MEMORIA TÉCNICA DESCRIPTIVA MEMORIA TÉCNICO DESCRIPTIVA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA EN MEDIA Y BAJA TENSIÓN EN SISTEMA HÍBRIDO DEL FRACCIONAMIENTO VILLA FONTANA. I.- DESCRIPCIÓN GENERAL. El objeto de la presente memoria es proyectar la alimentación de la instalación eléctrica, de los sistemas de distribución en media y baja tensión, así como el sistema de alumbrado público a los diferentes lotes de acuerdo a las necesidades propias del Fraccionamiento, basándose en las normas vigentes de la Comisión Federal de Electricidad. Dicho Fraccionamiento contará con un total de 361 lotes para la construcción de casas habitación. El Fraccionamiento se localiza en la ciudad de Guadalupe Zac. (a espaldas del Frac. San Fermín). La determinación de la carga de cada uno de los lotes se llevo a cabo tomando en cuenta los metros cuadrados de los lotes, el tipo de construcción, el medio socioeconómico de la región, por tal motivo se consideran 0.800 KVA, por lote, que por lo general serán casas de dos recamaras como máximo, y los m 2 de cada lote serán de 120.00 como máximo de construcción. II.- RED DE MEDIA TENSION. El fraccionamiento contara con un sistema de distribución eléctrico en media y baja tensión (13.2 kv/120- volts tres fases); y el punto probable para entroncar el fraccionamiento será de una línea existente que alimenta al Frac. Villas de San Fermín, con una carga total instalada de 315 Kva. De la cual se tendrá una demanda máxima de 293.2 Kva. Con las siguientes condiciones de diseño: Carga demandada máxima de 800va por vivienda, con sistema de alimentación subterránea monofásica a 2 hilos xlp 600v. (1fase 1 neutro calibre 4).
Subestación eléctrica con transformadores monofásicos de 100 Kva. Tipo Pedestal operación anillo (YT), con relación de transformación 13200/120- volts; marca prolec o similar, colocado en piso. Línea primaria subterránea sera con cable de aluminio tipo xlp con especificación NRF-024-CFE para 15 kv, con nivel de aislamiento 100 % y calibre 1/0. La sujeción de la línea primaria, será con soportería según no lo indican en las normas de distribución subterráneas C.F.E. Para la protección de subestaciones eléctricas, como son transformadores tipo pedestal cuentan de fábrica con fusibles internos de media tension de 7 y 15 Amp. de capacidad. (Este hilo dependerá de la capacidad del banco de transformación). La capacidad interruptiva de este tipo de protecciones es de 10,000 amperes momentáneos interuptivos. La protección principal instalada en el entronque con la línea principal de la C.F.E. será con c.c.f. con hilos de 15 Amp. La protección para sobretensiones ocasionadas por causas internas o externas, será a base de terminal tipo apartarrayos, para 15kv. Colocando los en los últimos transformadores por su lado de alta tensión y conectados al sistema de tierras de la misma. El sistema de tierras para las subestaciones será con cable de cobre desnudo y semiduro (d.s.d.) calibre no. 1/0 awg unidos con conector KS-23 y varilla de tierra copperweld 16x300 mm. con conector.
III.- AISLAMIENTO. Para sujetar el conductor en el registro, será mediante soportería indicada en la norma subterránea (ménsulas, correderas y neoprenos). Se instalarán registros de para media tensión tipo4 y tipo 3. IV.- CALCULO DE LA CARGA TOTAL. Carga total instalada Carga total demandada Carga total de alumbrado Demanda máxima Corriente total Corriente demandada Capacidad hilo fusible Tensión de operación Tensión de construcción 315 Kva. 288.8 Kva. 4.4 Kva. 293.2 Kva. 13.7Amp. 12.8Amp. 15.00 Amp. 13200 Volts 13200 Volts AREA N CUADRO DE CARGAS TRANSFORMADORES CAP TRANS N LOTES VA X LOTE KVA N LAMP KVA X LAMP. KVA CARGA TOTAL %DE CAR- GA A B C ITM SEC UND. A1 100.0 121 800 96.80 96.80 96.8 32.26 32.26 32.26 400A A2 100.0 121 800 96.80 96.80 96.8 32.26 32.26 32.26 400A A3 100.0 119 800 95.20 95.20 89.6 31.73 31.73 31.73 400A SUMA 300.0 361 800 288.8 40 4.4 293.2 94.4 96.25 96.25 96.25
PROTECCIONES: CAPACIDAD DEL TRANSFORMADOR TRANSFORMADOR KVA TENSIÓN 13,200 M.T. CORR. NOM. AMPERES HILO FUSIBLE AMPERES TENSIÓN 120/ VOLTS B.T. CORR. NOM. AMPERES ITM AMPERES 100.0 7.57 8.0 416.66 400 100.0 7.57 8.0 416.66 400 100.0 7.57 8.0 416.66 400
V.- DISTRIBUCIÓN BAJA TENSIÓN. La distribución de los circuitos secundarios se realizará en forma radial y tipo subterráneo en dos fases, a una tensión de operación de volts de fase a fase y de 120 volts de fase a neutro. El conductor será canalizado en tubería poliducto de Alta Resistencia (PAD) de 53 mm el cual será de aluminio tipo XLP 2C/IN (1/0-2) tipo URD para 600 volts por lo cual se construirán registros de acuerdo a los siguientes tipos: banco de ducto para baja tensión bajo banqueta tipo SIB PAD y se utilizarán registros RBTI o RBTB-2 registros sin fondos. CALCULO DE CAIDA DE TENSION Y REGULACION DE LOS CIRCUITOS EN BAJA TENSION. UNICAMENTE LA CALCULAREMOS PARA LAS AREAS A1 Y A3. Conductor XLPE 1/0 ( I = 190 amp.) Z = 0.698 ohms CIRCUITO 4 AREA A1 Tramo ro1-ro4 ( L = 52 m.) 9 x 800 I =------------------- = 30.0 Amps. 200 x 30 x 0.052 x 0.698 e% = ------------------------------------- = 0.907 Tramo ro-ro8 ( L = 52 m.)
8 x 800 I =------------------- = 26.66 Amps. 200 x 26.66 x 0.052 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.806 Tramo r10-r12 ( L = 52 m.) 7 x 800 I =------------------- = 23.33 Amps. 200 x 23.33 x 0.052 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.705 Tramo r12-r14 ( L = 33 m.) 4 x 800 I =------------------- = 13.33 Amps. 200 x 13.33 x 0.033 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.255
Tramo r14-r16 ( L = 24 m.) 8 x 800 I =------------------- = 26.66 Amps. 200 x 26.66 x 0.024 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.372 Tramo r16-r18 ( L = 45 m.) 7 x 800 I =------------------- = 23.33 Amps. 200 x 23.33 x 0.045 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.610 e% T= 3.65 Por lo tanto la regulación de voltaje en este circuito será: - 236.35 E =--------------------- x 100 = 1.52 Volts. El valor de la regulación esta dentro de los parámetros establecidos de la norma subterránea.
CIRCUITO 3 AREA A3 Tramo r00-r01 ( L = 11 m.) 3 x 800 I =------------------- = 10.0 Amps. 200 x 10 x 0.011 x 0.698 e% = ------------------------------------- = 0.063 Tramo r01-r02 ( L = 42 m.) 6 x 800 I =------------------- = 20.0 Amps. 200 x 20 x 0.042 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.488 Tramo r02-r04 ( L = 14 m.) 5 x 800 I =------------------- = 16.66 Amps. 200 x 16.66 x 0.014 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.135 Tramo r04-r06 ( L = 52 m.)
9 x 800 I =------------------- = 30.0 Amps. 200 x 30 x 0.052 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.907 Tramo r06-r08 ( L = 57 m.) 4 x 800 I =------------------- = 13.33 Amps. 200 x 13.33 x 0.057 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.441 Tramo r08-r10 ( L = 46 m.) 4 x 800 I =------------------- = 13.33 Amps. 200 x 13.33 x 0.046 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.356
Tramo r10-r12 ( L = 33 m.) 6 x 800 I =------------------- = 20.0 Amps. 200 x 20 x 0.033 x 0.698 e% = ---------------------------------- = 0.356 e% T= 2.746 Por lo tanto la regulación de voltaje en este circuito será: - 237.25 I =--------------------- x 100 = 1.14 Amps. El valor de la regulación esta dentro de los parámetros establecidos de la norma subterránea.
REGISTROS TIPO RBT1 Y RBT2 PREFABRICADOS En los lugares que se indica en los planos de proyecto y con autorización de C.F.E. se colocaran registros de tipo RBT1 y RBT2 prefabricados de concreto armado los cuales deben estar avalados por LAPEM. La colocación de los registros deben se sobre una cama grava-arena de ¾, 19.1 mm acompasada con bailarina de 10 cm de espesor quedando debidamente nivelada de acuerdo al perfil del piso terminado de la banqueta en caso de ser necesario se modificaran las pendientes del piso para que el agua descargue en el cárcamo la conexión con el ducto deberá quedar sellada con pasta cemento-arena incluyendo un adhesivo de concreto redondeando las aristas para evitar daños al cable dejando un abocinado. VI.- SISTEMA DE TIERRA. Se instalara un sistema de tierras para establecer una unión que garantice la continuidad eléctrica entre las partes no conductoras de una instalación eléctrica y el terreno sobre el lugar donde se encuentran tratando de lograr una potencia uniforme alrededor de dicha instalación, para la cual se instalara una red de varillas para eliminar sobre tensiones debidas a descargas atmosféricas o fenómenos transitorios del propio sistema y contactos accidentales con líneas de mayor tensión, drenando estas corrientes de falla a tierra. Funciones principales del sistema de tierra: proveer un medio seguro para protección al personal en la proximidad del sistema o equipos conectados a tierra bajo condiciones de falla, proveer un medio para disipar las corrientes eléctricas sin exceder los límites de operación de los equipos, proveer una conexión a tierra para el punto neutro de los equipos, que así lo requieran (transformadores, reactores, etc.)., sirve para proveer un medio de descarga y desenergización de equipos antes de proceder a efectuar mantenimiento a cualquier equipo, también para facilitar la operación de dispositivos de protección, la eliminación de fallas a tierra en el sistema.
Componentes básicos en el sistema de tierras: varilla de tierra copperweld, conductor de cobre desnudo calibre 2, conector para varilla copperweld. La red del sistema de tierras se interconecta desde los neutros del sistema de tierras de la red general de baja tensión existente, los tanques de los transformadores y en cada una de las terminaciones de área. Los puntos de conexión a tierra se localizan en los registros marcados en el plano anexo a la presente memoria los cuales serán de acuerdo a las normas vigentes de la Comisión Federal de Electricidad. CALCULO DEL SISTEMA DE TIERRAS El sistema de tierras consta básicamente de la instalación de varillas COPPERWELD, para conectar los equipos eléctricos, estructuras metálicas, canalizaciones, gabinetes y en general todo aquel equipo que requiera conexión a tierra, conforme lo especifica la Norma Oficial Mexicana ( NOM-001-SEDE-1999 ) en su articulo 250-84, 921-18 y 921-25 ( b ). Las varillas son de 3 m. de longitud y 16 mm de diámetro. La Resistencia Total con respecto a tierra se determina con la formula: Donde : ρ ρ R = ------- + ------- 4 r L R = Resistencia en ohms del Sistema de Tierras r = radio en metros de una placa circular equivalente cuya área es la misma que la que ocupa la malla real de tierra. L = Longitud total de los conductores y varillas enterradas en metros. ρ = Resistividad eléctrica del terreno, medida en el lugar de la instalación. 4 = Constante. ÁREA TOTAL DEL ELECTRODO : A = 2 π r h + 2 π r 2 r = 0.008 Mts. L = 9.0 Mts. ρ = 25 A = ( 2 x 0.008 x 9 ) + ( 2 x 0.008 2 ) = 0.452 + 0.0004 = 0.4524 m 2
ÁREA DE LA PLACA CIRCULAR A = r 2 r = A / = 0.4524 / = 0.379 25 25 R = ------------- + ------ = 16.49 + 2.78 = 19.27 4 x 0.379 9 Ω VALOR QUE SATISFACE LOS REQUERIMIENTOS DE LA NOM VII.- ALUMBRADO PÚBLICO. El alumbrado público será a base de lámparas de descarga vapor de sodio, cubriendo las necesidades de iluminación de diseño requeridas por las calles y accesos. La distribución de circuitos será en base a la disposición de la posteria de alumbrado y tendrán las siguientes condiciones de diseño: 1.- Luminaria tipo OV-15 VSAP con brazo de 1.20 metros de longitud sujeto al poste de alumbrado. 2.- Foco vapor de sodio de 100 Watts alta presión, 220 volts de tensión de operación con balastro de bajas perdidas y alta eficiencia. 3.- Acometida con cable de cobre forrado thw calibre 6 awg y canalizado en tubo conduit p. G. G. De 1 ¼ o con una mufa seca. Todo esto sujeto al murete de medición. 4.- El alumbrado de luminarias será con cable thw calibre 12 awg. 5.- Se instalaran 2 circuitos de alumbrado publico con luminarias tipo OV15 y brazo de 0.70 metros de longitud. El foco del luminario será de 100 Watts de potencia y 220 volts de tensión de operación, vapor de sodio. 6.- Equipo de medición con base soquet 4t-100 a, tubo conduit de pared gruesa (p.g.g.) 1 ¼ de diámetro y mufa seca de igual medida alambrado con cable thw 10 awg. 7.- El control de alumbrado público se realizara con combinaciones de alumbrado de 20 amperes con fotocelda y base; para 220 volts. Colocado en el murete de medicion.
8.- Línea de alumbrado público con cable thw calibre número 6 awg subterráneo. Se instalara un total de 40 lámparas del tipo suburbana Vapor de Sodio de 100 Watts a 220 Volts. Con 2 controles de alumbrado, montadas en poste metalico. Con brazo metálico de 1.2 mts de largo. Mediante un control de alumbrado; que consta de un contactor magnético, se efectuara el cierre del circuito a través de una fotocelda, además se contara con un interruptor termomagnetico para la protección contra fallas en la red, todo se alojara en un gabinete NEMA 3R. Nota: Ya no se considera el 25% de la capacidad de las lámparas debido a la alta eficiencia de la balastra en la cadena del alumbrado público. Circuitos de alumbrado público: Se consideraran 2 circuitos de alumbrado con lámparas de 100 w 220 v V.S. Para calcular el conductor consideraremos el circuito con mayor número de luminaria, teniéndose lo siguiente: 22 x 100 x 1.25 I = --------------------------- 220 x 0.95 = 13.15 Amps Afectado por una temperatura de 35 C y con dos conductores activos. Considerando conductor de 75 C CAL 6 AWG THW-LS. Con fa = 1 y ft = 0.94, se tiene una corriente corregida de: I c = 13.15 X 0.94 = 12.36 Amps. El cual cumple para conductor de 60 C del # 6 (con 65 a) en tubo, para una necesidad de amperaje de 13.15 Amp. Por capacidad corresponde conductor No. 12 AWG THW. ( tabla 310-16, NOM) Por caída de tensión del 2 % y longitud de 200 mts., se requiere conductor con impedancia de: e % V fn 2 x 220 Z = ----------------- = ---------------------------- = 0.8365 Ω - Km. 200 I L 200 x 13.15 x 0.200 El conductor No. 2 AWG THW con Z = 0.6233 Ω - Km., cumple por caída de tensión.
Se instala conductor por caída No. 2 AWG THW Protección contra sobre corriente con ITM 20 Amps., 2 polos. Conductor de puesta a tierra No. 12 AWG de cobre. (Tabla 250-95, NOM) Canalización individual con tubería ducto de polietileno de 35 mm.. El circuito aloja en la canalización : ( 2-6) + (1-12t)= (2 x 67.2) + 11.7 = 146.1 mm 2, se selecciona tubería de 35 mm, con área útil de 387 mm 2. LINEA PRIMARIA. El fraccionamiento contará con un sistema de distribución eléctrico en media y baja tensión (13200/-120 volts) de tipo subterráneo; y el punto probable para entroncar el fraccionamiento será de una línea existente que alimenta el Frac. San Fermin, la carga total instalada será de 315 KVA de la cual se tendrá una demanda máxima de 293.2 KVA. Con las siguientes condiciones de diseño: Se extenderá la línea existente de CFE., del cual se partirá para hacer la transición de media tensión, ya que el Fracc, esta proyectado del tipo subterráneo con transformadores tipo pedestal monofásico debido a la carga proyectada por considerarse de interés social.. La línea de Media Tensión se hará mediante cable mono conductor de aluminio con aislamiento tipo XLPE (polietileno de cadena cruzada) tipo DS con cubierta de poli cloruro de vinilo (PVC), temperatura máxima de operación de 90 C, nivel de aislamiento del 100% para 15 KV del calibre 1/0, el cual cuenta con una pantalla extruida de alambres de cobre del calibre # 22. Los transformadores serán del tipo pedestal, conexión estrella-estrella, aterrizados en alta y baja tensión, operación anillo, voltaje de operación 13,200-/127 volts, 60 Hz., con enfriamiento natural en aceite con fusibles en Media Tensión. Los registros de Media Tensión deberán cumplir con las normas oficiales vigentes, en este casos se utilizaran RMTB-4 y base para sentar los transformadores.
Para la línea de Media Tensión se considerara un ducto de polietileno de alta densidad corrugado color rojo de 3 por fase y además por ser cruce de calle se considerara un ducto adicional de reserva. El hilo de neutro corrido entre transformadores se colocara por un ducto que contenga una fase o por el que queda de reserva El sistema de tierras se realizara con una delta a base de varillas coperweld de 300 cm y conectores coperweld, con cable de cobre desnudo awg. Calibre 1/0, tratando de satisfacer los requerimientos de la resistencia de tierra que la norma subterránea de CFE marca como un máximo de 10 en época de estiaje y de 5 en época de lluvias. La protección principal instalada en el entronque con la línea principal de la CFE. será con Corta Circuitos Fusibles clase 15 KV con fusibles de 15 Amp. II. a) CAÍDA DE TENSIÓN DE LA LÍNEA DE MEDIA TENSIÓN La caída calculada a continuación es para la distancia desde el ultimo poste de la línea de Media Tensión Aéreo, en el cual se realizará la transición de la línea de Media Tensión, las características del conductor subterráneo son las siguientes: Tensión Máxima de Operación 15 000 volts Nivel de Aislamiento 100 % Temperatura Máxima de Operación 90 C Temperatura Máxima de Operación en Emergencia 130 C Temperatura Máxima de Operación en Corto Circuito 250 C Calibre del Conductor 1/0 Sección Transversal del Conductor: 53.48 mm 2 Resistencia a 90 C en C.A. /Km: 0.691 Reactancia Inductiva en /Km: 0.3267 Para la longitud de la línea de Media Tensión de aproximadamente 304 mts., en este punto se considera la carga máxima del fraccionamiento ya que aquí inician los transformadores y como son operación anillo se considera como el punto con toda la carga, además consideramos que la línea es monofásica y balanceada. La Norma Subterránea de C.F.E. maneja como líneas cortas las de distancias menores a 15 km., en dichas líneas se elimina el parámetro de la reactancia capacitiva, por lo tanto para este cálculo no se incluirá dicho parámetro para calcular la impedancia. z = 0.691 + 0.3267 j z = 0.764 ( z)( V f n ) e% = (100)( I)( L)
Donde: e% = Caida de voltaje en porciento z = Impedancia del conductor V f-n = Voltaje de Fase a Neutro 100 = Constante I = Corriente en amperes L = Longitud en metros e % = e % = 0.0126 (0.764)(7630) (100)(15.15)(304) Por lo tanto cumple con la Norma III.- CÁLCULO DE APARTARRAYO Se deberán instalar apartarrayos tipo oxido de zinc tipo transición (RISER POLE). La selección del voltaje máximo de operación continúa MCOV Ventrefase MCOV = ( 3)( factortov) Donde el factor TOV es el factor que considera el aumento de tensión temporal y de acuerdo a la norma ANSI C62.11-1987, se toma como 1.06. 13800v MCOV = = 7. 51KV ( 3)(1.06) El factor de aterrizamiento del sistema FA considera el aumento transitorio de tensión a que se someten las fases no falladas durante una falla a tierra y el cual depende del tipo de aterrizamiento al neutro del sistema. En un sistema con neutro solidamente aterrizado este factor es típicamente entre 1.3 y 1.4. TensionNo minal = ( MCOV)( FA) TensionNomin al = (7.51)(1.4) = 10. 51KV Lo que indica que se deben de seleccionar apartarrayos clase 12 KV. III a).- MARGEN DE PROTECCION El margen de protección se obtiene como:
NBAI MP = 1 *100 2( ) VR + VG en donde: MP = Margen de protección NBAI = Nivel básico de aislamiento al impulso VR = Tensión de descarga residual 80 / 20 µ s (KV), obtenida de la tabla 2.6.7 de la Norma Subterránea para 10 KA de corriente nominal de descarga. VG = Caída de tensión en guías se considera 5.25 KV/m. Para asegurar el margen de protección mínimo de 20% establecido por la norma ANSI-C62.22 se recomienda reducir al mínimo posible la longitud de las guías de conexión e instalar apartarrayos en los puntos abiertos. Para el sistema de 13.8 KV donde el NBAI es de 90 KV, el margen de protección sería: Para el apartarrayo que se está considerando de clase 12 KV, ya que se tiene según la Tabla 2.6.7 un VR (KV cresta) de (30+36)/2 = 33, y un VG de 2.625 considerando que la longitud de la guía (largo del puente que une la Terminal con el apartarrayo) es de 50 cm. 90 MP = 1 *100 = 26.31% 2(33 2.625) + Valor que está dentro de norma. A T E N T A M E N T E ING. SERGIO LUIS CASTRUITA DOMINGUEZ CED.- PROF. 3696891