y REGULACION.

20 ***TC*** TABLERO ALIMENTACION DE MOTORE (T.A.M.) CIRCUITO LUCE TOMA FAE F.P CARGA CORRIENTE (A) CALIBRE DUCTO PVC (VA) AWG-(CU) L1 L2 EP COM EP A B N Ø TC-1 EPECIAL # 6 THHN-2 1" 2 X 60A MOTOR DE ACOPLAMIENTO MAC 400 TA # 12 THHN-2 3/4" 2 X 15A ELEVADOR GANGILONE TA # 12 THHN-2 3/4" 1 X 20A TOMA DOIFICADOR VOLUMETRICO TA # 12 THHN-2 3/4" 1 X 20A TOMA ELLADORA DE PEDAL TA # 12 THHN-2 3/4" 1 X 20A TOMA Y LUCE NORMALE Areas Trabajo TA # 12 THHN-2 3/4" 1 X 20A TOMA Y LUCE NORMALE Of icinas Generales TOTALE F#2, 1#2, 1T#2 780 PROTECC. (A) 2 " EMT 3 X 125 A OBERVACION

21 ***TC*** TABLERO ALIMENTACION DE MOTORE (T.A.M.) CIRCUITO CARGA FP DEMANDA FAE CALIBRE CU, FACTOR LONG. MOMENTO KG REG (δ%) REG (δ%) OBERVACIONE [KW] [KVA] AWG FC [M] [KVA-M] PARCIAL TOTAL TC-1 EPECIAL # MOTOR DE ACOPLAMIENTO MAC 400 TA # ELEVADOR GANGILONE TA # TOMA DOIFICADOR VOLUMETRICO TA # TOMA ELLADORA DE PEDAL TA # TOMA Y LUCE NORMALE Areas Trabajo TA # TOMA Y LUCE NORMALE Oficinas Generales 780 TOTALE #