UNIVERSIDAD AUTNOMA DE NUEVO LEN FACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

Catedrtico: M.C. Obed Renato Jimnez Meza. Subestaciones elctricas

San Nicols de los Garza a 08 de mayo de 2015Objetivo.

El alumno selecciona y dimensiona todos los elementos y diseo de una subestacin de media tensin para electrificacin de alumbrado y fuerza, de acuerdo a los estndares, normatividades y criterios vigentes. Aplica de manera adecuada criterios y normas de diseo para el desarrollo de ingenieras elctricas de una Subestacin de Media tensin.

Introduccin

La subestacin va estar alimentando una pequea empresa que se dedica al reciclado del plstico, esta tiene 5 motores de 15 hp adems del sistema de iluminacin, donde la lmpara es de 150 w esto para 10 lmparas. Vamos a dejar una carga de 10KVA para futuro.

5 motores trifsicos de 15 hp con un factor de potencia de .85 10 lmparas de 150 w con un factor de potencia de 0.88

Red de Fuerza. Los elementos bsicos que componen la red de fuerza en baja tensin son interconexin entre: acometida elctrica,-CCM, CCM alimentacin a motores y CCM-transformador tipo seco este a su vez alimenta a tablero de alumbrado. Cuando falle la energa proporcionado por comisin federal de electricidad entrara una planta generadora de energa.

Hoja de Calculo

Lmparas Wbalastro = 20 % PLamp = (0.2) (150 w) = 30 wILuminario = = = 5.32 Amp

Cada circuito para los interruptores tendr 2 luminarios por lo que:ICircuito = (# Luminarios)(ILuminario ) = 2 L * ICircuito = 10.64 ampSegn la NOM-001SEDE-2012210-19. Conductores. Ampacidad y tamaos mnimos1) Los conductores de los circuitos derivados deben tener una ampacidad no menor que la correspondiente a la carga mxima que ser alimentada. Cuando un circuito derivado suministra cargas continuas o una combinacin de cargas continuas y no-continuas, el tamao mnimo del conductor del circuito derivado, antes de la aplicacin de cualquier factor de ajuste de correccin, deber tener una ampacidad permisible no menor que la carga no continua ms el 125 por ciento de la carga continua.

IConductor = 125% X INom = 1.25 X 10.64 ampIConductor = 13.3 ampEn base de la tabla del factor de correccin por temperatura (FDT)FDT = 0.88

En base a la Tabla 310-15(b)(2)(a) de la NOM-001-SEDE-2012, se determina el factor de correccin de temperatura (FDT).

De acuerdo a la Tabla 310-15(b)(3)(a) de la NOM-001-SEDE-2012, se determina el factor de correccin de agrupamiento (FDA).

Cada circuito para las lmparas va a tener una corriente nominal de 18.89 Amp.Por lo que necesitamos 5 ITM de 20 Amp. Solo para las lmparas. Motores

IMotor = = = 34.54 Amp

Cada motor tendr su propio ITM

Segn la NOM-001SEDE-2012210-19. Conductores. Ampacidad y tamaos mnimos1) Los conductores de los circuitos derivados deben tener una ampacidad no menor que la correspondiente a la carga mxima que ser alimentada. Cuando un circuito derivado suministra cargas continuas o una combinacin de cargas continuas y no-continuas, el tamao mnimo del conductor del circuito derivado, antes de la aplicacin de cualquier factor de ajuste de correccin, deber tener una ampacidad permisible no menor que la carga no continua ms el 125 por ciento de la carga continua.

IConductor = 125% X INom = 1.25 X 34.54 ampIConductor = 43.18 ampEn base de la tabla del factor de correccin por temperatura (FDT)FDT = 0.88

En base a la Tabla 310-15(b)(2)(a) de la NOM-001-SEDE-2012, se determina el factor de correccin de temperatura (FDT).

De acuerdo a la Tabla 310-15(b)(3)(a) de la NOM-001-SEDE-2012, se determina el factor de correccin de agrupamiento (FDA).

Tendremos 5 ITM de 70 Amp trifsicos para los motoresCalculo para el ITM general en el lado de baja tensin.Igeneral = = 10 (18.89 amp.) + 5 (61.34 amp.) = 495.6 amp.Por lo que necesitaremos un interruptor de 500 Amp.

DIAGRAMA UNIFILAR

Cada Fase tiene su apartarrayoPara el transformador de la subestacin (KVA)

Se requiere un transformador tipo costa de 112.5 KVA ya que no hay transformadores de 88.3408 en el mercado.

Corriente para el listn de la cuchilla, lado de alta

= 6 amp

Corriente para el listn de la cuchilla, lado de baja

Conducto 3/0 (225A-90)Del centro de carga a la subestacin son 5m. Se pone 20 m por consideracin.

= 2.96Regulacin de tensin = 100 - x 100%

= 1.34%Calculo de capacidad interruptiva

=

Para el aparta rayo

=7.96 KVASISTEMA DE RED DE TIERRAS

El diseo de un sistema de tierra seguro persigue los dos siguientes objetivos principales que fue en el que nos basamos para nuestra instalacin de dicha subestacin: Proporcionar un medio para llevar las corrientes elctricas a tierra bajo condiciones normales o de falla , sin exceder los lmites operativos de los equipos y procurar dar una continuidad al servicio Asegurarse que las personas que permanezcan o transiten dentro o cerca de las instalaciones de esta subestacin no se vea expuesta a potenciales peligrosos y que puedan sufrir una descarga elctrica de diferente magnitud. Factor ms importante de la resistencia a tierra no es el electrodo en s, sino la resistividad del suelo mismo, por ello es requisito conocerla para calcular y disear la puesta a tierra de sistemas.La resistividad del suelo es la propiedad que tiene ste, para conducir electricidad, es conocida adems como la resistencia especfica del terreno. En su medicin, se promedian los efectos de las diferentes capas que componen el terreno bajo estudio, ya que stos no suelen ser uniformes en cuanto a su composicin, obtenindose lo que se denomina "Resistividad Aparente.La resistividad del terreno se denomina por estos factores:

a) SALES SOLUBLES : La resistividad del suelo es determinada principalmente por su cantidad de electrolitos; esto es, por la cantidad de humedad, minerales y sales disueltas. b) COMPOSICIN DEL TERRENO:La composicin del terreno depende de la naturaleza del mismo. Por ejemplo, el suelo de arcilla normal tiene una resistividad de 40-500 ohm-m por lo que una varilla electrodo enterrada 3 m tendr una resistencia a tierra de 15 a 200 ohms respectivamente. En cambio, la resistividad de un terreno rocoso es de 5000 ohm-m o ms alta, y tratar de conseguir una resistencia a tierra de unos 100 ohm o menos con una sola varilla electrodo es virtualmente imposible. c) ESTRATIGRAFA:El terreno obviamente no es uniforme en sus capas. En los 3 m de longitud de una varilla electrodo tpica, al menos se encuentran dos capas diferentes de suelos. d) GRANULOMETRA:Influye bastante sobre la porosidad y el poder retenedor de humedad y sobre la calidad del contacto con los electrodos aumentando la resistividad con el mayor tamao de los granos de la tierra. Por esta razn la resistividad de la grava es superior a la de la arena y sta es mayor que la arcilla.

e) ESTADO HIGROMTRICO:El contenido de agua y la humedad influyen en forma apreciable. Su valor vara con el clima, poca del ao, profundidad y el nivel fretico. Como ejemplo, la resistividad del suelo se eleva considerablemente cuando el contenido de humedad se reduce a menos del 15% del peso de ste.Pero, un mayor contenido de humedad del 15% mencionado, causa que la resistividad sea prcticamente constante. Puede tenerse el caso de que en tiempo de secas, un terreno llegue a tener tal resistividad que no pueda ser empleado en el sistema de tierras. f) TEMPERATURA:A medida que desciende la temperatura aumenta la resistividad del terreno y ese aumento se nota an ms al llegar a 0 C, hasta el punto que, a medida que es mayor la cantidad de agua en estado de congelacin, se va reduciendo el movimiento de los electrolitos los cuales influyen en la resistividad de la tierra g) COMPACTACIN: La resistividad del terreno disminuye al aumentar la compactacin del mismo. Por ello, se procurar siempre colocar los electrodos en los terrenos ms compactos posibles.

Despus de ver de manera rpida y precisa los factores que influyen la resistividad de la tierra o del terreno veremos sobre la medicin de Resistividad del suelo.MEDICION DE LA RESISTIVIDAD DEL SUELOLa resistividad del terreno se mide fundamentalmente para encontrar la profundidad y grueso de la roca en estudios geofsicos, as como para encontrar los puntos ptimos para localizar la red de tierras de una subestacin. En general, los lugares con resistividad baja tienden a incrementar la corrosin. En este punto es necesario aclarar que la medicin de la resistividad del terreno, no es requisito para hacer una malla de puesta a tierra. Aunque para disear un sistema de tierras de gran tamao, es aconsejable encontrar el rea de ms baja resistividad para lograr la instalacin ms econmica.

MEGGER DE TIERRAS Con este aparato realizamos la medicin de resistividad el cual este consta de 4 terminales.

CALCULOS

Con base a esta ecuacin mostrada anteriormente y la medicin sobre el megger calcularemos la resistividad media o promedio del terreno.La R = 1.8 Como hemos decidido tomar varillas de tres metros con un valor comn y estndar a nivel nacional con base a las especificaciones y recomendaciones de la NOM001 STPS2008.La A = 3 m

Teniendo as obtenido el valor de la resistencia media de nuestro terreno.Haciendo una representacin de nuestra malla de Tierras . 20 M

30 M

Las medidas obtenidas a base de nuestra instalacin de nuestra subestacin y sus componentes que conforman a esta.Se usara lo siguiente 6 conductores de 20 m dando esto una suma de = 120 m 5 conductores de 3 m dando esto una suma de = 150 m Lp= 100 m Lc =270

A base de nuestro esquema anterior de nuestra malla y las medidas asignadas su rea quedara as:

La separacin que usaremos entre los conductores a lo largo de la red D nos basamos en otros proyectos y principalmente en las NOM principalmente en la NOM001 STPS 2008. Donde en un apartado non dice que la separacin debe ser por lo mnimo el doble de la varilla de enterramiento y como la profundidad que le dimos fue de 3 m dando as a la conclusin de :D = 6 m (Separacin entre conductores)El dimetro del conductor que usaremos ser conforme el que especifica la NOM001 STPS 2008.Determinando usar cable de calibre 4/0 AWG con un dimetro de d= 0.013 m

La profundidad de enterramiento h ser tambin conforme a lo establecido a la N0M que va desde los 0.40 m a 0.50 m de enterramiento dejndolo en un valor de: h= 0.5 m Por consiguiente a estos valores determinaremos

SUSTITUYENDO

Despus de estos clculos obtendremos el VOLTAJE TOLERABLE VOLTAJE DE TOQUE:Este voltaje es el tipo de voltaje tolerable que debe resistir cualquier persona que asista a esta subestacin elctrica al momento de hacer contacto o tener un toque con unos de los elementos de dicha subestacin.La ecuacin general para determinar este tipo de voltaje es la siguiente:

Sustitucin:

Obteniendo as una determinacin ms segura para nuestro sistema y con la certeza necesaria que contara con buen nivel de seguridad

CONCLUSIONESSe dise todos los elementos y diseo de una subestacin de media tensin para electrificacin de alumbrado y fuerza, de acuerdo a los estndares, normatividades y criterios vigentes. Aplicando criterios y normas de diseo.As como la memoria de clculos que esta debe de llevar.

BIBLIOGRAFIAhttp://www.ucol.mx/content/cms/13/file/NOM/Nom-001.pdfhttp://books.google.com.mx/books?id=004QQ8n1D3oC&printsec=frontcover&hl=es&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=false