suministro eléctrico y diseño de una cámara de conservación
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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
FACULTAD DE INGENIERA MECNICA Y
ELCTRICA
SUMINISTRO ELCTRICO A UNA PLANTA
PROCESADORA DE FRUTA Y EL DISEO
DE UNA CAMARA DE CONSERVACIN
CURSO:
MAQUINARIA INDUSTRIAL
CATEDRTICO:
ING. AGUIRRE ZAQUINAULA NORMAN
ALUMNOS:
MARTINEZ BONILLA DANIEL
NEZ ROJAS JOHANN GONZALO
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RESUMEN
Actualmente la industria alimenticia va fomentando el desarrollo del pas con el
incremento de las exportaciones de frutas. Tan solo en el ao pasado las exportaciones entre
enero y julio alcanzaron US$ 2,505 millones, lo que signific un incremento de 24.7% respecto al
similar periodo del 2013; ello debido a la mayor demanda internacional de fruta.
En ese sentido, se propone en el presente trabajo desarrollar el suministro de energa
elctrica en una planta procesadora de fruta, analizando las diversas etapas, as como los equipos
que se necesitan, teniendo como objetivo aprovechar como materia prima los mangos, la planta
industrial ser de tamao medio por lo que el anlisis se aplicar para un proceso de 6 toneladas
de fruta aproximadamente.
De acuerdo a los requerimientos actuales en cuanto a conservacin y mantenimiento
ptimo de la materia prima tambin se plantear el diseo de una cmara de refrigeracin para
la conservacin de la fruta antes de ser llevada a su fase final. De los otros equipos se justificar
su seleccin de los existentes en el mercado.
Finalmente se harn clculos de cargas de los equipos y mquinas a utilizar en la planta
procesadora para posteriormente hacer la seleccin de un transformador. Asimismo se incluir
al final algunos planos de distribucin elctrica e iluminacin.
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3
INDICE GENERAL RESUMEN ...................................................................................................................................... 2
ABREVIATURAS .............................................................................................................................. 6
INTRODUCCIN ............................................................................................................................. 7
CAPITULO 1 ................................................................................................................................... 8
1. GENERALIDADES DE LA PLANTA DE PRODUCCIN ............................................................... 8
2. UBICACIN. ........................................................................................................................... 8
2.1 MACROLOCALIZACIN .................................................................................................. 8
2.2 UBICACIN ESPECFICA. ................................................................................................ 8
2.3 UBICACIN EN EL MAPA. .............................................................................................. 9
3. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE PRODUCCIN. .................................................................... 9
3.1 Seleccin y clasificacin de la fruta. ............................................................................ 10
3.2 Escaldado para ablandamiento del mango. ................................................................ 10
3.3 Pelado y despulpado del mango: ................................................................................ 11
3.4 Refinado y Homogenizacin del Producto. ................................................................. 11
3.5 Tratamiento trmico del Producto. ............................................................................ 12
3.6 Tratamientos aditivos y conservantes. ....................................................................... 12
3.7 Pasteurizacin del Producto. ....................................................................................... 13
3.8 Envasado y almacenamiento....................................................................................... 13
4. DIGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO ..................................................................................... 14
5. GENERALIDADES Y SELECCIN DE EQUIPOS ....................................................................... 16
5.1 Seleccin de Bombas: .................................................................................................. 16
Mtodo para la seleccin de bombas: ................................................................................ 17
5.2 Potencia de Las maquinas elctricas con mayor carga dentro del proceso productivo ... 26
6. CLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMARA DE CONSERVACIN DE MANGO ........ 27
7. EXPEDIENTE DEL DISEO DEL SUMINISTRO DE ENERGA PARA LA PLANTA PROCESADORA
DE FRUTA ..................................................................................................................................... 37
I. MEMORIA DESCRIPTIVA ...................................................................................................... 37
1. OBJETO ................................................................................................................................ 37
2. GENERALIDADES .................................................................................................................. 37
2.1 Ubicacin ....................................................................................................................... 37
2.2 Encargados de estudio .................................................................................................. 37
3. CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS ........................................................................................ 37
4. ANTECEDENTES ................................................................................................................... 37
5. SUMINISTRO DE ENERGIA ................................................................................................... 37
6. DEMANDA DE ENERGIA ....................................................................................................... 37
7. ALCANCES DEL PROYECTO................................................................................................... 38
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8. BASES DE CLCULO ............................................................................................................. 38
9. REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO DE LAS ACTIVIDADES ELECTRICAS
................................................................................................................................................. 38
10. DESCRIPCIN DEL PROYECTO ........................................................................................... 39
10.1 PUNTO DE DISEO Y RED PRIMARIA ........................................................................... 39
10.2 DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD (DMS)............................................................. 39
10.2.1 SEALIZACIN Y CODIFICACIN DE ESTRUCTURAS ............................................ 39
10.2.2 CONEXIN CON EL PUNTO DE DISEO ............................................................... 39
II. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE MATERIALES ................................................................... 40
1. OBJETIVO ............................................................................................................................. 40
2. CABLES ................................................................................................................................. 40
2.1 CABLE SUBTERRANEO N2XSY DE MEDIA TENSION ....................................................... 40
2.2 Cinta Sealizador ........................................................................................................... 40
2.3 Terminal de cable .......................................................................................................... 41
2.4 Postes y accesorios de Concreto ................................................................................... 41
2.5 CONDUCTORES Y CABLES .............................................................................................. 44
III. CALCULOS JUSTIFICATIVOS .................................................................................................... 47
1.1 CLCULOS DE REDES ELCTRICAS AEREAS (10,0 KV) .................................................... 47
1.2 CALCULO DE LA CORRIENTE NOMINAL ......................................................................... 50
1.2.1 Clculo del transformador .......................................................................................... 50
1.2.2 Clculo de la corriente nominal ................................................................................. 50
2. CALCULO DE LOS CABLES DE MEDIA TENSION .................................................................... 50
2.1 Corriente aparente a conducir ...................................................................................... 50
2.2 Cada de tensin ............................................................................................................ 51
2.3 Intensidad y tiempo de cortocircuito ............................................................................ 52
3. CALCULOS PARA LA SUBESTACION PROYECTADA ................................................................... 52
3.1 Clculo de la potencia de cortocircuito en barras (Pcc) .................................................... 52
3.2 Clculo de la corriente de cortocircuito en barras (Iccb) .................................................. 53
3.3 Clculo de los cables de puesta atierra ............................................................................. 53
3.3.1 Lado de alta tensin ................................................................................................... 53
3.4 SELECCIN DE FUSIBLES TIPO K ..................................................................................... 53
3.5 SELECCIN DE CONDUCTOR NYY ...................................................................................... 55
3.6 CLCULO DEL INTERRUPTOR TERMOMAGNTICO ........................................................... 56
3.7 CALCULO DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA: ........................................................ 56
3.8 NIVEL DE AISLAMIENTO .................................................................................................... 57
3.9 CALCULO DE VENTILACIN ............................................................................................... 59
3.10 SELECCIN DE TRANSFORMIX ......................................................................................... 60
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4 CONCLUSION DEL PROYECTO .............................................................................................. 61
5 BIBLIOGRAFA ...................................................................................................................... 62
6 LINKOGRAFA ....................................................................................................................... 62
7 ANEXOS ............................................................................................................................... 62
- Artculos pertinentes del reglamento de seguridad y salud en el trabajo de las
actividades Elctrica ............................................................................................................ 62
- Cuadro de cargas a considerar .................................................................................... 62
- Justificacin de clculos de iluminacin de la planta. ................................................. 62
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ABREVIATURAS
metro
2 metro cuadrado
3 metro cbico
4 metro a la cuarta
centmetro
milmetro
2 milimetro cuadrado
pulgada
4 pulgada a la cuarta
Newton
. Newton por metro
kilo Newton
/2 kilo Newton metro cuadrado
kilogramo
gramo
/3 kilogramo metro cbico
/2 kilogramo metro cuadrado
Grados Brix
Grados Celsius
Pascal
Mega Pascal
Giga Pascal
Bar
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INTRODUCCIN
El presente trabajo trata acerca del diseo y suministro de electricidad de una
planta procesadora de fruta y tambin el diseo de una cmara de conservacin; la que
surge de la necesidad de disminuir considerablemente el desperdicio de cierto tipo de
frutas, las que no cumplen con los requerimientos establecidos por las normas estndar
para la exportacin y/o porque no son procesadas a nivel industrial.
En ese sentido, el objetivo principal del trabajo ser instalar de manera eficiente
un proceso adecuado para obtener como producto final diversos tipos y derivados de
frutas; adems se indicarn las diferentes alternativas que se pueden instalar para este
proceso, es decir, las etapas y equipos que pueden ser instalados y beneficios que se
pueden obtener debido a su posible reutilizacin para otras frutas.
Una de las formas para lograr una mayor eficiencia en el proceso y reducir costos
de instalacin es el diseo de algunos de estos equipos que tienen gran relevancia en
cuanto a la conservacin de la fruta y el producto final, por lo que se disear y calcular
la potencia y eficiencia de una cmara de refrigeracin. Adems de eso, se realizar la
seleccin de ciertos elementos del sistema, como por ejemplo bombas, luminarias,
conductores, entre otros.
Como parte final se har una seleccin general de equipos que consuman energa
elctrica para as seleccionar un transformador elevador para que suministre la energa
necesaria a la planta procesadora, asegurando as el abastecimiento continuo y eficiente
en el tiempo en el que la planta estar procesando la materia prima.
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CAPITULO 1
1. GENERALIDADES DE LA PLANTA DE PRODUCCIN
Como toda industria alimenticia, una planta procesadora de frutas, debe
cumplir con la misma normativa para que este calificada para poder funcionar,
cumpliendo los principios bsicos que gobiernan la sanidad e higiene industrial.
Es decir que los equipos y los cuidados que debe tener el personal de planta. Debe
ser de tal forma, que no altere el producto procesado, ya que se est tratando
con un producto alimenticio.
En el caso particular el proceso para hacer nctar de mango ser instalado
en una industria que posee la infraestructura adecuada, por lo que el diseo de
la instalacin industrial no ser tomado en consideracin en la elaboracin del
presente trabajo. Sin embargo, el diseo de planta si ser tomado en
consideracin, por lo que se mostrar un diseo esquemtico de todo este
proceso. Adems deber considerarse que los materiales y las diversas salas de
proceso, deber ser fciles de limpiar y desinfectar, por lo que el
dimensionamiento fsico para cada etapa, debe ser lo suficiente para que se
puedan cumplir con algunas indicaciones que posteriormente mencionaremos.
2. UBICACIN.
2.1 MACROLOCALIZACIN
La localizacin es muy importante dado que su influencia econmica
podra hacer variar el resultado de la evaluacin, comprometiendo en el largo
plazo una inversin en un marco de carcter difcil y costosa alteracin. Por ello
su anlisis debe hacerse en forma integrada con las dems etapas del proyecto.
Al estudiar la localizacin de un proyecto se puede concluir que hay ms de una
solucin factible adecuada, y ms todava cuando el anlisis se realiza a nivel de
pre factibilidad. De igual manera la ptima localizacin para el escenario actual
puede serlo en el futuro. Por lo tanto la seleccin de la ubicacin debe realizarse
teniendo en cuenta su carcter definitivo.
2.2 UBICACIN ESPECFICA.
Despus de haber definido la zona o regin en la cual estar situada la
microempresa, es necesario hace un anlisis para determinar el lugar exacto
donde se construirn las instalaciones fabriles.
Los estudios que se realizaron y se tomaron en cuenta para la seleccin
del lugar fueron:
- Ciudad
- Clima
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- Vas de Comunicacin
- Carreteras
- Aeropuertos
- Hidrologa
- Aguas superficiales.
Como conclusin del estudio se lleg a la conclusin que la localizacin que
ms favorece a la industria es el Valle de Jayanca, Lambayeque, Per. Este
lugar es el que cumple mejor las necesidades en cuanto a fluido elctrico,
clima, acceso, hidrologa, Aguas superficiales, entre otros.
2.3 UBICACIN EN EL MAPA.
- Carretera Fernando Belaunde Terry y Rio Jayanca, en el distrito de Jayanca,
provincia de Lambayeque, regin Lambayeque.
- Coordenadas exactas de la empresa en Google Maps: -6.380537, -
79.814182
- Referencia: Pasando el rio Jayanca, pasando el puente El puente Jayanca
Fuente: Google Maps Foto Satelital
3. DESCRIPCIN DEL PROCESO DE PRODUCCIN.
Para elaborar nctar de mango a nivel industrial es necesario someter a la
fruta a una serie de procesos continuos y secuenciales, los cuales comprenden
desde la misma transportacin y seleccin de fruta hasta la obtencin y
conservacin del producto terminado. Sin embargo alguno de ellos pueden ser
obviados si es que se desea instalar una industria a nivel artesanal as como puede
existir el empleo de otros procesos de una mayor tecnologa. A continuacin se
detalla cada uno de los procesos involucrados en la elaboracin del nctar de
mango en este proyecto.
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3.1 Seleccin y clasificacin de la fruta.
La fruta que va a ser procesada primero tiene que pasar por un proceso
de preseleccin donde se eliminan frutas que no tengan el grado de madurez
adecuado, o que estn daadas, para despus pasar a un proceso de lavado, que
si se trata de grandes industrias se realiza el mtodo de lavado por aspersin
donde se debe considerar temperatura, presin y volumen del agua, pasando a
la fruta por un tnel de lavado.
Sin embargo otro mtodo que tambin es utilizado es el de inmersin,
donde primero se colocan las frutas en un tanque con agua y una solucin
desinfectante mayormente empleadas en su mayora contienen hipoclorito de
sodio (leja) en un tiempo que no debe ser menor a 15 minutos, para despus
pasar a otra tina con agua donde se limpian las frutas removiendo las suciedades
y finalmente pasan a una ltima tinta donde son enjuagadas con agua.
Finalizada la etapa de lavado de la fruta es colocada en una banda
transportadora, para ser seleccionada y clasificada manualmente, retirando
aquella fruta que est verde, sobre madura, defectuosa, con golpes o daada.
Las frutas que no estn semimaduras, y no daadas, pueden ser
almacenadas, ya que el mango posee la facilidad de poder alcanzar un grado de
madurez adecuado, sin la necesidad de estar en el rbol. Estas se pueden
almacenar en un cuarto debidamente refrigerado y para ayudar a la madurez
rpida de la fruta, estas se pueden envolver en fundas plsticas. Una vez que las
frutas estn en madurez pasarn por el proceso de lavado y luego el de seleccin
manual.
3.2 Escaldado para ablandamiento del mango.
El proceso de escaldado consiste en someter la fruta a un calentamiento
correcto y posterior enfriamiento. Se realiza para ablandar un poco la fruta y con
esto aumentar el rendimiento de pulpa; tambin se reduce n poco la carga
microbiana que an permanece sobre ella y tambin se realiza para inactivar
enzimas que producen cambios indeseables de apariencia, color, aroma, sabor en
la pulpa, aunque pueda estar conservada bajo congelacin.
El escaldado se puede efectuar por inmersin de las frutas en una marmita
con agua caliente, o por calentamiento con vapor vivo generado tambin en
marmita. Esta operacin se puede realizar a presin atmosfrica o a sobrepresin
en una autoclave. Con el escaldado en agua caliente se pueden perder jugos y
componentes nutricionales. Bajo vapor puede ser costoso y demorado pero hay
menos prdidas. En autoclave es ms rpido pero costoso.
En todos los casos se producen algunos cambios. Baja significativamente
carga microbiana; el color se hace ms vivo, el aroma y sabor puede variar a un
ligero cocido y la viscosidad de la pulpa puede aumentar. Un escaldado frecuente
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se hace en marmita agregando mnima cantidad de agua, como para generar
vapor y luego se coloca la fruta. Se agita con vigor, tratando de desintegrar las
frutas y volver el producto una especie de sopa. Cuando la mezcla alcanza cerca
de 70 o 75 C se suspende el calentamiento. Normalmente esto sucede en un
tiempo de 3 a 5 minutos, y la temperatura puede llegar a 100 C sin que existan
problemas para la fruta.
3.3 Pelado y despulpado del mango:
Una vez terminado el proceso de escaldado, los mangos son llevados al
lugar de pelado, este procedimiento se lo hace manualmente y se lo realiza sobre
mesas de acero inoxidable, as mismo los utensilios deben ser de este material o
plsticos para evitar una posible contaminacin del fruto.
Para ayudar a un mejor rendimiento de la pulpa, una vez pelados los
mangos, pueden ser cortados en pedazos ms pequeos y se puede separar la
semilla de la pulpa, pero no es estrictamente necesario, ya que una maquina
despulpadora se encarga de separar la pulpa del resto de los residuos.
El despulpado es la operacin en la que se logra la separacin de la pulpa
de los dems residuos como las semillas, cascaras y otros. El principio en que se
basa es el de hacer pasar la pulpa-semilla y otros. El principio en que se basa es el
de hacer pasar la pulpa-semilla a travs de una malla. Esto se logra por el impulso
que comunica a la masa pulpa-semilla, un conjunto de paletas (2 o 4) unidas a un
eje que gira a velocidad fija o variable. La fuerza centrfuga de giro de las paletas
lleva a la masa contra la malla y ah es arrastrada logrando que el fluido pase a
travs de los orificios la malla. La mquina arroja por un orificio los residuos como
semilla, cascaras y otros materiales duros que no pudieron pasar por entre los
orificios de la malla.
Los residuos pueden salir impregnados an de pulpa, por lo que se
acostumbra a repasar estos residuos. Estos se pueden mezclar con un poco de
agua o de la misma pulpa que ya ha salidos, para as incrementar su rendimiento.
Esto se ve cuando el nuevo residuo sale ms seco y se aumenta la cantidad de
pulpa.
Se recomiendo exponer lo menos posible la pulpa al medio ambiente. Esto
se logra si inmediatamente se obtiene la pulpa al medio ambiente. Esto se logra
si inmediatamente se obtiene la pulpa, se cubre, o se la enva por tubera desde
la salida de la despulpadora hasta un tanque de almacenamiento, debido a que
es ms eficiente, ser la opcin que se ha decidido instala en este proceso.
3.4 Refinado y Homogenizacin del Producto.
Del despulpado pasa al proceso de refinado que no es ms que reducir el
tamao de partcula de la pulpa, cuando esta ha sido obtenida anteriormente. El
refinado se puede hacer en la misma despulpadora, solo que se le cambia la malla
por otra de dimetro de orificio ms fino. Generalmente la primera pasada para
el despulpado se realiza con mallas 0.060 y el refinado con 0.045 o menor. La
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malla inicial depende del dimetro de la semilla y el final de la calidad de la finura
que se desee tenga la pulpa.
El homogenizado es otra forma de lograr el refinado de un fluido como la
pulpa. En esta operacin emplean equipos que permitan igualar el tamao de
partcula como el molino coloidal. Esta mquina permite moler el fluido al
pasarlo por entre dos conos metlicos uno de los cuales gira a un elevado nmero
de revoluciones. La distancia entre los molinos es variable, y se ajusta segn el
tamao de partcula que se necesite.
Estos dos procesos presentan una desventaja que es que ambos
presentan una gran aireacin del producto. En ocasiones son obviados para evitar
este problema, o puede ser que se aplique solamente uno de ellos, por lo general
se decide realizar solamente el procedimiento de homogenizacin para el caso
de nctar de mango.
3.5 Tratamiento trmico del Producto.
La finalidad de este es eliminar el oxgeno en exceso que exista en el
producto, por lo que tambin se lo denomina Desairado y existen varios mtodos
para realizarlo.
Uno de ellos consiste en aplicar un calentamiento suave y con esto se
puede disminuir la solubilidad de los gases y extraerlos. Otra forma es aplicar
vaco a una cortina de pulpa. La cortina se logra cuando se deja caer poca pulpa
por las paredes de una marmita o se logra hacer caer una lluvia de pulpa dentro
de un recipiente que se halla a vaco.
Entre ms pronto se efecte el desairado, menores sern los efectos
negativos del oxgeno involucrado en la pulpa. Los efectos son la oxidacin de
compuestos como las vitaminas, formacin de pigmentos que parpadean algunas
pulpas; la formacin de espuma que crea inconvenientes durante las siguientes
operaciones.
Debido a que se cuenta con la generacin de vapor se ha decidido por la
opcin de realizar un breve calentamiento al producto con el fin de realizar este
procedimiento. Como existe la posibilidad que debido a este calentamiento
pierdan aromas y sabores, se puede hacer pasar estos pavores por una columna
de destilacin para recuperarlos e integrarlos al nctar de magno.
3.6 Tratamientos aditivos y conservantes.
A los tratamientos aditivos y conservantes se los conoce como la
estandarizacin del producto, es decir la mezcla de todos los ingredientes para
poder obtener nctar de mango. La estandarizacin involucra los siguientes
pasos:
a) Dilucin de la pulpa.
b) Regulacin de azcar.
c) Regulacin de la acidez.
d) Adicin del estabilizado.
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e) Adicin del conservante.
Resulta muy importante tener en cuenta la siguiente recomendacin
acerca de la formulacin del nctar de mango. Los clculos que se realicen para
la formulacin del nctar, deben hacerse en base al peso de cada uno de los
componentes. En tal sentido el clculo de pulpa y agua se deben expresar en
kilogramos o sus equivalencias.
Todo este procedimiento se lo hace en un tanque mezclador, en el que se
aaden los ingredientes citados y se deja que la mezcla se estabilice, para despus
der bombeada por medio de tuberas de acero inoxidable a la siguiente etapa del
proceso.
3.7 Pasteurizacin del Producto.
Uno de los mtodos ms eficientes para que el nctar mantenga sus
caractersticas organolpticas, fisicoqumicas y microbiolgicas es la
pasteurizacin del mismo, la cual puede realizarse de dos formas, primero se
empaca el nctar y luego se pasteriza, o la segunda en la que el nctar primero
se pasteriza y luego se empaca en caliente. En ambos casos el empaque una vez
cerrado hermticamente, se lleva a refrigeracin.
En el primer caso, una vez el nctar ha sido preparado en el tanque de
mezcla y calentado a cerca de 60 C, se lo lleva directamente al proceso de
llenado. De all es colocado en una marmita o autoclave donde es calentado
durante un tiempo necesario, que depender de varios factores como pH del
nctar, el tamao, forma y posibilidad de agitacin de los recipientes. Por lo
general la temperatura que debe alcanzar la masa de nctar es de 85-88 C.
En el segundo caso, que es el que se va a aplicar, la posibilidad es de
calentar el nctar de manera rpida a cerca de 90 C y luego llenar los envases y
cerrarlos, para luego refrigerarlos durante 1 a 3 minutos. Para este mtodo de
llenado en caliente se pueden emplear envases ms econmicos pero tambin
resistentes al calor, como algunos tipos de plsticos, que tambin ms livianos,
resistentes a golpes, no se corroen, y son pocos reactivos con los nctares.
3.8 Envasado y almacenamiento.
Una vez terminado el proceso de pasteurizacin el nctar inmediatamente
e envasado en caliente en tambores metlicos de 55 galones de capacidad, los
cuales tienen en su interior doble funda de polietileno que son cerradas con
amarras metlicas, este sellado hermtico, favorece a la conservacin del nctar,
mantenindose su aroma, color y sabor. La cantidad de nctar de mango en cada
tambor es de 230 Kg. Los tambores y fundas utilizadas son de tipo y tamao
normalizado.
Despus de haber llenado los tambores metlicos, estos son llevados a un
cuarto debidamente refrigerados para su almacenamiento, no es necesario
temperaturas muy bajas en estas cmaras de refrigeracin, pero estas favorecen
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a la conservacin del nctar. La temperatura no debe ser mayor a 5 C en cuarto
de almacenamiento del producto terminado.
Si se cumplen todos los cuidados que se ha indicado en todos los procesos
hasta el almacenamiento en condiciones refrigeradas, el producto final se puede
conservar por un largo periodo de tiempo, y puede ser apto para el consumo
humano hasta un lapso de dos aos, aunque no se espera que el producto
terminado dure ese tiempo en la bodega, que en este caso es el cuarto de
refrigeracin.
4. DIGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO Como para todo proceso industrial, para la industrializacin del nctar de
mango se debe aplicar una serie de pasos o etapas en un orden determinado para
realizar el proceso de manera ms eficiente, y al mismo tiempo, que sea lo ms
simple, utilizando una tecnologa adecuada para que se cumplan estas
condiciones, para que pueda ofrecer las mejores garantas de conservacin de las
caractersticas organolpticas y bio alimentarias que debe tener un nctar.
Debido a que anteriormente se han presentado diversas alternativas para
procesar nctar de mago, se han seleccionado los procesos que puedan cumplir
los requerimientos de calidad para el producto final pueda ser competitivo en el
mercado nacional, y a la vez que tambin cumpla con los requerimientos para
poder ser exportado.
A continuacin, se mostrar las diversas etapas secuenciales debidamente
controladas, que debe pasar la materia prima, para obtener como producto final,
nctar de mango, esto se muestra en la siguiente figura.
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Flujograma del proceso de produccin de la procesadora de frutas Mango
RECEPCION DE LA MATERIA PRIMA
LAVADO
SELECCION
ESCALDADO
PELADO
DESPULPADO
HOMOGENIZACIN
DESAIRADO
ESTANDARIZACIN
PASTEURIZACIN
ENVASADO
REFRIGERADO Y
ALMACENADO
Cscaras
Jugo + Pulpa
Jugo
PESADO
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5. GENERALIDADES Y SELECCIN DE EQUIPOS Una vez que se ha definido el proceso para elaborar el nctar de mango,
es necesario indicar lo equipos, mquinas y accesorios que se necesitaran para
llevar a cabo la instalacin del proceso. Para esto se deben analizar los beneficios
de los mismos, que provean la mejor calidad para el producto terminado,
analizando las ventajas que pueden tener el uso o seleccin de los mismos.
Como toda planta industrial, adems de la maquinaria, existen otros
componentes que se necesitan instalar para que la industria procesadora de
nctar de mango pueda funcionar, estos son los accesorios, tales como tuberas,
valvular, mesas, cmara de conservacin, bombas, entre otros, que sern
analizados en este captulo, indicando las caractersticas tcnicas que se necesitan
de los mismos para este caso particular.
5.1 Seleccin de Bombas:
Las bombas son equipos muy necesarios para la transportacin de fluidos
a travs de tuberas. En este caso, el nctar de mango es el fluido, por lo que se
necesitar bombas para que el mismo pase de una etapa a la otra. Debido a que
el fluido es un producto alimenticio, tanto las bombas como los dems accesorios
y equipos, no deben contaminar el mismo, por esta razn las bombas que sern
usadas se denominaran bombas sanitarias, que funcionan igual que las bombas
normales, con la diferencia que estn hechas de materiales no corrosivos.
Para poder seleccionar las bombas para este proceso, es necesario saber
los requerimientos de los mismos, es decir los caudales que se necesitaran. Como
existen varias etapas en el proceso que van a utilizar bombas, se necesitara saber
cules son las condiciones de trabajo. Y en qu etapa del proceso van a ser
necesarias, para esto se va a describir todas las bombas que van a ser usadas en
nuestro proceso.
- La Primera Bomba (B1): Es aquella que va a ser instalada despus de que se
extraiga la pulpa de mango, es decir, la pulpa de mango va a salir por una
tubera de la despulpadora, y ser almacenada en un pequeo tanque
cubierto. Del mismo tanque se transportara por medio de tuberas hacia un
tanque ms grande a donde se harn los respectivos controles de calidad,
para esto se necesitara esta bomba.
- La segunda Bomba (B2): Se utilizara para bombear la pulpa de mango hacia el
molino coloidal, que es donde se realizar la homogenizacin del producto, para
que despus sea almacenada en otro reservorio para su respectivo control de
calidad.
- La Tercera Bomba (B3): Se usar para transportar la pulpa de mango ya
homogenizada, almacenada en el tanque, hacia una marmita que ser necesaria
para el proceso de desairado.
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- La Cuarta Bomba (B4): Ser utilizada para llevar la pulpa de mango, ya desairada,
hacia el tanque mezclador, donde se llevar efecto la etapa de estandarizacin
del producto. Esta bomba se la usa para que el nctar de mango sea transportado
de manera ms rpida hacia el tanque mezclador, pero cabe recalcar, que no es
estrictamente necesaria, debido a que el fluido puede llegar hacia el tanque,
aunque con menor velocidad, por el efecto de la gravedad.
- La quinta Bomba (B5): Esta bomba es la que se necesita para transportar el agua
potabilizada hacia el tanque mezclador.
- La sexta Bomba (B6): Ser usada para transportar el nctar de mango hacia el
proceso de pasteurizacin, y de ah, a su posterior envasado. Esta bomba no ser
calculada debido a que depende de las dimensiones y ubicacin del pasteurizador,
y por lo general este tipo de equipos indican qu bomba se debe usar, es decir de
acuerdo a su capacidad. Adems este equipo debe ser ubicado muy cerca del
tanque mezclador para evitar mayores prdidas en las tuberas.
Una vez que se conocen las diversas aplicaciones de las bombas en nuestro
proceso, a continuacin se indicar el mtodo a seguir para la seleccin de las mismas.
Mtodo para la seleccin de bombas:
Para poder seleccionar las bombas lo primero que debe realizare es determinar
las caractersticas del fluido, y debido a parmetros de calidad, la densidad de la pulpa
homogenizada ser de 1050 Kg/m3 y la viscosidad dinmica () igual a 1.12x10-3 N.s/m2.
Paso 01: Se debe indicar la longitud de tubera, dimetro y material de la misma a la
entrada y salida de la bomba; tipos de vlvulas; accesorios usados. Las condiciones de
flujo de entrada y salida, presiones de entrada y salida y diferencia de altura. Los
subndices 1indican las condiciones de entrada y los subndices 2 corresponden a los de
salida.
Paso 02: Para determinar las prdidas debido a vlvulas y accesorios se debe ver el valor
de las mismas en la tabla 9, y para ver el valor de las prdidas debido a las condiciones de
entrada y salida del flujo, de debe de ver de las mismas en la figuras 4.1y 4.2
respectivamente.
Paso 03: Se estima un coeficiente de friccin f = 0.02; que normalmente es un valor
adecuado para el clculo inicial. Teniendo todos los datos, se proceder a introducirlos
en la ecuacin 4.1donde KL son las prdidas registradas en todo el tramo calculado, V la
velocidad del fluidos en la tubera, L la longitud total de tubera y g la gravedad.
1
+
12
2+ 1 + =
2
+
22
2+ 2 +
2
2+
2
2 E.C 5.1
-
18
Paso 04: Esta ecuacin se debe expresar en trminos del caudal, para que pueda ser
usado este en las unidades de m3/hora, la ecuacin 4.1quedar expresada de la siguiente
forma.
= + (2
36002)
Paso 05: Con esto se traza la curva del sistema y se los intercepta con las diversas curvas
de cargas que nos da el proveedor (ANEXO 7), y determinamos el punto de operacin de
la bomba, que nos da el caudal y el cabezal dinmico Hp.
Paso 06: Con el caudal determinamos la velocidad del flujo en los diversos tramos de
tubera, con estas velocidades podemos determinar el valor real del coeficiente de
friccin primero midiendo la rugosidad relativa (/) en la figura 4.3 y despus
determinando el nmero de Reynolds (ecuacin 4.2), se ubica en el diagrama de Moody
(Figura 4.4) y determinamos el valor de la rugosidad f.
=
EC 5.2
Donde:
= (
3)
= (
)
= () = (. /2)
Paso 07: Repetir los pasos 4, 5 y 6 y corregir el punto de operacin de la bomba. Cabe
recalcar que este corresponde a un mtodo de iteracin y que el error ir disminuyendo
a mayor nmero de iteraciones, sin embargo a la segunda iteracin se podr uno dar
cuenta que los valores no cambian mucho, por lo que con dos iteraciones se estima un
valor con muy buena exactitud como respuesta.
-
19
TABLA I: COEFICIENTES DE PERDIDA (KL) PARA COMPONENTES DE TUBERA
COMPONENTES CLASES KL TUBOS ACODADOS Regular de 90, embridado.
Regulas de 90, roscado. De 90 de gran radio, roscado. De 90 de gran radio, embridado.
0.3 1.5 0.2 0.7
CODOS DE 180 Codos de 180, embridado. Codos de 180, roscado.
0.2 1.5
CONEXIONES EN T Flujo de lnea, embridado. Flujo de lnea, roscado.
0.2 0.9
UNION ROSCADA Unin roscada. 0.08
VALVULAS Esfrica totalmente abierta. Angular totalmente abierta. De compuerta totalmente abierta. De compuerta, cerrada. De compuerta, cerrada. De compuerta, cerrada.
10 2
0.15 0.26 2.1 17
Figura 5.1: Condiciones de flujo de entrada.
-
20
Figura 5.2 Condiciones de flujo de salida.
-
21
Figura 5.3 Rugosidad relativa para tuberas.
-
22
Figura 5.4 Diagrama de MOODY
Figura 5.5 CURBAS DE BOMBAS DEL GRUPO 4SH A 1750 RPM
-
23
Para seleccionar cada bomba, hay que determinar la ecuacin del sistema e
interceptarla con la curva de carga que nos da el fabricante, que en el caso particular es
G&L PUMPS, por lo que se mostrar los clculos usados para la seleccin de cada una
de ellas.
BOMBA 01:
1 = (0.0381 ) 1 = 2 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 2 2 = 4900
2=((1.5x3) + 1 + 0.15) 2 = 0 1 = 0.5 2 = 1
Vlvula 1 y 2 Tipo compuerta, completamente abierta.
Entrad de flujo (1) tipo Reentrante, Salida de flujo (2) tipo de borde ahusado 3 codos
despus de la bomba.
Reemplazando los datos en la ecuacin (5.1) el trmino de las prdidas va a dividirse en
dos partes ya que el dimetro de la tubera a la entrada y salida de la bomba no es el
mismo, siendo los subndices a y d correspondientes a la velocidad del fluido a la entrada
y salida de la bomba respectivamente:
= 0.5 0.5 +0.022
0.038119.6
2 +0.022
0.063519.6
2 +(0.95)
19.6
2 +5.65
19.6
2
= 0.10202 + 0.3204
2
= 8.52261032
Con esta ecuacin del sistema buscamos el grupo e curvas de cargas. En el anexo 7, ms
idneas para este caso, y notamos que son las del grupo 4SH a 1750 RPM, este grupo de
curvas la podemos apreciar en la figura 5.5, despus interceptamos con una de ellas,
buscando el punto de operacin ms eficiente. De esta intercepcin el punto de
operacin es a un caudal de 16 m3/h con bomba J del grupo 4SH.
Con este caudal se corrige el factor de prdidas por friccin ya para el tramo de dimetro
de 1 tenemos un fa = 0.019, y para el dimetro de 2 tenemos un fd = 0.018. Con
esto corregimos la ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:
= 0.05092 + 0.3188
2
= 8.35061032
Con esta ltima ecuacin volveremos a la figura 5.5 y la bomba seleccionada
primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error del
2%. Por lo que la bomba 01 ser la 4SH-J a 1750 RPM.
BOMBA 02:
1 = (0.0381 ) 1 = 2 1 = 4900 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 3.3 2 = 0 ()
2=((1.5x2) + 0.15) 2 = 1 = 1 2 = 1.2
-
24
Vlvulas 1 y 2 Tipo compuerta, completamente abierta.
Entrada de flujo (1) tipo Reentrante, 2 codos despus de la bomba.
De la ecuacin 4.1 tenemos lo siguiente:
= 0.5 +
2
2+ 0.2 +
0.022
0.038119.6
2 +0.023.3
0.063519.6
2 +(0.95)
19.6
2 +3.15
19.6
2
= 03 + 8.09221032
Repitiendo lo hecho para la bomba anterior, las bombas siguen siendo las del grupo 4SH,
y en este caso la seleccionada es la 4SH-H a 1750 rpm con un punto de operacin de un
caudal de 17 m3/h.
Corrigiendo el factor de prdidas tenemos fa = 0.019, y fd = 0.018. Con esto corregimos la
ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:
= 03 + 7.91032
Con esta ltima ecuacin volveremos a la figura 5.5 y la bomba seleccionada
primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error del
3%. Por lo que la bomba 2 ser la 4SH-H a 1750 RPM.
BOMBA 03:
1 = (0.0381 ) 1 = 0.5 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 10.3 2 = 0 ()
2=((1.5x2)+1 + 0.15) 2 = 1 = 1.5 2 = 1.2
Vlvulas 1 y 2 Tipo compuerta, completamente abierta.
Entrada de flujo (1) tipo Reentrante, salida de flujo (2) tipo de borde ahusado 3 codos
despus de la bomba.
De la ecuacin 5.1 tenemos lo siguiente:
= 0.3 +
2
2+ 0.2 +
0.022
0.038119.6
2 +0.0210.3
0.063519.6
2 +(0.95)
19.6
2 +5.65
19.6
2
= 03 + 7.558251032
Debido a que se quiere que la aireacin del nctar de mango sea ms rpida, se elegir
una bomba que funcione a un punto de operacin de mayor caudal, y ser del grupo 4SH,
y en este caso la seleccin es la 4SH-E a 1750 RPM con un punto de operacin de un
caudal de 23 m3/h.
Corrigiendo el factor de prdidas tenemos fa = 0.02 y fd = 0.018. Con esto corregimos la
ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:
= 03 + 7.43131032
-
25
Con esta ltima ecuacin volveremos a la figura 5.5 y la bomba seleccionada
primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error del
6%. Por lo que la bomba 03 serpa la 4SH-E a 1750 RPM.
BOMBA 04:
1 = (0.0381 ) 1 = 0.8 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 2 0.5 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 2.6 2 = 0 ()
2= 1.5+1+0.15*2 2 = 1 = 1.5 2 = 1.2
2 Vlvulas 1 y 2, tipo compuerta, completamente abierta.
Entrada de flujo (1) tipo de borde ahusado, salida de flujo (2) tipo de borde ahusado.
1 codo antes de la bomba, 1 codo despus de la bomba.
De la ecuacin 5.1 tenemos lo siguiente:
= 0.6 +
2
2+
0.021.3
0.038119.6
2 +0.022.6
0.063519.6
2 +(2.3)
19.6
2 +2.8
19.6
2
= 06 + 0.010852
La bomba adecuada para satisfacer esta demanda pertenece al grupo 4SH, y este caso la
seleccionada es la 2SH-A a 1750 RPM con un punto de operacin de un caudal de 26.5
m3/h.
Corrigiendo el factor de prdidas tenemos fa = 0.02 y fd = 0.0185. Con esto corregimos la
ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:
= 06 + 0.01082 2
Con esta ltima ecuacin volveremos a la figura 5.5 y la bomba seleccionada
primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error
menor al 0.1 %. Por lo que la bomba 4 ser la 4SH-A a 1750 RPM.
BOMBA 05:
1 = (0.0381 ) 1 = 0.5 1 = 0 () 1 = 0 1 = (0.15 + 0.8) 2 = 0.0635 2 = 10.3 2 = 0 () 2= 1.5x3+1+0.15 2 = 1 = 1.5 2 = 1.2
Vlvulas 1 y 2 tipo compuerta, completamente abierta.
Entrada de flujo (1) tipo reentrante, Salida de flujo (2) tipo de borde ahusado 3 codos
despus de la bomba.
De a ecuacin 5.1 tenemos lo siguiente:
= 0.3 +
2
2+
0.020.5
0.038119.6
2 +0.0210.3
0.063519.6
2 +(0.95)
19.6
2 +5.65
19.6
2
-
26
= 03 + 7.558251032
El flujo de agua proviene de un proceso donde se ha logrado que sea apta para el
consumo, y despus ser llevada a un reservorio donde antes de ser bombeada hacia el
tanque mezclador, tiene que haber un control de calidad de la misma, la bomba 4 ser
usada para llevar el agua desde la etapa de control de calidad de la misma hacia el tanque
mezclador, y con el procedimiento para su seleccin indica que ser el grupo 4SH, y en
este caso la seleccionada es la 4SH-E a 1750 RPM con un punto de operacin de un caudal
de 23 m3/h.
Corrigiendo el factor de prdidas tenemos fa = 0.02 y fd = 0.018. Con esto corregimos la
ecuacin del sistema y tenemos lo siguiente:
= 03 + 7.43131032
Con esta ltima ecuacin volveremos a la figura 5.5 y la bomba seleccionada
primeramente sigue siendo la adecuada al mismo punto de operacin con un error del
6%. Por lo que la bomba 05 ser la 4SH-E a 1750 RPM.
En la tabla I se resume los clculos obtenidos para la seleccin de bombas para los
diferentes procesos, incluyndose otros parmetros caractersticos que nos da el
proveedor de estos equipos.
TABLA I
CARACTERISTICAS DE LAS BOMBAS PARA EL PROCESO
DENOMINACIN
MODELO
RPM
CAUDAL DE OPERACIN
POTENCIA DEL MOTOR
BOMBA 01 4SH J 1750
BOMBA 02 4SH H 1750
BOMBA 03 4SH E 1750
BOMBA 04 4SH A 1750 .
BOMBA 05 4SH - E 1750
5.2 Potencia de Las maquinas elctricas con mayor carga dentro del proceso productivo
TABLA II
DESPULPADORA MOTOR 3 HP A 3500 RPM TRIFSICO WEST
TANQUE MEZCLADOR MOTOR AGITADOR BAUNER DE 2.2 KW A 1730 RPM TRIFSICO DE 60HZ
MOLINO PARA REFINADO (HOMOGENIZACIN) MOTOR ELECTRICO BLINDADO 15 HP, 220/380 V A 50 Hz
LAVADORA DE MANGOS MOTOR 0.5 HP
-
27
6. CLCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CAMARA DE CONSERVACIN
DE MANGO
TABLA III Datos Tcnicos Recomendados Para Cultivos
Temperatura de cultivo
28 32 C
Altitud
0 600 msnm
Precipitaciones
130 250 3 por ao
Suelos
Francos, profundos, buen drenaje y
abundante materia. TABLA IV Propiedades del Mango
Punto de congelacin alto
-0.9 C -30.3 F
Vida aproximada de almacenamiento
2 3 semanas
Contenido de agua
81.7%
Calor especifico
0.85 (BTU/lb. F)
Temperatura de almacenamiento
55 F
Humedad relativa de almacenamiento
85 90 %
Calor especfico sobre el punto de congelamiento
0.85 (BTU/lb. F)
Calor especfico bajo el punto de congelamiento
0.44 (BTU/lb. F)
Calor latente
117 BTU/lb.
1. Fuente Tabla I: Propiedades trmicas de algunos alimentos. De ASHRAE, 1971 Y U.S.DA. HANDBOOK.
2. Fuente Tabla II: Condiciones ptimas para el almacenamiento en frio de alimentos. (De ASHRAE, 1971 Y U.S.D.A.
HANDBLOK)
1. Determinacin de las Dimensiones de la Cmara
El tamao de la Cmara de Conservacin se realizara basndonos en la capacidad que
queremos que tenga, en este caso sera de 5 toneladas.
Los mangos se almacenaran en paletas.
Segn paleta estndar 1.2 x 1, se acondiciona por las medidas de las cajas entonces seria
1.2 m x 0.9 m.
-
28
Datos de la caja:
Largo: 0.45 m
Ancho: 0.3 m
Alto: 0.102 m
Caja vaca: 0.25 kg
Peso carga: 4.5 kg
Peso bruto: 4.75 kg
8 cajas base de la paleta
Cantidad alto= (2.26 0.15)/ 0.102 = 20.68 = 20 cajas aprox.
Cantidad cajas paleta = 20 x 8 = 160 cajas por paleta
Comprobando peso = 160 cajas x 4.75 Kg = 760 kg (menor que 1500 Kg)
Entonces las dimensiones de la Cmara de Conservacin son las siguientes:
8.4m x 10m x 3m
-
29
2. Materiales de construccin
- Espuma de Polietileno. - La humedad relativa de diseo de la cmara es 95%.
La nica puerta tiene 2,4 m x 2,4 m. No se dispone de cortina de aire ni cortinas tipo cintas de plstico. La temperatura del medio exterior est a 29C y 70% de humedad relativa. La puerta permanece abierta 12% del tiempo desde las 07:00 A.M. hasta las 06:00 P.M, y se cierra desde las 06:00 P.M. hasta las 07:00 A.M. Durante las horas de trabajo en el da el nmero de operarios en la cmara es 2, y se tiene 800 watts de luces encendidas. Un montacargas elctrico aporta 5 KW de calor en la cmara para el 30% de las horas de trabajo en el da. La temperatura del piso es de 15C. 3. Seleccin del aislamiento
El aislamiento tendr los siguientes espesores:
Las paredes y techo tienen 125 mm de espuma de polietileno como aislante (K =0,028
W/m C) mientras que slo se dispone de 50 mm del mismo aislante en el piso bajo 75
mm de concreto (K= 0,90 W/m C).
4. Calculo de la carga frigorfica
Los datos necesarios para el clculo de la cmara de conservacin son los siguientes
TABLA V - Datos para el clculo de la carga frigorfica
Temperatura exterior promedio ( )
29 C
84.2 F
Temperatura de almacenamiento ( )
13 C
55.4 F
Temperatura inicial de la fruta ( )
13 C
55.4 F
Temperatura de bulbo hmedo ( )
10.83 C
51.5 F
Humedad relativa de almacenamiento ( )
95 %
95 %
Humedad relativa del medio ( )
70 %
70 %
Calor de respiracin del mango ( Ir )
2440 kcal/TM/da
8800 BTU/TM/da
Calor especifico del mango (C)
15.96 kcal/kg/C
0.85 BTU/lb/F
Calor latente del mango ( )
64.98 kcal/kg
117 BTU/lb
La carga frigorfica ser igual a la suma del calor producido por:
-
30
PASO 1: Carga del producto (Qp)
Debido a que la temperatura a la que se encuentra el mango (temperatura
ambiente 29C), no difiere demasiado de la temperatura que se desea tener en la
cmara de conservacin (13C), se asume que el mango ingresa a la temperatura
de 13C.
Sin embargo el mango presenta respiracin durante su almacenamiento
refrigerado, as la carga del producto estara dada solamente por el calor de
respiracin.
Qp
= Qrespiracin
= 5 toneladas x 2440 kcal/ton/da x 1dia/24hor
Qp
= 508,3 kcal/h
Qp
= 0.591kW
PASO 2: Transmisin de calor por las paredes, techo y piso (Qt)
Techo (Qc)
Qc = Uc Ac (Te - Ti)
Dado que el techo est expuesta directamente a la luz solar, se toma la temperatura
externa como
Te = 29 + 12 = 41 C
Para el aire interno y externo de la cmara se asume que ambos coeficientes de
conveccin corresponden al caso Natural siendo de 6,5 W/m2 C 1
=
1
+
11
+ 1
= Coeficiente global de transferencia de calor (W/m2
C)
= Coeficiente convectivo externo de transferencia de calor (W/m2
C)
1 = Espesor del aislante (m)
1 = Conductividad trmica del aislante (W/m
C)
1
=
0.125
0.028 +
2
6.5
Uc = 0,210 W/m
2 C
-
31
Ac = 8,4 x 10 = 84 m
2
Qc = 0.210 x 84 x (41 - 13)
Qc = 493.92 W
Qc = 0.494 kW
Paredes (Q
w)
Q
w = U
w A
w (T
e - T
i)
Uw
= 0,210 W/m2
C es el mismo que se calcul para el techo
Para las dos paredes expuestas a la luz solar, Te
= 41 C
Aw
= 3 x 8,4 + 3 x 10 = 55.2 m2
Q
w = 0.210 x 55.2 x (41 13)
Q
w = 324.576 W
Q
wa = 0.325 kW
Para las otras dos paredes, T
e = 29 C
Aw
= 3 x 8,4 + 3 x 10 = 55.2 m2
Qw
= 0.210 x 55.2 x (29 13)
Qw
= 185.47 W
Qwb
= 0.186 kW
Qw
= Qwa
+ Qwb
Qw
= 0.325 + 0.186
Qw
= 0.511 kW
-
32
Piso (Qfl)
Q
fl = U
fl A
fl (T
fl - T
i)
1
=
1
1 +
2
2 +
1
1
=
0.05
0.028 +
0.075
0.9 +
1
6.5
Ufl
= 0,494 W/m2
C
Afl
= 8.4 x 10 = 84 m2
Q
fl = 0,494 x 84 x (15 13)
Qfl
= 82.99 W
Qfl
= 0.083 kW
La carga total a travs de las paredes, techo y piso ser:
Adicionando un 30% de tolerancia para el llenado trmico (Imprevistos):
Qt = (0.494 + 0.511 + 0.083) x 1,3
Qt = 1.5 kW
PASO 3: Carga de calor por intercambio de Aire (Qi)
=
2 v (he hs) F
Determinacin de hs (Aire interno):
Utilizando la Carta Psicomtrica, aire a 0 C con un 95% de humedad relativa tiene W = 0,037 kg agua/kg aire seco T = 0 C y W = 0,037 kg agua/kg aire seco, se obtiene: hs 110 kJ/kg aire
Determinacin de he (Aire Externo):
Utilizando la Carta Psicomtrica, con temperatura externa del aire a 29 C y con un 70% de humedad relativa se obtiene W = 0,0132 kg/kg aire seco. T = 24 C y W = 0,0132 kg agua/kg aire seco, se obtiene: he 158 kJ/kg
-
33
Determinacin de Ap:
Ap = 2,4 x 2,4 = 5,76 m
Determinacin de F:
La puerta permanece abierta 12% del tiempo que la puerta est abierta durante
todo el da.
F = 0.12 x 11/24
F = 0.055
Determinacin de s
T = 0 C se tiene s = 1,29 kg/m
3
Determinacin de e (aire externo):
Utilizando la Carta Psicomtrica, con temperatura externa del aire a 29 C y con un 70% de humedad relativa se obtienen:
W = 0,0132 kg/kg aire seco.
V = 0,859 m3/kg aire seco
As, para calcular la densidad del aire hmedo se procede como sigue:
e = (1 + 0,0132) / 0,859
e = 1,18 kg/m3
Determinacin de v:
v = 5.91 ( ( 1)
1+ 0.33)0.5
h = 2,4 m
S = e
s = 1.18/1.29 = 0.915
v = 5.91 ( 2.4 ( 10.915)
1+ 0.9150.33)0.5 = 0.97 m/s
Finalmente,
Qi = 5,76 / 2 x 0,97 x 1,29 x (158 110) x 0,12 x 11/24
Qi = 9,51 kW
PASO 4: Luces (Ql)
-
34
800 W de luces estn encendidas durante 11 horas de las 24 horas de operacin.
Entonces:
Q1 = 800 x 11 / 24
Q1 = 367 W
Q1 = 0.367 kW
PASO 5: Hombres trabajando (Qpe)
Se considera que la carga de los operarios es de 350 W/persona en promedio.
Los operarios trabajan 11 horas de las 24 correspondientes al ciclo de operacin.
Qpe = 350 x 2 x 11 / 24
Qpe = 321 W
Qpe= 0,321 kW
PASO 6: Dispositivos mecnicos (Qm)
El montacargas de 5 kW aporta calor para el 30% de las 11 horas de trabajo en el da.
Qm = 5000 x 0,3 x 11 / 24
Qm = 688 W
Qm = 0,688 kW
Paso 7: Descongelacin
Aumenta la carga en un factor de 48/47
PASO 8: Resumen
Producto (Calor de respiracin) Qp
= 0.591kW
Transmisin paredes, techo y piso Qt = 1.5 kW
Intercambiadores de aire Qi = 9,51 kW
Luces Q1 = 0.367 kW
Operarios Qpe= 0,321 kW
Dispositivos mecnicos Qm = 0,688 kW
Total 13 kW x 48/47
= 13.3 kW
-
35
Conclusin: La carga de calor de diseo ser entonces 14 kW
12037.9 kcal/hr
5. Seleccin del Refrigerante
El refrigerante HCF 134a tiene una temperatura critica que es igual a 101.08 C, superior
a la temperatura de condensacin y de la misma forma la temperatura de evaporacin
es mayor a la de ebullicin del refrigerante (-26.6 C) a la presin atmosfrica.
El refrigerante 134a es el ms comercial y no daa la capa de ozono.
Entonces el refrigerante a ser seleccionado es el HCF 134a.
6. Calculo del ciclo de refrigeracin
6.1 Determinacin de la temperatura de condensacin
Para determinar la temperatura de condensacin se partir del dato conocido de la
temperatura ambiente, entonces para condensadores enfriados por aire, la temperatura
de condensacin tendr un T mayor a la temperatura media en el rango de 10 15 C.
= + T
= 45 C
6.2 Determinacin de la temperatura de evaporacin
En este caso con una humedad relativa de 85 % para evaporadores de tubos con aletas,
la diferencia de temperatura recomendada vara entre 7 y 8 C.
= - T
= 13C 8C
= 5C
-
36
Entonces la potencia del compresor seria de 4 kW.
-
37
7. EXPEDIENTE DEL DISEO DEL SUMINISTRO DE ENERGA PARA
LA PLANTA PROCESADORA DE FRUTA
PLANTA PROCESADORA DE FRUTA JAYANCA LAMBAYEQUE PER
SISTEMA DE UTILIZACIN EN MEDIA TENSIN (10 KV)
I. MEMORIA DESCRIPTIVA
1. OBJETO El presente estudio se refiere al Sistema de Utilizacin en Media Tensin, 10 KV,
para una planta procesadora de fruta y una cmara de conservacin.
2. GENERALIDADES
2.1 Ubicacin El predio para el cual se desarrolla el presente proyecto est ubicado en Jayanca,
Lambayeque - Per.
2.2 Encargados de estudio
Martinez Bonilla Daniel
Nez Rojas Johann Gonzalo
3. CARACTERISTICAS GEOGRAFICAS Jayanca se encuentra en la costa del Per, siendo sus caractersticas las tpicas
de esta zona, es decir clido y hmedo, con una temperatura promedio de 22C.
4. ANTECEDENTES En el predio en el que se levantar la planta procesadora de fruta tiene una
ubicacin privilegiada en cuanto a recursos ecolgicos y principalmente para el
suministro de energa por su cercana a las lneas de transmisin de media y alta tensin.
5. SUMINISTRO DE ENERGIA Mediante carta No. D-177-200 de marzo del 2015, sustentada por el Informe
Tcnico No. D-068-2015, Electronorte S.A ha fijado el punto de diseo en la barra en 10
KV de una futura subestacin a construirse en el predio del cliente, para lo cual la planta
procesadora de fruta ceder en servidumbre un rea dentro de su predio para que
ELECTRONORTE SA equipe su propia subestacin.
6. DEMANDA DE ENERGIA La mxima demanda de energa de la planta procesadora de fruta ser de 34
KW, tal como se muestra en el cuadro siguiente:
-
38
7. ALCANCES DEL PROYECTO El presente proyecto comprende el diseo de la subestacin particular de una
planta procesadora de fruta, desde el punto de diseo conformado por una celda de
salida de la subestacin de ELECTRONORTE SA, ubicada en el primer stano del edificio
de la planta procesadora y contigua a la subestacin particular materia del presente
proyecto.
8. BASES DE CLCULO Para la seleccin y dimensionamiento de los equipos y materiales especificados
en el presente proyecto, se ha considerado lo siguiente:
a. Cada de tensin mxima permisible : 5%
b. Tensin nominal (KV) : 10
c. Potencia del transformador : 50 KVA
d. Mxima demanda : 42.5 KW
NORMAS Y CODIGOS CONSIDERADOS
- Ley de Concesiones Elctricas N 25844 y su Reglamento
- Norma Tcnica de Calidad de los Servicios Elctricos.
- Cdigo Nacional de Electricidad Suministro.
- Norma DGE Terminologa en Electricidad y Smbolos grficos en
Electricidad.
- Reglamento Nacional de Edificaciones.
- Ley de Proteccin del Medio Ambiente y Proteccin del Patrimonio.
- Sistema Internacional de Medidas.
- Norma DGE de Alumbrado Pblico.
- Cdigo Nacional de Electricidad - Sistema de Utilizacin
- Lista de equipos y Materiales Tcnicamente estandarizados por
Electronorte S.A.
- Disposiciones tcnicas de ELECTRONORTE S.A.
- Normas vigentes del Ministerio de Energa y Minas.
As mismo se deber cumplir con todo lo relacionado al Reglamento de
Seguridad y Salud en el Trabajo de las Actividades Elctricas aprobado segn R.M. N
161-2007-MEM/DM de fecha 13 de Abril del 2007.
Adems de lo anteriormente mencionado, se ha tenido en cuenta lo que para el
caso dispone la Ley de Concesiones Elctricas y su Reglamento, el Cdigo Nacional de
Electricidad, tomo IV, y la Norma de procedimientos para la elaboracin de proyectos
y ejecucin de obras en sistemas de utilizacin en media tensin en zonas de concesin
de distribucin, RD 18-2002-EM/DGE
9. REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD EN EL TRABAJO DE LAS ACTIVIDADES
ELECTRICAS En la ejecucin del presente proyecto, debern seguirse escrupulosamente lo
indicado en el Reglamento indicado, especialmente lo mencionado en el Captulo V,
artculos 60 a 71.
-
39
10. DESCRIPCIN DEL PROYECTO Las principales caractersticas del proyecto son:
10.1 PUNTO DE DISEO Y RED PRIMARIA
Tensin Nominal : 10,0 KV (Actual)
Frecuencia : 60 Hz.
Sistema Adoptado : Areo - Subterrneo.
Tipo de Distribucin : Trifsico, 3 conductores con neutro
aislado.
Accesorios de concreto : Ductos de concreto de 04 vas.
Accesorios de madera : Cruceta de madera de 1,50 m.
Tipo de cable Areo : De aleacin de aluminio tipo AAAC
Seccin Nominal de Conductor : 50 mm2.
Tipo de cable Subterrneo : N2XSY - 8,7/15 KV.
Seccin Nominal del Cable : 3 - 1x25 mm
Terminales : Unipolares para cable seco N2XSY 25
mm, de uso exterior.
Tipos de Aisladores : Aislador Suspensin Polimrico 25KV, lnea de
fuga (625mm).
Ferretera : Sern de AG, todos los materiales
empleados pasaran por el proceso de galvanizado por inmersin en caliente y con
espesor de proteccin no menor de 100 micras; conforme a la Norma ASTM A 90.
Puesta a Tierra : Electrodo Copperweld 5/8 x 2,40 m, dosis de
Bentonita, tierra cultivo, Caja de registro circular.
10.2 DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD (DMS). Para la ejecucin de la obra del presente proyecto, se deber tener en cuenta el
cumplimiento del Cdigo Nacional de Electricidad Suministros 2011 en cuanto al
cumplimiento de las Distancias mnimas de seguridad, las cuales son:
- Distancia de un lnea elctrica a la proyeccin de la fachada : 2.5 metros
- Distancia de una lnea elctrica al suelo : 6.5 metros
- Distancia de una lnea elctrica al grifo de combustible : 25 metros
- Distancia de una Subestacin elctrica a los linderos del grifo : 50 metros.
- Distancia de una lnea elctrica a un lugar accesible /techo, balcn) : 4 metros.
10.2.1 SEALIZACIN Y CODIFICACIN DE ESTRUCTURAS Al concluir los trabajos se deber pintar la codificacin de los postes cuyos
cdigos sern indicados por la Unidad de Mantenimiento de ENSA, segn los formatos
normalizados.
As mismo se deber pintar la simbologa de Puesta a Tierra en los postes, de
acuerdo a los formatos establecidos por ENSA.
10.2.2 CONEXIN CON EL PUNTO DE DISEO Las conexiones en Media Tensin al Punto de Diseo indicado se realizarn en
caliente; o de lo contrario deber coordinarse con el rea de Operaciones respectiva
para adecuarse al programa de mantenimiento establecido. Se tratara en lo posible no
sobre cargar el armado ya existente, para ello se instalara ferretera adicional.
-
40
II. ESPECIFICACIONES TCNICAS DE MATERIALES
1. OBJETIVO Las presentes Especificaciones Tcnicas cubren los materiales a emplearse en la
ejecucin del proyecto. Tienen un carcter general, y no cubren detalles propios de cada
marca o fabricante, por lo tanto, el suministro debe incluir los accesorios, piezas, etc.
que hagan posible su buena instalacin y operacin sin restriccin.
2. CABLES
2.1 CABLE SUBTERRANEO N2XSY DE MEDIA TENSION El cable subterrneo a instalar ser unipolar, con conductor de cobre
electroltico recocido, cableado redondo compactado (clase 2). El cable llevar sobre el
conductor una capa de material semiconductor extruido resistente a la deformacin,
aislamiento de polietileno reticulado (XLPE), con grado de aislamiento
=
.
, capa
de semiconductor sobre el aislamiento, pantalla metlica de cobre recocido (resistencia
elctrica 1,2 Ohm/km) y cubierta protectora exterior de cloruro de polivinilo (PVC) de
color rojo. Tendr las siguientes caractersticas:
- Seccin : 25 mm.
- Tensin Nominal de Trabajo : 8.7/15 Kv
- Tipo : N2XSY.
- Temperatura de operacin (C) : 90
- Dimetro exterior (mm) : 22
- Nmero de hilos : 7
- Peso : 773 Kg/Km
- Espesor de aislamiento : 4.5 mm
- Espesor de la cubierta : 1.8 mm
- Capacidad Nominal de Transporte : 180 A.
- Resistencia a 20C : 0.727 /km
- Resistencia a 90C : 0.927 /km
- Reactancia inductiva : 0.2964 /km
2.2 Cinta Sealizador La cinta sealizador, utilizada para indicar la presencia de cables de media
tensin, ser colocada a 0.20 m. de la base de los ladrillos y tendr las siguientes
caractersticas:
- Material : Polietileno de alta calidad resistente a los cidos y lcalis.
- Ancho : 125 mm.
- Espesor : 1/10 mm.
- Color : rojo
- Elongacin : 250%
- Inscripcin : "Peligro de muerte 10,000 voltios", inscrita con letras
negras que no pierdan su color con el tiempo y recubiertas con plstico.
-
41
2.3 Terminal de cable Sern termo contrables unipolares para uso exterior adecuados para cable
unipolar de seccin nominal de 25 mm, del tipo N2XSY, 8.7/15 Kv. Sus principales
componente sern:
- Tuvo termo contrable de control de campo
- Tuvo termo contrable aislante
- Cinta de mastic sellantes
- Campanas termo contrables
- Cinta de cobre preformado para tierra.
2.4 Postes y accesorios de Concreto
2.4.1 NORMAS APLICABLES
Los postes materia de la presente especificacin, cumplirn con las
prescripciones de las siguientes normas, segn la versin vigente a la fecha de la
ejecucin de la obra:
NTP 339-027: Postes de concreto armado para Lneas Areas (Norma Tcnica Peruana)
DGE 015-PD-01: Normas de Postes, crucetas, mnsulas, de madera y concreto para
redes de distribucin.
NTP 341.031: Especificacin normalizada de barras de acero con resaltes y lisas para
hormign (concreto) armado 2. ed.
2.4.2 POSTES
Generalidades
Sern de concreto armado centrifugado, debern cumplir las normas DGE 015-
PD Postes de concreto Armado para Redes de Distribucin. Toda la superficie deber
ser uniforme y lisa, libre de deformaciones, escoriaciones y fisuras que permitan el
ingreso de humedad hasta el fierro.
Debern tener impreso en bajo relieve la marca del fabricante, ao de
fabricacin, carga de trabajo y la longitud total. La ubicacin de este impreso ser 3 m.
por encima de la base.
Proceso de fabricacin
Se deber fabricar los postes y accesorios de concreto utilizando un Aditivo
Inhibidor de la Corrosin, el cual ser un compuesto qumico que se adiciona durante el
mezclado del concreto para proteger el acero del refuerzo, de la corrosin.
Adicionalmente se aplicar a todo el poste una capa de impermeabilizante para sellar
los poros que se presentaran.
Finalmente en zona de empotramiento y 3 metros desde la base se aplicar una capa de
alquitrn o brea diluida para proteccin de la zona de empotramiento.
CARACTERSTICAS TCNICAS
-
42
- TIPO : I
- Longitud (m) : 13,00
- Dimetro vrtice (mm) : 180
- Dimetro Base (mm) : 375
- Carga de trabajo en la punta : 400
- Coeficiente seguridad : 2
- Garanta fabricacin (aos) : 10
- Peso (Kg) : 1800
- Recubrimiento mnimo sobre el fierro (mm) : 25
Postes del Tipo I.- Sern utilizados como estructuras de subestacin biposte
- Agujeros: La ubicacin de los agujeros pasantes, debern estar de
acuerdo a las lminas de detalle.
2.4.3 ACCESORIOS DE CONCRETO
Sern de Concreto Armado Vibrado, para embonar en los postes del punto 2.1.2
Toda la superficie externa deber ser homognea y sin fisuras, el recubrimiento
de la armadura deber ser de 25 mm como mnimo de tal forma que no exista la
posibilidad de ingreso de humedad hasta la estructura metlica.
A. Mnsula de C.A.V. M / 1,00 m
Son de concreto armado vibrado, para ser embonada en poste de 13m.
Su designacin es M/1,0 m. Respectivamente.
- Proceso de Fabricacin : Norma NTP 339.027
- Aditivo inhibidor de corrosin: Compuesto qumico multifuncional.
- Aditivo impermeabilizante: Dos capas.
- Longitud nominal: 1,0 m
Carga de Trabajo
- Transversal : 250 Kg.
- Longitudinal : 150 Kg.
- Vertical : 150 Kg.
- Dimetro de embone : 250mm
- Agujeros pasantes : 3 agujeros de 20 mm
- Recubrimiento mn. armadura : 25 mm.
- Peso : 20 Kg.
B. Palomilla de C.A.V. P /2,20 m/100Kg
Ser de Concreto Armado vibrado, con agujeros para ser embonados en postes
de 13m, las palomillas de 2,2 m se emplearn para soportar los seccionadores tipo cut
out en la Sub estacin Biposte. Esta palomilla debe tener capacidad para soportar 100
Kg de peso.
- Proceso de Fabricacin : Norma NTP 339.027
- Aditivo inhibidor de corrosin : Compuesto qumico multifuncional.
- Aditivo impermeabilizante : Dos capas.
-
43
- Longitud total : 1,50 m
- Longitud nominal : 2,20 m
- Carga de trabajo transversal : 300 daN
- Carga de trabajo longitudinal : 300 daN
- Carga de trabajo vertical : 300 daN
- Dimetro de embone : 250-220 mm
- Recubrimiento mn. armadura : 30 mm
- Seccin transversal : 0,12 m x 0,10 m
- Peso Aproximado : 83 kg
- Coeficiente de seguridad : 2
C. Media Losa para soporte de Transformix
Ser de concreto armado vibrado, para ser embonado en poste de 13m/400 Kg,
apta para soportar una carga de 750 kg. Con coeficiente de seguridad de 2,0. Su
denominacin ser M/1,3m/750 Kg.
- Proceso de Fabricacin : Norma NTP 339.027
- Aditivo inhibidor de corrosin : Compuesto qumico multifuncional
- Aditivo impermeabilizante : Dos capas.
- Longitud total : 1,30 m
- Longitud eje Poste Borde : 1,10 m
- Altura total : 0,30 m
- Ancho de loza (mximo) : 0,60 m
- Ancho perfil - soporte (mn.) : 0,10 m
- Dimetro interior de embone : 0,28 m
- Dimetro exterior de embone : 0,37 m
- Carga de trabajo transversal : 750 Kg
- Carga de trabajo longitudinal : 600 Kg
- Carga de trabajo vertical : 750 Kg
- Carga de rotura : 2250 Kg
- Espesor mnimo de loza : 0,05 m
- Peso Aproximado : 96 Kg
- Coeficiente de seguridad : 2
2.4.4 INFORMACIN TCNICA REQUERIDA
Se deber adjuntar obligatoriamente:
- Catlogo original completo de los postes y accesorios de concreto en la cual se evidencie
el cumplimiento de todos los requerimientos de las presentes especificaciones tcnicas.
- Como mnimo se incluir la siguiente informacin: datos sobre sus componentes,
dimensiones y pesos, caractersticas tcnicas, acabado, tipo, diagramas estructurales,
construccin, capacidad y performance, etc.
- Certificado de garanta de vida til de los postes por un perodo mnimo de veinte 20
aos emitido por el fabricante, para garantizar que los postes cumplirn como mnimo
un perodo de vida til de veinte (20) aos en condiciones normales de funcionamiento
especificadas en el punto 2.1.1
-
44
Especificacin Tcnica del fabricante del Aditivo Inhibidor de corrosin propuesto a utilizar.
2.4.5 PRUEBAS
El proveedor presentar al propietario seis (06) copias certificados de los
documentos que demuestren que todas las pruebas indicadas en las normas NTP
339.027, fueron realizadas y que los resultados obtenidos estn de acuerdo con la
presente especificacin y la oferta del postor. El costo de efectuar tales pruebas estar
incluido en el precio cotizado por el postor.
2.5 CONDUCTORES Y CABLES
2.5.1 NORMAS APLICABLES
Debern cumplir con las normas:
- DGE-019-CA 2/1983: Conductores Elctricos en Redes de Distribucin.
- IEC 104: Aluminium Magnesium-Silicon Alloy Wire For Overhead Line Conductors.
- IEC 1089: Round Wire Concentric Lay Overhead Electrical Stranded Conductors.
- ASTM B398M: Aluminium Alloy 6201-T81 Wire For Electrical Purpose.
- ASTM B399M: Concentric Lay Stranded Aluminium Alloy 6201- T81 Conductors.
2.6 AISLADORES Y ACCESORIOS
2.6.1 AISLADORES POLIMRICOS TIPO PIN
El suministro cumplir con la ltima versin de las siguientes normas:
- IEC 61109: Composite insulators for A.C overhead lines with a nominal voltage greater
than 1000VDefinitions, test methods and criteria.
- ASTM D 624: Standard test method for tear strength of Conventional vulcanized rubber
and thermoplastic elastomers.
- DIN 53504: Determination of tensile stress/strain properties of rubber.
- IEC 60587: Test methods for evaluating resistance to tracking and erosion of electrical
insulating materials used under severe ambient conditions.
- ANSI C29.1: Test methods for electrical power insulators.
- ANSI C29.7: Porcelain insulators-high voltage line-post type-
- ASTM G 154: Standard practice for operating fluorescent light apparatus for UV
exposure of nonmetallic materials.
- ASTM G 155: Standard practice for operating xenon arc light apparatus for exposure of
non-metallic materials.
- ASTM A 153/A153 M: Standard specification for zinc coating (hot-dip) on iron and
Steel hardware.
Los aisladores se instalarn en los sistemas elctricos de las Empresas de
Distribucin Elctrica Norte Centro cuyas caractersticas ambientales son las siguientes:
-
45
- Temperatura ambiente : 10C a 40C
- Humedad relativa : 50 a 95%
- Altura mxima : 1000 m.s.n.m.
CARACTERSTICAS DE LOS AISLADORES POLIMRICOS TIPO PIN
- Tensin mxima de servicio : 24KV
- Material dielctrico : Goma silicona
- Dimetro : Segn diseo de fabricante
- Altura : Segn diseo de fabricante
- Distancia de Fuga mnima : 775 mm.
- Esfuerzo mecnico : 12.5 KN.
- Carga mecnica garantizada (SML) : 50 KN.
Tensin de flameo a baja frecuencia
- En seco : 115KV
- En lluvia : 105KV
Tensin critica de flameo al impulso
- Positiva : 160KV
- Negativa : 200KV
Recubrimiento mnimo de AG : 100
- Peso unitario : Segn diseo de fabricante
2.6.2 AISLADORES POLIMRICOS TIPO SUSPENSIN
Los aisladores polimricos tipo suspensin debern satisfacer los
requerimientos de las siguientes Normas:
- ANSI C29.11: American National Standard for composite Suspension Insulators for
Overhead Transmission Lines Tests.
- IEC 61109: Composite insulators for A.C. overhead lines with a nominal voltage greater
than 1000V Definitions, test methods and acceptance criteria.
- IEC: Guide for selection of insulators in respect of polluted conditions.
- ASTM A 153/A153 M: Standard specification for zinc coating (hot-dip) on iron and
Steel hardware.
CARACTERSTICAS DE LOS AISLADORES POLIMRICOS TIPO SUSPENSION
- Tensin de Diseo : 25KV
- Material del ncleo : Fibra de vidrio reforzado
- Material del recubrimiento del ncleo : Goma de silicn
- Material de las aletas : Goma de silicn
-
46
Herrajes
- Material de los herrajes : Acero forjado o hierro maleable
- Norma de galvanizacin : ASTM 153
Valores Elctricos
- Tensin mxima de servicio : 25 KV
- Distancia de fuga mnima : 900 mm
- Distancia de arco mnima : 285 mm
- Tensin disruptiva en seco : 150 KV.
- Tensin disruptiva bajo lluvia : 135 KV.
Tensin de sostenimiento
- Al impuso 1.2/50us : 170 kV
Valores Mecnicos
- Carga mecnica garantizada (SML ): 70 KN.
- Carga mecnica de rutina (RTL) : 40 KN.
2.6.3 ACCESORIOS PARA AISLADORES POLIMERICOS TIPO SUSPENSION
Estas especificaciones cubren las condiciones tcnicas requeridas para la
fabricacin, pruebas y entrega de accesorios aisladores polimricos tipo suspensin que
se utilizarn en el proyecto.
Las espigas, materia de la presente especificacin, cumplirn con las
prescripciones de las siguientes normas, segn la versin vigente a la fecha de la
ejecucin de la obra.
- ASTM A 153ZINC: Herrajes para Lineas Electricas Aereas de Alta Tension
- UNE 21-158-90: Coating (Hot Dip) On Iron and Steel Hardware
a. Grapas tipo Pistola
Sern de aleacin de aluminio del tipo pistola, lo ms livianas posible, sern del
tipo con pernos de sujecin tipo U lo ms livianas posibles y diseadas de modo que
durante el servicio no exista la posibilidad de prdidas de pernos debido a la vibracin o
a otras causas.
Todas las partes en contacto con el conductor sern hechas de aleacin de
Aluminio (conductor de Aluminio). Las partes sujetas a friccin, pernos, etc., sern de
acero forjado y galvanizado en caliente con un recubrimiento mnimo de galvanizado de
La carga de rotura es de 8,265 kgF (81 kN); con un rango de conductor entre 70-
120 mm, 3 pernos, para conductores de aleacin de aluminio.
La carga de rotura es de 7647.872 kgF (75 kN); con un rango de conductor entre
25-35 mm, 2 pernos. Para conductores de aluminio.
-
47
b. Perno ojo
Estar provisto de un ojal de amarre para la retenida, tendr un dimetro de 5/8
, longitud de varilla 10, longitud de rosca 152 mm, carga mnima de rotura 5350 Kg, de
acero galvanizado en caliente.
c. Arandela cuadrada curvada
Sern de Acero Forjado y Galvanizado en caliente, de 57 mm (2 ") de lado x 5
mm (3/16") de espesor, con agujero central de 18 mm (11/16") de dimetro. Carga de
rotura de 41 kN
d. Grillete tipo lira
De acero galvanizado en caliente segn Norma ASTM A-153, de 71KN a la
traccin, con pin de acero galvanizado de 16mm y pasador de bronce.
e. Perno doble armado
El Perno doble armado ser de Acero Forjado y Galvanizado de 19 mm (3/4")
de dimetro x 508 mm (20") de longitud, con un roscado de 508 mm (20") y una carga
de rotura de 77 kN con tuerca cuadrada y contratuerca
III. CALCULOS JUSTIFICATIVOS
1.1 CLCULOS DE REDES ELCTRICAS AEREAS (10,0 KV)
A) Clculo de Corriente de Diseo
= ()
3
Datos:
- Potencia Instalada : 50 KVA.
- Tensin de Servicio : 10,0 KV
- Corriente de Diseo : Id
= .
B) Clculo por Cada de tensin
Condiciones Bsicas
El anlisis de la red ser para los casos ms crticos que se presenten en el
proyecto, teniendo en cuenta los siguientes datos:
- Disposicin : Vertical
- Temperatura mxima de Operacin : 75 C
- Tensin Nominal : 10 KV (para efectos de clculo)
- Distribucin : Area
-
48
Caractersticas del conductor
- Tipo : Areo
- Seccin del conductor : 50 mm2
- Material : Aleacin de Aluminio
- N de hilos : 7 hilos
- Temple : Duro
- Dimetro Nominal Cada Hilo (mm) : 3,02
- Dimetro nominal Externo (mm) : 7,6
- Peso total Aproximado (Kg./Km) : 137
- Traccin de rotura (Kg.) : 1428
- Resistencia Mxima a 20 C (/Km.) : 0,663
- Mxima Corriente sin correccin : 195 A
- Resistividad a 20C (Ohm-mm2 /m) : 0.0328
- Coeficiente termino de resistencia a 20C : 0.0036
- Coeficiente de resistencia a 20C : 0.000023
- Mdulo de elasticidad (Kn/mm2) : 57
- Aplicacin : Red primaria
Frmulas Aplicadas
- Resistencia Elctrica:
75 = 20(1 + ) = 0.663(1 + 0.003655) 75 = 0.794 /Km
- Reactancia inductiva:
3 = 0.377 (0.05 + 0.463
) /
Dnde:
3 = 12 23 133
3 = 1.0 1.0 2.0
= 1.2599
= 0.4642 103 = 0.0033
Simbologa utilizada
- P : Potencia elctrica demandada (KW)
- I : Corriente de Diseo (Amp)
- KVA : Potencia elctrica aparente (KVA)
- VL : Tensin nominal de Lnea (KV)
- : Factor de potencia
- V : Cada de Tensin (%)
- L : Longitud considerada en (Km)
- R : Resistencia del Conductor (Ohm/Km)
- 3
- : Coeficiente dilatacin lineal
- 3 : Distancia media geomtrica trifsica (m)
- DM : Radio medio geomtrico del conductor (m)
- S : Seccin del conductor (mm2)
-
49
CALCULO DE CAIDA DE TENSIN EN REDES PRIMARIAS AEREAS DE MEDIA TENSION:
Tensin del actual proyecto : 10KV
Configuracin de conductores : Vertical
Separacin entre fases : D12= 1.00m, D23= 1.00m, D31= 2.00 m
CARACTERISTICAS DEL CONDUCTOR AEREO
TIPO SECCIN ( ) /Km Aleacin de Aluminio AAAC 50 0.663
TEMPERATURAS QUE INTERVIENEN:
Segn datos del conductor:
T1: 20 C
Segn operacin del conductor:
T2: 75 C
Factor de Potencia (INDUCT):
: 0.85
: 0.53
CALCULO DE PARAMETROS DEL CONDUCTOR AEREO
TIPO ( ) /Km DM DMG Aleacin de Aluminio AAAC 0.7943 0.0033 1.2599 0.4674
Para el conductor seleccionado, obtenemos lo siguiente:
CALCULO DE PARAMETROS DEL CONDUCTOR AEREO
TIPO SECCIN ( ) /Km Aleacin de Aluminio AAAC 0.7943 0.0033 1.2599 0.4674
Conforme a la siguiente frmula, se efectan los clculos de cada de tensin para
conductor:
% =
.
% =. .
= .
-
50
1.2 CALCULO DE LA CORRIENTE NOMINAL
1.2.1 Clculo del transformador El transformador se ha calculado bajo las siguientes premisas:
- Vida til 20 aos
- reserva 25%
- MAXIMA DEMANDA ACTUAL (KW) 34
- RESERVA (25%) 8.5
- POTENCIA PROYECTADA (KW) 42.5
- FACTOR DE POTENCIA 0.85
- POTENCIA DEL TRANSFORMADOR (KVA) 50
- POTENCIA NOMINAL DEL TRANSFORMADOR (KVA) 50
1.2.2 Clculo de la corriente nominal Los clculos se efectuarn para la potencia del transformador a instalarse:
- Potencia Instalada (Pd) : 50 KVA
- Tensin nominal (Vn) : 10 KV
=
3
= 2.89
2. CALCULO DE LOS CABLES DE MEDIA TENSION La seleccin del cable a utilizar se efectuar teniendo en consideracin los
siguientes aspectos:
- Corriente aparente a conducir.
- Cada de tensin.
- Intensidad y tiempo de cortocircuito.
2.1 Corriente aparente a conducir
a. Condiciones nominales de trabajo del cable
Son las condiciones a las cuales el cables ha sido probado y determinadas su
corriente nominal. Cualquier variacin en estas condiciones implica un factor de
correccin.
- temperatura del suelo : 25C
- profundidad de enterramiento : 1,00 m.
- temperatura mxima de trabajo : 70C
- resistividad trmica del suelo : 150C-cm/W
b. Condiciones reales de trabajo (factores de correccin)
Con la corriente calculada en el punto 1 y las condiciones reales de
instalacin del cable subterrneo se tiene:
- temperatura del suelo : 25C
factor de correccin ts : 1,00
-
51
- profundidad de enterramiento : 1,00 m
factor de correccin pe : 1,00
- resistividad trmica del suelo : 150 C- cm/W
factor de correccin rt : 1.00
- tendido en ductos no ferrosos, considerando una terna de cables en cada
va
factor de correccin rt : 1,00
El factor de correccin combinado (T) ser:
= xx
= 1,000
c. Corriente aparente a transportar (Ia)
=
= 2.89
Este valor de corriente est dentro de la capacidad del cable tipo N2XSY,
8.7/15 KV, 3-1x25 mm2 proyectado
2.2 Cada de tensin La cada de tensin se calcula con la frmula:
= 3
Donde:
- In : corriente nominal : 2.89 A
- L : longitud del cable : 20 m.
- z : Impedancia de la lnea
- r20 : resistencia DC del cable a 20C : 0.727 /Km.
- re : resistencia AC del cable a 90C : 0.927 /Km.
- x : reactancia del conductor : 0.2964 /Km.
= ( cos + sin )
Km
= (0.9270.85 + 0.29640.5267)
Km
= 0.9441 /Km
= = 0.94410.020 = 0.018882
-
52
V = 32.890.018882
Km
= 0.095 = 0.001%
Considerando la cada de tensin en el punto de diseo, equivalente a 4.4%, se
tiene una cada de 4.401%, menor que el 5% permitido por el CNE.
2.3 Intensidad y tiempo de cortocircuito
2.3.1 Clculo de la corrien
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