diseÑo electrico del sistema de potencia de un edificio[1]

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA

FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

DISEÑO ELECTRICO DEL SISTEMA DE

POTENCIA DEL EDIFICIO LA COLMENA

KEIVIN BARKER F.

930477

IE-0502 PROYECTO ELECTRICO II SEMESTRE 2005

ii

DISEÑO ELECTRICO DEL SISTEMA DE POTENCIA DEL EDIFICIO

LA COLMENA

Por

Keivin Jeami Barker Francis

Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica

De la Facultad de Ingeniería

De la Universidad de Costa Rica

Como requisito parcial para optar por el grado de

BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA

Aprobado por el tribunal:

_______________________ ___________________

Ing. Juan Ramón Rodríguez Solera, Lic. Ing. Luis Golcher Barquil, M.Sc

Profesor Guía Profesor Lector

_____________________

Ing. Nicolas Vaquerano Pineda, Lic.

Profesor Lector

iii

DDEEDDIICCAATTOORRIIAA

A mi mamá

Por su amor y cariño durante todos estos años

Fue su empuje y tenacidad la que me motivó a terminar

Su corazón siempre soñó con vivir este momento

A mi hermano

Por su guía y su ejemplo a lo largo de toda mi vida

Fue la mano que siempre estuvo junto a mi para brindarme ayuda

A mi esposa

Por su amor y dedicación en estos momentos de mi vida

Por ser el impulso que me motivó a terminar

A mi mejor amigo

Porque siempre estuvo a mi lado especialmente en los momentos difíciles

A la Familia Calderón Cedeño

Por su guía y ayuda en todos estos años

iv

IINNDDIICCEE GGEENNEERRAALL

DDEEDDIICCAATTOORRIIAA .......................................................................................................................................................................................................................................... IIIIII

IINNDDIICCEE GGEENNEERRAALL ................................................................................................................................................................................................................................ IIVV

Indice de Figuras ........................................................................................................... viii

Indice de Tablas ............................................................................................................ viii

RREESS UUMMEENN .......................................................................................................................................................................................................................................................... 33

11 CCAAPPIITTUULLOO 11.. IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN ................................................................................................................................................................................ 55

1.1 Introducción ......................................................................................................... 5

1.2 Objetivos .............................................................................................................. 7

1.2.1 Objetivo General........................................................................................... 7

1.2.2 Objetivos Específicos.................................................................................... 7

1.3 Descripción del Proyecto ..................................................................................... 8

1.3.1 Antecedentes ................................................................................................. 8

1.4 Metodología ....................................................................................................... 10

22 CCAAPPÍÍTTUULLOO 22.. MMAARRCCOO TTEEÓÓRRII CCOO ...................................................................................................................................................................... 1111

2.1 Sistemas de puesta a tierra de equipos electrónicos sensibles ........................... 11

2.1.1 Resistencia del ser humano a las corrientes eléctricas. ............................... 11

2.1.2 Resistividad del suelo. ................................................................................ 12

2.1.3 Protección de circuito de comunicación. .................................................... 14

2.1.4 Protección del personal. .............................................................................. 14

2.2 Definición y causas de las armónicas................................................................. 16

2.2.1 El concepto de la distorsión armónica Total (THD). .................................. 17

2.2.2 Soluciones a los problemas ocasionados por las armónicas ....................... 18

2.2.3 Técnicas para soportar o acomodar las armónicas...................................... 19

2.2.4 Técnicas para aislar las armónicas.............................................................. 19

2.2.5 Técnicas para desviar las armónicas ........................................................... 20

2.2.6 Técnicas para cancelar las armónicas ......................................................... 20

2.3 El ruido eléctrico y los transientes de voltaje..................................................... 21

2.3.1 Ruido eléctrico definición y causas. ........................................................... 21

v

2.3.2 Ruido de modo común ................................................................................ 22

2.3.3 Ruido de modo normal o trasverso ............................................................. 22

2.3.4 Transientes de alto voltaje........................................................................... 23

Dentro de las causas externas tenemos:................................................................. 23

Dentro de las fuentes internas tenemos:................................................................. 23

2.4 Sistemas de Potencia Ininterrumpida ................................................................. 25

2.4.1 UPS fuera de línea....................................................................................... 25

2.4.2 UPS Interactiva ........................................................................................... 26

2.4.3 UPS en línea (On-Line)............................................................................... 26

2.5 Sistema de Iluminación...................................................................................... 27

2.5.1 Método de cavidad zonal ............................................................................ 27

Cavidad de techo. ................................................................................................... 27

Cavidad de local..................................................................................................... 28

Cavidad de piso. ..................................................................................................... 28

2.5.2 Teoría del método de cavidad zonal ........................................................... 28

2.5.3 Terminado del local. ................................................................................... 30

2.5.4 Fórmulas básicas-Método de cavidad zonal. .............................................. 30

33 CCAAPPIITTUULLOO 33.. DDIIAAGGNNÓÓSSTTII CCOO ................................................................................................................................................................................ 3322

3.1 Problema............................................................................................................. 32

3.1.1 Definición.................................................................................................... 32

3.1.2 Justificación ................................................................................................ 32

3.2 Hipótesis ............................................................................................................. 33

3.2.1 Definición.................................................................................................... 33

3.2.2 Tipo de Hipótesis y Relación entre Variables............................................. 33

3.3 Objetivo Diagnóstico.......................................................................................... 34

3.3.1 Requerimientos del Cliente ......................................................................... 34

3.3.2 Analisis del sistema eléctrico actual ........................................................... 35

44 CCAAPPÍÍTTUULLOO 44.. DDIISS EEÑÑOO .................................................................................................................................................................................................... 3377

4.1 Diseño del sistema de iluminacion..................................................................... 37

4.1.1 Diseño: ........................................................................................................ 39

Área de trabajo y oficinas ...................................................................................... 39

vi

Área de parqueos.................................................................................................... 43

Área de baños......................................................................................................... 46

4.2 Diseño del Sistema de Aire Acondicionado....................................................... 49

4.2.1 Equipos en el área de call center y oficinas ................................................ 50

4.2.2 Equipo en el área del cuarto de control....................................................... 51

4.3 Diseño del sistema de Sistema ininterrumpido .................................................. 52

4.3.1 Protección sistema administrador de telecomunicaciones. ......................... 52

4.3.2 Protección sis tema del Call Center. ............................................................ 55

4.4 Diseño de una adecuada red de supresión de transientes................................... 57

4.4.1 Caracterización de categorías de ANSI/IEEE C62.41-1991....................... 58

4.4.2 Pasos a seguir para dimensionar y especificar un supresor de transientes

adecuado. ................................................................................................................... 60

4.4.3 Diseño de supresores................................................................................... 62

4.4.4 Supresor Categoría C Módulo de medidores. ............................................. 66

4.4.5 Supresor Categoría B Sub-Tableros de Emergencia................................... 67

4.5 Sistema de Pararrayos ........................................................................................ 68

4.5.1 Funcionamiento........................................................................................... 68

4.5.2 Radios de protección................................................................................... 69

4.5.3 Instalación................................................................................................... 69

4.5.4 Zona de protección...................................................................................... 70

4.6 Sistema de Puesta a Tierra ................................................................................. 71

4.6.1 Sistema de puesta a tierra de transformadores............................................ 72

4.6.2 Sistema de puesta de tierra pararrayos ........................................................ 72

55 CCAAPPIITTUULLOO 55.. RREESSUUMMEENN TTOOTTAALL DDEE CCAARRGGAASS DDEELL SSIISSTT EEMMAA PPRROOPPUUEESSTTOO .................................................. 7733

5.1 Total de carga eléctrica del Sistema Normal...................................................... 73

5.1.1 Sistema de iluminación............................................................................... 73

5.1.2 Sistema de tomacorrientes y salidas especiales .......................................... 74

5.2 Total de carga eléctrica del Sistema de Emergencia .......................................... 74

5.2.1 Sistema de iluminación............................................................................... 75

Zona de oficinas:.................................................................................................... 75

5.2.2 Sistema de tomacorrientes y salidas especiales .......................................... 75

vii

5.2.3 Sistema de aire acondicionado cuarto de control........................................ 76

5.2.4 Sistema de cargas críticas ........................................................................... 76

5.2.5 Sistema de áreas comunes:.......................................................................... 77

5.3 Total de carga eléctrica del Sistema de Aire Acondicionado............................. 78

5.4 Resumen de cargas del edificio .......................................................................... 78

5.5 Equipos a instalar ............................................................................................... 80

5.5.1 Interruptor Principal de Entrada.................................................................. 80

5.5.2 Módulo de Medidores ................................................................................. 81

5.5.3 Transferencias Automáticas ........................................................................ 81

5.5.4 Generador de Emergencia ........................................................................... 81

5.5.5 Tablero Principal de Emergencia ................................................................ 82

5.5.6 Tableros de Distribución............................................................................. 82

5.6 Calibre de Acometidas Eléctricas ...................................................................... 83

66 CCAAPPÍÍTTUULLOO 66.. CCOONNCCLLUUSS IIOONNEESS ............................................................................................................................................................................ 8844

77 CCAAPPÍÍTTUULLOO 77.. RREECCOOMMEENNDDAACCIIOONNEESS ............................................................................................................................................................ 8855

88 CCAAPPÍÍTTUULLOO 88.. BBIIBBLLII OOGGRRAAFFÍÍAA .............................................................................................................................................................................. 8877

99 AANNEEXXOOSS ............................................................................................................................................................................................................................................ 8888

Anexo 1. Tablas para diseño del sistema de iluminación, por el método de cavidad

zonal. ............................................................................................................................. 88

Anexo 4. Diagrama de equipos sistema de cargas criticas............................................ 88

Anexo 5. Diagrama Unifilar definitivo. ........................................................................ 88

viii

IINNDDIICCEE DDEE FFIIGGUURRAASS

Figure 3-1. Esquema de Relación Causal Multivariada.................................................... 33

Figure 4-1. Cotización UPS. (Piso Control) ..................................................................... 53

Figure 4-2. Cotización UPS (Normal) .............................................................................. 55

Figure 4-3. Definición de un supresor de transientes según su ubicación. ....................... 58

Figure 4-4. Esquema básico de una red de supresión. ...................................................... 58

IINNDDIICCEE DDEE TTAABBLLAASS

Tabla 2-1. Valores medios de la resistividad del suelo..................................................... 13

Tabla 3-1. Resumen de Cargas del Sistema Original ....................................................... 35

Tabla 4-1. Muestra las diferentes sub-categorías de clasificación de los supresores de

transientes según su ubicación. ................................................................................. 59

Tabla 4-2. Determinación de la capacidad mínima del supresor (kA).............................. 63

Tabla 4-3. Paso 2. Tabla A. Tipo de Actividad ................................................................ 63

Tabla 4-4. Paso 2. Tabla B. Localización......................................................................... 63

Tabla 4-5. Paso 2. Tabla C. Distancia a fuentes de generación eléctrica.......................... 64

Tabla 4-6. Paso 2. Tabla D. Cercanía a otras cargas significativas, como industrias,

subestaciones, etc. ..................................................................................................... 64

Tabla 4-7. Paso 2. Tabla E. Clasificación por nivel de exposición .................................. 64

Tabla 4-8. Paso 4. Determinación final de TVSS considerando capacidad mínima en kA y

reajuste por nivel de exposición. ............................................................................... 65

Tabla 5-1. Resumen total de cargas del sistema propuesto .............................................. 79

3

RREESSUUMMEENN

El objetivo general de este proyecto es “Realizar el diseño eléctrico y la construcción del

sistema de potencia del Edificio la Colmena basándose en el “NATIONAL

ELECTRICAL CODE” (NEC2002) tomando en cuenta las necesidades del cliente final”.

El proyecto busca la construcción del sistema eléctrico de potencia que le permita a la

empresa Private Investmens, funcionar de manera ininterrumpida durante las 24 horas del

día los 7 días de la semana. El edificio cuenta con seis pisos de oficinas y tres pisos de

parqueos, originalmente fue diseñado para alquilar en oficinas cuyos requerimientos

eléctricos y de protección eran básicos. Las oficinas básicas no cuentan con sistemas de

UPS, Emergencia y no – emergencia, los cuales son indispensables para el correcto

funcionamiento de este tipo de empresa. Además, no contemplan la capacidad del sistema

de Aire Acondicionado que se necesita, esto conlleva a un requerimiento específico del

sistema eléctrico y las cargas a instalar.

El cliente estableció como requerimientos básicos que el sistema eléctrico tenga

capacidad de ampliación a futuro, que sea confiable y eficiente para las cargas críticas

instaladas y que proteja los equipos instalados. Se realizo un estudio profundo del

sistema original, para poder analizar cuales áreas de este sistema podían funcionar en un

sistema eléctrico bajo los lineamientos del cliente. Posterior se procedió a realizar un

nuevo diseño del sistema eléctrico, considerando el hecho que el edificio contará con un

piso que control las telecomunicaciones y cinco pisos dedicados a albergar los call center

y estudiando algunas áreas del sistema eléctrico mas importantes tales como: el sistema

de iluminación en emergencia y no emergencia, aire acondicionado en emergencia y no

emergencia, cargas críticas (Sistema UPS), Red de supresión de transientes, sistema de

pararrayos y sistema de aterrizaje del edificio. Al obtener estos datos es posible adaptar el

sistema eléctrico a las necesidades del cliente.

Los resultados obtenidos luego de varias reuniones con el cliente, proveedores y el

criterio del diseñador se adquirieron los siguientes datos aproximados:

4

El sistema emergencia demandará por piso:

1. Iluminación área de call center 2732 Watts.

2. Tomacorrientes área de call center 1700 Watts.

3. Aire Acondicionado: piso de control 5000 Watts, área de call center 2500 Watts.

4. Cargas críticas: piso de control 53437 Watts, área de call center 46798 Watts.

Adicional a esto el edificio contará con 15615 Watts para iluminación de áreas comunes

y 38400 Watts para salidas de equipos especiales.

El sistema no emergencia demandará por piso:

1. Iluminación área de call center 2304 Watts.

2. Tomacorrientes área de call center 1700 Watts.

3. Aire Acondicionado piso de control y área de call center 48750 Watts.

Adicional a esto el edificio contará con 14000 Watts para salidas de equipos especiales.

De estos datos se obiene qu el edificio requiere de una capacidad de 1000 KVA n su

transformado de entrada.

Además se instalará en la red de supresión de transintes un equipo de 300 KA tipo C, uno

de 125 KA tipo B, un sistema de pararrayos con un radio de protección para 58 mts y el

sistema de aterrizaje se dividió en dos, una malla de 5 electrodos de 3mts de largo para el

edificio y una malla de 3 electrodos de 3 mts de longitud para el sistema de pararrayos,

estas unidas entre si físicamente.

Lográndose bajo estos datos obtenidos y eligiendo los adecuados equipos de distribución

eléctrica tales como: interruptor principal de entrada tipo Tie Breaker, grupo electrógeno,

transferencias automáticas y paneles de distribución. Realizar un diseño de un diagrama

unifilar del sistema eléctrico que cumple con los requerimientos solicitados por el cliente,

permitiéndose de esta manera pasar a la etapa de ejecución de la obra.

5

11 CCAAPPIITTUULLOO 11.. IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN

11..11 IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN

El presente trabajo se enmarca dentro de un ámbito de interés para el desarrollo de

actividades de las empresas denominadas como apuestas electrónicas. El cual, tiene

como finalidad el montaje de las acometidas eléctricas principales que permitan el

funcionamiento correcto de todas las aplicaciones necesarias del edificio La Colmena.

El objetivo principal del proyecto es implementar un sistema eléctrico que permita

optimizar el tiempo de aprovechamiento de la energía eléctrica tanto en funcionamiento

Normal (suministro C.N.F.L.), como en estado de Emergencia (Generador de

Emergencia), obteniendose beneficios a nivel de costo y de calidad ofrecidas a la

empresa dueña del edificio.

El proyecto se inicio cuando, La Colmena era un edificio que se encontraba en obra gris

y poseía un diseño de acometidas eléctricas que no cumplía las condiciones mínimas

para iniciar labores, de acuerdo al tipo de actividad qu desarrollan las empresas que ahí se

prestaban a ubicar.

A raíz de los cambios tecnológicos presentados hoy en día y tomando en cuenta los

nuevos dispositivos en el área de la ingeníeria Eléctrica, ha sido necesario cambiar y

mejorar los sistema de alimentación eléctrica en el sector comercial. En el mundo de las

empresas de apuestas eléctronicas no solo es cuestión de dar unicamente una revisión y

un mantenimiento constante de los sistemas eléctricos. Es obligación del proveedor de

servicios, mantenerse en una completa busqueda de equipos, que permitan minimizar las

posibilidades de falla de los sistemas.

El negocio de las Apuestas Eléctronicas posee dos temporadas definidas como baja y

alta: La baja, la cual inicia con la conclusión de la temporada del fútbol americano en

6

Febrero y finaliza a mediados del mes de Agosto, al terminar la temporada de beisbol de

las Grandes Ligas, y la Alta, correspondiente a los meses restantes. Es importante

realizar todos los proyectos en la época de temporada baja. Por lo tanto, la empresa dueña

del inmueble esperaba iniciar la obra en el mes de Marzo y tener el edificio operando a

partir del mes de Julio para poseer un mes de pruebas de los equipos.

El proyecto se encontraba a cargo de una empresa proveedora de sistemas de voz, datos,

conexión de TV por cable y venta de centrales telefónicas. Dicha empresa introduce

constantemente innovaciones en los equipos que suministra en telecomunicaciones, los

cuales ofrecen mejoras sustanciales en la forma de administrar y aprovechar los recursos

tecnológicos de cada cliente bajo sus servicios. Por lo tanto, para cumplir su función

adecuadamente, requiere contar con sistemas modernos y eficientes de alimenatación

eléctrica para proteger los equipos instalados.

El desarrollo del proyecto se llevó a cabo por medio de etapas previamente definidas . Se

inició con el rediseño de la acometida principal de potencia y de cada uno de los pisos

que conforman el edificio. Paralelo al rediseño de las acometidas, se buscaron los equipos

para cumplir con los requerimientos mínimos necesarios que permitan un funcionamiento

continuo (24 horas) del sistema eléctrico. Se analizó las cargas críticas a instalarse por

parte de las empresas suplidoras de los sistemas de telecomunicaciones y cómputo y se

calculó el calibre de los cables y el dimensionamiento de accesorios necesarios para el

montaje e instalación de los equipos de Aire Acondicionado.

Seguidamente, con base en los datos recopilados se diseñaron las soluciones técnicas y

físicas que permitieron desarrollar el proyecto.

Al finalizar el proyecto, el Edificio La Colmena es pionero en diseño e implementación

del primer edificio integrado por empresas dedicadas al negocio de las Apuesta

Electrónicas real en Costa Rica, teniendo como base el sistema eléctrico, de

telecomunicaciones y el sistema de transmisión de datos. Permitiendo de está manera, la

ampliación de los futuros proyectos bajo este mismo concepto en el País.

7

11..22 OOBBJJEETTIIVVOOSS

11..22..11 OObbjjee ttiivvoo GGeenneerraall

Realizar el diseño eléctrico y la construcción del sistema de potencia del Edificio la

Colmena basandose en el “NATIONAL ELECTRICAL CODE” (NEC2002) tomando

en cuenta las necesidades del cliente final

11..22..22 OObbjjee ttiivvooss EEssppeeccííffiiccooss

??Estudiar el diseño del sistema de potencia actual del edificio con el fin de definir

los cambios necesarios para poder adaptarlo para un Call Center

??Diseñar un sistema totalmente confiable que permita mantener al edificio

funcionando las veinticuatro horas al día los siete días de la semana

??Hacer un diseño solo en las áreas críticas y mantener el diseño original en las

áreas comunes y misceláneas con el fin de optimizar los recursos y el diseño

actual del edificio

??Diseñar las transferencias automáticas y un sistema de parrarayos con el fin de

solventar las contingencias en el suministro eléctrico y la protección de los

equipos y bienes.

??Ofrecer la alternativa de diseño más viable económicamente para la distribución

eléctrica del edificio.

8

11..33 DDEESSCCRRIIPPCCIIÓÓNN DDEELL PPRROOYYEECCTTOO

El proyecto busca la construcción del sistema eléctrico de potencia que le pemita a la

empresa Private Investmens, funcionar de manera ininterrumpida durante las 24 horas del

día los 7 días de la semana. Para esto es necesario un diseño de alimentación eléctrica

suministrada por la empresa C.N.F.L. y grupo electrógeno integral. Además el diseño

debe brindar las protecciones eléctricas adecuadas tanto a los equipos instalados como a

los ocupantes del inmueble, con un costo adecuado de los equipos a utilizar para alcanzar

el objetivo.

11..33..11 AAnntteecceeddeenntteess

La empresa Private Investmens esta dedicada a las apuestas electrónicas por internet,

donde la utilidad del departamento de atención al cliente representa el 90% de los

ingresos netos de la empresa. Este departamento desempeña su labor por medio de

operarios que cuentan con un equipo de cómputo y una salida telefónica para realizar su

trabajo.

La empresa se encontraba ubicada en el Edificio 6 piso 7 del Oficentro Ejecutivo La

Sabana desde 19xx. Sin embargo, utilizaba una instalación eléctrica inapropiada y tenía

un crecimiento desmedido además de que eran desorganizados en las compras de sus

equipos de trasmisión de datos, telefónicos e internet.

Los departamentos con una organización definida eran el administrativo y el técnico. Los

jefes de pisos eran encargados de vigilar a los operarios. Cada departamento se

preocupaba por su crecimiento de forma independiente, sugiriendo contrataciones de

personal y compra de equipos según su necesidad particular. El gerente general brindaba

la aprobación de las contrataciones tomando en cuenta la estación del año. Existen dos

épocas bien definidas en el año, la temporada alta donde era necesario contratar mucho

personal, y la temporada baja, donde se realizaba el cambio de los equipos.

9

Es a partir de Diciembre del año 2000, que consideran la posibilidad de adquirir un

inmueble que les permita instalarse, organizarse y crecer de una manera eficiente y

programada. Esto llevó a la gerencia de la empresa, a analizar la posibilidad de crear un

equipo de personas multidiciplinario para desarrollar el proyecto, con el fin de ser

pioneros en su área y aumentar la eficiencia de los equipos de trabajo al menor costo

posible. El proyecto debía determinar el área de trabajo necesario para trabajar

eficientemente, el sistema eléctrico, transmisión de datos, administración de las llamadas

telefónicas y definir las necesidades específicas de recursos humanos.

10

11..44 MMEETTOODDOOLLOOGGÍÍAA

Para realizar el rediseño eléctrico necesario del edificio, primeramente se debe coordinar

una reunión con los encargados del proyecto por parte del cliente, para tener una visión

real de que es lo que se desea construir, posterior a esto, se requiere la creación de un

nuevo juego de planos eléctricos que plasmen la solución al problema estudiado. Para

esto es necesario un análisis general del diseño original que permita definir cuales

secciones del diseño eléctrico deben quedar intactas y cuales son necesarias cambiar.

Luego del análisis de los planos, se debe proceder a estudiar las cargas llamadas críticas y

esenciales para lograr determinar un punto de partida. Es necesario establecer contacto y

reuniones con empresas proveedoras, de equipo de cómputo, telefónicos, protección y

transmisión de paquetes de datos, como también proveedores de equipos UPS, supresores

de transientes, protección de sistemas eléctricos y coordinación de sistemas de

emergencia.

Posterior a esto es posible iniciar el rediseño del sistema eléctrico de potencia para

realizar su presentación al cliente final. En este punto se redefine los objetivos y se podrá

proceder a enviar los planos a las entidades necesarias para iniciar la construcción del

nuevo sistema eléctrico. Finalmente se debe realizar una apropiada supervisión de la

construcción con el fin de velar que el objetivo plasmado en los planos se cumpla.

11

22 CCAAPPÍÍTTUULLOO 22.. MMAARRCCOO TTEEÓÓRRIICCOO

22..11 SSIISSTTEEMMAASS DDEE PPUUEESSTTAA AA TTIIEERRRRAA DDEE EEQQUUIIPPOOSS EELLEECCTTRRÓÓNNIICCOOSS

SSEENNSSIIBBLLEESS

Un sistema de puesta a tierra se define como un conjunto de conductores interconectados

(cables, varillas, etc.) ubicados en un determinado medio conductivo (generalmente el

suelo), los cuales proporcionan como ya se indicó un punto de referencia estable para las

tensiones y un retorno seguro para las corrientes de falla o desbalance que se presentan en

los sistemas eléctricos.

El sistema de puesta a tierra está constituido por los siguientes elementos básicos:

?? Electrodos: Medio para la recepción en inyección de corriente al suelo.

?? Estructuras: Soportes mecánicos de equipos, conductores, edificios.

?? Suelo: Medio de ubicación de las mallas de puesta a tierra y absorción de las

corrientes de falla o desbalance.

22..11..11 RReess iiss tteenncciiaa ddee ll sseerr hhuummaannoo aa llaass ccoorrrriieenntteess ee llééccttrriiccaass ..

La sensibilidad del ser humano a la corriente eléctrica varía mucho. El umbral de

sensibilidad que define la intensidad mínima que una persona percibe al circular una

corriente entre ambas manos, va desde 0.5 mA hasta 2 mA.

El fenómeno de contracción muscular debido a la excitación de los nervios y músculos

flexores que inhabilita al individuo a soltarse del conductor activo determinan el umbral

de no soltar, el cual tiene un ámbito que va desde 10 hasta 20 mA. En este rango se verán

afectadas las funciones de respiración y circulación, que en caso extremo se detendrán

12

conduciendo a un estado de muerte aparente. Corrientes mayores a las indicadas ( 70 a

125 mA), provocarán el fenómeno de fibrilación ventricular, el cual consiste en una

contracción y relajación desordenada de las fibras cardíacas, pérdida de la capacidad de

bombeo y paro cardíaco. Períodos mayores a los 3 a 4 minutos en esta condición

provocan daños irrecuperables en el cerebro y la muerte.

La intensidad necesaria para que se produzca fibrilación está regulada por la siguiente

ecuación:

tkI /? (ec. 2.1)

Donde:

I: Corriente permisible en A.

K: Constante proporcional al peso del individuo.

t: Tiempo de exposición a dicha corriente.

Experimentalmente se ha podido evaluar la constante K, por la tanto la expresión queda

de la forma:

tI /116.0? (ec. 2.2)

Experimento efectuados han permitido asumir el valor de 1000 ? como parámetro de

resistencia del cuerpo humano.

22..11..22 RReess iiss ttiivviiddaadd ddee ll ssuuee lloo..

Este es sin lugar a duda el parámetro más importante a determinar para efectuar un

sistema de puesta a tierra adecuado, las unidades de la resistencia son O-m.

13

La resistividad es un parámetro que varía de acuerdo con la composición química y con

la conformación física del suelo.

Para obtener el valor de la resistividad es necesario realizar mediciones previas en el

terreno donde se ubicará el sistema de puesta a tierra. El método más recomendado es el

de Wennner, el cual consiste en la ubicación de 4 electrodos en forma lineal, igualmente

separados. Se requieren varias mediciones separando los electrodos uniformemente hasta

cubrir el área de interés. Los electrodos de los extremos permiten la inyección de

corriente y los centrales permiten la medición de la tensión. La relación entre estas

variables permite determinar la resistencia aparente del suelo, que luego a través de

cálculos e interpretaciones se traduce en el valor de la resistividad.

La separación de los electrodos es una indicación aproximada de la profundidad de

penetración de las líneas de corriente. Normalmente se inicia con una separación d 0.5 m

y se extiende hasta una separación que está en función del área disponible para ubicar la

malla.

Los valores de resistividad se pueden clasificar de acuerdo a su composición o tipo de

terreno y para los efectos de interés de la puesta a tierra, pueden definirse como

resistividad baja, media y alta.

Tabla 2-1. Valores medios de la resistividad del suelo

Tipo Naturaleza del terreno Resistividad media (

Bajo Suelo orgánico, cultivable 50 - 200

Medio Arcilloso, semiárido 200 - 750

Alto Pedregoso, arenoso, árido Mayor a 1000

14

22..11..33 PPrrootteecccciióónn ddee cciirrccuuiittoo ddee ccoommuunniiccaacciióónn..

Para obtener el valor de la resistencia a tierra mínima para protección del equipo

electrónico y de comunicaciones se utiliza el nivel máximo de aislamiento recomendado

por los fabricantes de dicho equipo. La expresión que define el valor de resistencia es la

siguiente:

IgEPR

Rg ? (ec. 2.3)

Donde:

EPR: elevación de potencial máxima de la red permitida para los cicuitos de

comunicaciones y cómputo.

Rg: Resistencia de puesta de tierra de la red (O).

Ig: Corriente de cortocircuito a través de la red (Amperios RMS).

22..11..44 PPrrootteecccciióónn ddee ll ppeerrssoonnaall..

Para la seguridad del personal lo potenciales a tomarse en cuenta son los que se presentan

en la superficie del terreno en la vecindad de la malla de tierra. Estos potenciales son:

Potencial de toque y Potencial de paso.

El potencial de toque se define como la diferencia de potencial entre l punto donde se

establece contacto con una estructura aterrizada y el punto sobre la superficie de terreno

en el que los pies establecen contacto con el suelo, dicha distancia se considera de

aproximadamente 1 metro. La expresión que define dicho potencial es:

VmEPRVt ?? (ec. 2.4)

Donde:

Vt: Potencial de toque o de contacto (V).

15

Vm: Potencial de la malla (V).

El potencial de paso es la diferencia de potencial entre dos puntos de la superficie del

terreno, los cuales se encuentran situados a un metro de distancia uno del otro siendo su

valor más crítico en los límites de la red. En la configuración de una malla de tierra, se

posee los potenciales de paso, toque y malla. La expresión para el potencial de paso es;

VbVaVp ?? (ec. 2.5)

Donde:

Vp: potencial de paso. (V)

Vb: potencial del punto B localizado a un metro del punto A. (V)

Va: potencial del punto A. (V)

Tanto los valores de potencial de toque como de potencial de paso han sido establecidos

considerando las corrientes de electrocución que afectan a una persona.

Tomando al pie como un electrodo de placa circular, la resistencia aproximada es de 3

veces la resistividad superficial del terreno (?s) en contacto directo con los pies. (O-m) El

estándar IEEE-80 recomienda 1000 O para la resistencia del cuerpo humano. De acuerdo

a lo anterior el potencial de toque puede expresarse también de la siguiente manera:

IkRtVt ? (ec. 2.6)

Donde:

Ik: Corriente que circula por el cuerpo humano.

Rt: 1000 + 1.5 ?s

El término (1.5 ?s) define la resistencia de los dos pies en paralelo, por lo tanto tenemos

que:

16

Ts

Vt?17.0116 ?

(ec. 2.7)

Donde:

?s: resistividad superficial

T: Tiempo de exposición a la corriente de electrocución

De similar forma la tensión de paso se define como:

IkRpVp ? (ec. 2.8)

Donde:

sRp ?61000 ?? (ec. 2.9)

El término (6 ?s) define la resistividad de los pies en serie. Por tanto:

Ts

Vp?696.0116 ?

? (ec. 2.10)

22..22 DDEEFFIINNIICCIIÓÓNN YY CCAAUUSSAASS DDEE LLAASS AARRMMÓÓNNIICCAASS

La típica oficina moderna cuenta con computadoras personales, accesorios, impresora

láser, fotocopiadora, luminarias con balastros electrónicos, Unidades de potencia

Ininterrumpida, etc. Si hablamos de la industria y el área médica, el panorama no cambia

significativamente pues es frecuente encontrar gran cantidad de aplicaciones con

variadores de velocidad, rectificadores, resonancias magnéticas, tomógrafos axiales etc.

17

En otras palabras en las instalaciones modernas predominan las cargas no lineales que

producen el efecto conocido como armónicas.

Cuando la corriente de carga instantánea es discontinua o no proporcional al voltaje

instantáneo AC, nos encontramos en presencia de este tipo de carga no lineal cuyo efecto

es equivalente a la presencia de las mencionadas componentes armónicas (alta

frecuencia). Surge entonces la necesidad de definir el concepto d las armónicas en los

sistemas eléctricos.

Las armónicas son múltiplos de la componente fundamental (60 Hz). Expresado en forma

matemática la enécima armónica es igual a N veces la frecuencia de la componente

fundamental ( esimaN = N x 60 Hz ). La suma de todas estas componentes da como

resultado una onda de corriente distorsionada.

Se tiene que las componentes de secuencia positiva tienen por efecto el calentamiento de

conductores, las de secuencia negativa ocasionan problemas de calentamientos en

motores y las de secuencia cero también conocidas como triples se adicionan al neutro

ocasionando el calentamiento excesivo del mismo.

22..22..11 EEll ccoonncceeppttoo ddee llaa ddiiss ttoorrss iióónn aarrmmóónniiccaa TToottaall ((TTHHDD))..

Al referirnos a formas de onda distorsionadas para realizar un análisis del contenido d

armónicas presentes en un sistema eléctrico, resulta común utilizar el término “Distorsión

Armónica Total” (THD). El THD se define matemáticamente como la raíz cuadrada de la

suma de las magnitudes al cuadrado de las componentes amónicas de frecuencia dividida

por la magnitud de la componente de frecuencia fundamental. Lo más importante es que

se trata de un indicador que nos permite determinar que tan alto es el contenido de

armónicas que inyecta a la red de distribución eléctrica un determinado equipo o conjunto

de cargas no lineales, de igual forma nos permite establecer rangos máximos de

distorsión armónica permisible en nuestra instalación.

18

If

ITHD h?

?2

(ec. 2.11)

Donde:

Ih: Componente armónica a la frecuencia armónica “h”.

h: número de armónica

If: Componente fundamental

Con mucha frecuencia caemos en la tentación de multiplicar el valor RMS por el

porcentaje THD con el fin de determinar la magnitud de una determinada componente

armónica. Esto es incorrecto, pues para determinar la fundamental y las componentes

armónicas a partir del valor RMS y el THD es necesario utilizar la siguiente expresión:

22

11

cosTHD

xTHDxIIarmonisComponente RMSh ??? ? (ec. 2.12)

2

222

11

THDTHD

xIIIlFundamentaComponente RMShRMS ????? ? (ec. 2.13)

22..22..22 SSoolluucciioonneess aa llooss pprroobblleemmaass ooccaass iioonnaaddooss ppoorr llaass aarrmmóónniiccaass

Existen básicamente cuatro modalidades o estrategias para enfrentar los problemas

asociados con la presencia de armónicas en la red eléctrica, estas son:

??Soportar o acomodar.

??Aislarlas.

??Desviarlas.

??Cancelarlas.

19

22..22..33 TTééccnniiccaass ppaarraa ssooppoorrttaarr oo aaccoommooddaarr llaass aarrmmóónniiccaass

Estas técnicas básicamente consisten en el diseño apropiado de los transformadores para

llevar una carga extra causada por las corrientes armónicas.

Existen en la práctica tres técnicas que son las más utilizadas:

?? Deratear los transformadores.

?? Utilizar transformadores con temperaturas de ascenso más bajas.

?? Utilizar transformadores con factor K.

22..22..44 TTééccnniiccaass ppaarraa aaiiss llaarr llaass aarrmmóónniiccaass

Esta técnica consiste básicamente en bloquear totalmente la carga generadora de

armónicas. Por un lado se trata de aislar aquellas cargas lineales que no están diseñadas

para soportar armónicas y por otro lado aislar aquellas cargas sensibles no lineales que

puedan verse afectadas por cargas ricas en armónicas.

Para aplicar esta técnica se requiere de un equipo que sea capaz de aislar la entrada de

servicio de la carga no lineal generadora de armónicas. Este equipo debe cumplir con los

siguientes requerimientos:

?? Debe entrega a la red eléctrica una distorsión armónica total bastante menor a la

producida por las cargas no lineales conectadas a su salida.

?? Debe ser capaz de regenerar la potencia de salida, es decir la salida es totalmente

inmune a las perturbaciones de la entrada.

?? La corriente armónica no debe pasar desde la salida hacia la entrada.

?? Debe tener una baja distorsión armónica de salida, tanto en corriente como en

voltaje.

?? Los equipos más frecuentemente utilizados para lograr este aislamiento son las

unidades de potencia Ininterrumpida (UPS) y los sintetizadores magnéticos.

20

22..22..55 TTééccnniiccaass ppaarraa ddeessvviiaarr llaass aarrmmóónniiccaass

Uno de los métodos más populares para reducir las armónicas son los filtros. Los filtos

pasivos utilizan inductores y capacitores dispuestos de forma tal que puedan bloquear,

absorber y desviar corrientes armónicas particulares. Los filtros para armónicas

generalmente requieren de una cuidadosa aplicación para asegurar que sean compatibles

con el sistema de potencia y todas las presentes y futuras cargas no lineales. Estos filtros

se conectan en serie con la carga cumpliendo dos funciones básicas: Por un lado

disminuir el efecto de las armónicas sobre la señal de voltaje ofreciendo una impedancia

baja para las armónicas mas criticas y por otro lado bloquear y desviar a tierra la

componte armónica de corriente de mayor magnitud evitando que se de una

retroalimentación en la red eléctrica. Algunos filtros pasivos pueden no ofrecer una

óptima reducción de la corriente armónica sin tener efectos secundarios tales como

respuesta lenta a los cambios rápidos de carga, problemas de resonancia y sobre

compensación causando adelantos en el f.p.

22..22..66 TTééccnniiccaass ppaarraa ccaannccee llaarr llaass aarrmmóónniiccaass

Una de las técnicas que ha sido más ampliamente utilizada para reducir los armónicos es

la cancelación de ciertas armónicas mediante el uso de transformadores. En un sistema

trifásico de cuatro hilos, alimentan cargas monofásicas, el uso de un transformador de

aislamiento en Delta- Estrella; esto permite la cancelación de las componentes armónicas

triples para una corriente balanceada. Las triples armónicas son componentes de

secuencia cero, por lo tanto se cancelan en el neutro del sistema trifásico. Las armónicas

triples circulan en la delta del transformador solo con la porción de corriente de

desbalance presente en la corriente de línea a la entrada del transformador.

21

22..33 EELL RRUUIIDDOO EELLÉÉCCTTRRIICCOO YY LLOOSS TTRRAANNSSIIEENNTTEESS DDEE VVOOLLTTAAJJEE..

22..33..11 RRuuiiddoo ee llééccttrriiccoo ddee ffiinniicciióónn yy ccaauussaass ..

Debido al uso creciente de equipo electrónico sensible, el empleo de dispositivos con

componentes de alta velocidad, ha hecho que los incidentes de interferencia ocurran más

frecuentemente, particularmente en los nuevos equipos que se caracterizan por ser más

compactos y miniaturizados. Todos los fenómenos de ruido pueden ser fácilmente

entendidos si se tiene claro que existe un común denominador en todos ellos, este es el

concepto de la fuente, el medio de paso o acople y la víctima.

Las fuentes son las generadoras de ruido y pueden ser de dos tipos: fuentes emisoras de

ruido por conducción o fuentes emisoras de ruido por radiación. Dentro d los casos más

típicos de fuentes de ruido tenemos: equipos de telecomunicaciones, transmisores de

navegación, transmisores de radar, estaciones de radio, etc.; en todos estos casos el ruido

tiene rangos de frecuencia que van desde los KHz hasta miles de MHz. También

constituyen fuentes importantes de ruido máquinas ultrasónicas, maquinas para

soldadura, computadoras y periféricos, convertidores que utilizan fuentes de poder de alta

frecuencia, motores, interruptores, líneas de potencia, lámparas fluorescentes,

compresores, etc. Otra fuente importante a considerar son las descargas electrostáticas

creadoras de gran cantidad de problemas en los circuitos electrónicos, estas pueden

ocurrir con cualquier cuerpo cargado (papel, plástico, aire forzado, etc). Estas descargas

se ven gravadas con atmósferas secas, gran cantidad de personal en movimiento, etc.

El medio de acople puede ser a través del espacio o bien de un medio conductor.

El elemento receptor o víctima son todos aquellos dispositivos electrónicos donde ocurre

el daño o problema. Dentro de los problemas típicos ocasionados tenemos: pérdidas de

información, problemas lógicos, bloqueo de sistemas, corrupción de datos, degradación

de componentes, etc.

22

El ruido eléctrico en términos generales es un tipo de perturbación caracterizada por su

alta frecuencia y bajo voltaje y baja energía.

22..33..22 RRuuiiddoo ddee mmooddoo ccoommúúnn

Está constituido por los transitorios entre las líneas y tierra (fases a tierra y neutro a

tierra) y es el responsable de la gran mayoría de problemas en equipos electrónicos,

debido sobre todo, a que este tipo de fenómenos sobrepasan los filtros de las fuentes de

poder llegando sin ningún obstáculo al sistema de referencia a tierra de dichos equipos

electrónicos, afectando de esta manera las señales digitales, causando corrupción de datos

y problemas lógicos.

El uso de conductores de grandes longitudes incrementa de modo significativo los

problemas de distorsión en el sistema de referencia (conductor a tierra) para los equipos

electrónicos, esto causa un incremento en la caída de voltaje.

Recordemos que en los sistemas eléctricos el conductor de tierra en condiciones de

operación normales, idealmente no debería conducir corriente y por lo tanto la caída de

voltaje debería ser cero, la impedancia de este conductor también debería ser lo más

cercana a cero con el fin de que ofrezca un camino fácil a la corriente de falla. Queda

claro que la presencia de ruido de modo común en el conductor de tierra hace que aún en

condiciones normales de operación la impedancia del conductor aumente y se genere una

caída e voltaje distorsionando la referencia a tierra para los sistemas críticos.

22..33..33 RRuuiiddoo ddee mmooddoo nnoorrmmaall oo ttrraassvveerrssoo

El otro tipo de ruido se presenta en la forma denominada como ruido de modo normal.

Este fenómeno se caracteriza por que el ruido viaja entre los conductores que llevan

corriente bajo condiciones normales de operación. Este tipo de perturbaciones traspasan

23

los transformadores de aislamiento principalmente por acople electromagnético y no por

acople capacitivo entre devanados.

22..33..44 TTrraannss iieenntteess ddee aallttoo vvoollttaajjee ..

En el lenguaje de calidad de la energía, un transiente se define como aquella perturbación

eléctrica caracterizada por alto voltaje, alta corriente y energía y baja frecuencia. Su

amplitud puede ir desde los 50 voltios hasta varios cientos de voltios. El tiempo de

duración de este tipo de perturbación no supera un milisegundo.

Estadísticamente se ha comprobado que los transientos constituyen un 10% del total de

perturbaciones eléctricas posibles a las que pueden estar expuesto un equipo electrónico.

Adicionalmente estadísticas de puertos de datos y de LAN nos refieren que el 100% de

las fallas de puerto serie están relacionadas con transientes.

Podemos tener dos grupos de fuentes generadoras de transientes, por un lado tenemos las

causas externas que constituyen un 35% del problema y por otro lado las causas internas

que representan el 65% restante.

Dentro de las causas externas tenemos:

?? Descargas atmosféricas.

?? Conmutación de bancos de capacitores para compensación del factor de potencia.

?? Cambios de abastecimiento de la empresa eléctrica.

?? Fallas y accidentes de la red de distribución y/o transmisión eléctrica.

Dentro de las fuentes internas tenemos: ?? Unidades de aire acondicionado.

?? Equipos de corrección de factor de potencia.

?? Equipos de soldadura de arco.

24

?? Fotocopiadoras.

?? Ascensores.

?? Equipo de oficina, tal como impresoras láser, copiadoras, etc.

Independientemente de si la fuente es interna o externa la condición de alto voltaje

transitorio presente en un conductor eléctrico se puede modelar matemáticamente

mediante la siguiente expresión:

dtdi

LRxIE ?? (ec. 2.14)

Donde:

E: es el voltaje transitorio.

I: es la corriente de falla.

R: resistencia del conductor.

L: inductancia del conductor.

dtdi

: diferencial de corriente con respecto al tiempo

De la expresión anterior podemos concluir claramente que para el caso de una

perturbación transitoria caracterizada como ya dijimos por una alta corriente durante un

período de tiempo muy breve, el término Ldtdi

tiende a valores de gran magnitud

ocasionando consecuentemente un voltaje transitorio (E) elevado.

Debido a la gran cantidad de energía asociada a este tipo de perturbaciones, los

transientes ocasionan problemas tales como:

?? Errores de datos.

?? Errores en programas.

?? Caídas de sistemas de cómputo.

25

?? Quiebre de la fuerza dieléctrica.

?? Disipación de calor.

?? Averías en tarjetas y componentes electrónicos.

22..44 SSIISSTTEEMMAASS DDEE PPOOTTEENNCCIIAA IINNIINNTTEERRRRUUMMPPIIDDAA

Una unidad de Potencia Ininterrumpida (U.P.S.) es un dspositivo de estado sólido que

suple potencia regulada y ontinua a una carga crítica.

22..44..11 UUPPSS ffuueerraa ddee llíínneeaa

También conocida como UPS “Off-Line” o fuera d línea. En condiciones normales de

operación, la energía eléctrica fluye a través de esta UPS directamente desde el

suministro hasta la carga crítica, sin que supla energía controlada a través de un inversor.

Una vez que se ausenta la energía comercial el sistema de control de la UPS desconecta

la entrada por medio de un contacto y a partir de ese momento entra en acción el inversor

del UPS, tomando la energía de CD proveniente del banco de baterías.

Este tipo de UPS cuenta en su diseño con filtros para ruido eléctrico (EMI/RFI),

reguladores de voltaje, así como protección contra transientes tanto para la línea d datos

como para potencia, el tipo de onda de salida normalmente no es senoidal pura, tienen

asociado un tiempo de transferencia típicamente de 10 a 15 mseg, normalmente están

disponibles en bajas potencias.

Resulta interesante notar que este tipo de equipos no resuelve del todo ningún problema

relacionado armónicas, ni variaciones de frecuencia ( no son compatibles con grupos

electrógenos).

26

22..44..22 UUPPSS IInntteerraaccttiivvaa

Se trata de una modificación a la UPS fuera de línea. Al igual que en el caso anterior

cuando el suministro de energía comercial está presente, dicha energía pasa en forma

directa desde la entrada de servicio hasta la salida, siendo acondicionada únicamente por

un regulador de voltaje y filtros para ruido eléctrico tanto a la entrada como a la salida. El

UPS cuenta con un dispositivo denominado convertidor bi-direccional que en

condiciones normales de operación actúa como cargador, manteniendo el bnco de

baterías en flotación. Una vez que se ausenta la energía comercial, el sistema de control

del UPS activa un relé de transferencia para desconectar la entrada de servicio (tiempo

típico de transferencia menor a 4 mseg), a partir de este momento el convertidor bi-

direccional deja de actuar como cargador para convertirse en el inversor de la UPS,

trasformando la corriente directa del banco de baterías en corriente alterna regulada.

Al igual que en el caso de la UPS fuera de línea, está tecnología no resuelve los

problemas relacionados con deformación de la onda y variaciones de frecuencia.

22..44..33 UUPPSS eenn llíínneeaa ((OOnn--LLiinnee))

Se trata de un verdadero sistema ininterrumpido de potencia, pues la energía es

acondicionada continuamente a través del UPS. Se pude apreciar que en condiciones

normales de operación (energía comercial presente), la corriente alterna pasa a través de

una etapa de filtrado de ruido (EMI/RFI), luego pasa a una segunda etapa de rectificación

donde la corriente alterna se convierte a corriente directa para alimentar simultáneamente

el banco de baterías manteniéndolo en flotación así como al inversor. Dicho inversor

toma la corriente directa del bus de CD y la pasa a corriente alterna, virtualmente

regulada y libre de cualquier perturbación. En ausencia del suministro comercial, la

energía que alimenta el bus de CD y por lo tanto al inversor es suministrada por el banco

de baterías en forma totalmente ininterrumpida.

27

22..55 SSIISSTTEEMMAA DDEE IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN

Unos de los métodos para calcular el nivel de iluminación promedio en un espacio ha

sido el método IES de cavidad zonal, utilizado desde principios de 1960. Este método

asume que cada local está constituido por tres diferentes zonas o cavidades. Cada una de

ellas será tratada en conjunto, ya que tiene un efecto en cada una de las otras cavidades

para producir iluminación uniforme. Este método calcula niveles de iluminación pomedio

horizontales a través de un espacio.

Cuando se necesita un nivel de iluminación en un punto específico, se debe usar el

método de “punto por punto”. El método de “punto por punto” utiliza la curva

fotométrica que nos muestra la distribución de candelas potencia, producida por la

lámpara o luminaria y por medio de trigonometría básica, el diseñador puede conocer los

niveles de iluminación en superficies tanto horizontales como verticales.

22..55..11 MMééttooddoo ddee ccaavviiddaadd zzoonnaall

Este sistema, también llamado “método de lumen” divide la oficina en tres cavidades

separadas. Estas son:

1. Cavidad de techo.

2. Cavidad de local.

3. Cavidad de piso.

Cavidad de techo.

Es el área medida desde el plano del luminario al techo. Para luminarias colgantes

existirá una cavidad de techo; para luminarias colocados directamente en el techo o

empotrados en el mismo no existirá cavidad de techo.

28

Cavidad de local.

Es el espacio entre el plano de trabajo donde se desarrolla la tarea y la parte inferior del

luminario, el plano de trabajo se encuentra localizado normalmente arriba del nivel del

piso. En algunos casos, donde el plano de trabajo es considerado a nivel del piso, el

espacio desde el luminario al piso se considera como cavidad de local. En el lenguaje de

iluminación la distancia desde el plano de trabajo a la parte inferior del luminario es

llamado “altura de montaje del luminario”.

Cavidad de piso.

Se considera desde el piso a la parte superior del plano de trabajo, o bien, el nivel donde

se realiza la tarea específica. Para áreas de oficinas está distancia es aproximadamente de

76 cm. Para bancos de trabajo en industrias deberán considerarse 92 cm

aproximadamente. Si el trabajo o tarea se desarrolla en el piso, no existe cavidad de piso.

Para nuestros cálculos nos referimos a las tres cavidades por los símbolos normalmente

usados para describirlos:

Hcc= Altura de la cavidad de techo.

Hrc= Altura de cavidad del local.

Hfc= Altura de cavidad de piso.

22..55..22 TTeeoorrííaa ddee ll mmééttooddoo ddee ccaavviiddaadd zzoonnaall

La teoría básica considerada en este método de cálculo de iluminación es que la luz

producida por una lámpara o luminario es reflejado por todas las superficies del área. Las

reflexiones múltiples de la luz desde el luminario y desde las superficies del local actúan

para producir la luz en el plano de trabajo. Debido a este hecho es muy importante

determinar:

29

?? Las dimensiones del local.

?? Las reflectancias del local referente a:

?? Techo

?? Paredes

?? Piso

?? Características de la lámpara.

?? Características del luminario.

?? Efectos ambientales:

?? Polvo y suciedad

?? Temperatura

?? Mantenimiento planeado del sistema de iluminación.

Con el objeto de producir un lux en el plano de trabajo, el sistema de iluminación debe

producir un lumen sobre cada metro cuadrado. De hecho, la definición de lux es:

Un lumen por metro cuadrado o bien, establecido en forma matemática:

luxm

lumen1

12

? (ec. 2.15)

Por lo tanto, un nivel de iluminación promedio de 1000 luxes sobre un área de 10 xx

requerirá de 10000 lúmenes (desde el sistema de iluminación), que sean dirigidos al plano

de trabajo.

Conforme la fuente de luz se encuentra mas distante del plano de trabajo, el nivel de

iluminación se reducirá en proporción al cuadrado de la distancia. Por ejemplo, si un

sistema de iluminación produce 1000 luxes a una distancia de 10 metros, entonces a 20

metros el mismo sistema no producirá la mitad sino una cuarta parte del nivel de

iluminación, o sea 250 luxes.

30

22..55..33 TTeerrmmiinnaaddoo ddee ll llooccaall..

Es muy importante recordar que los colores de las superficies del local tienen un gran

efecto en el nivel d iluminación producido por un sistema. Usar colores claros en las

paredes, techos y pisos, dará como resultado un nivel mayor de iluminación que si usan

colores oscuros. Lo anterior se aplica también a muebles dentro del local, materiales

colgantes y alfombras.

22..55..44 FFóórrmmuullaass bbááss iiccaass--MMééttooddoo ddee ccaavviiddaadd zzoonnaall..

La fórmula básica para determinar el número de luminarios necesarios para producir un

nivel de iluminación deseado para un espacio conocido es como sigue:

No. de luminarios x lámparas/luminarios x lúmenes/lámpara x c.u. x m.f. Luxes= ------------------------------------------------------------------------------------------- Área

Donde:

c.u. = coeficiente de utilización

m.f. = factor de mantenimiento = L.L.D. x L.D.D.

L.L.D.: depreciación de lúmenes de la lámpara.

L.D.D.: depreciación del luminario

Los fabricantes de lámparas publican datos en los cuales se indica el valor inicial de

producción lumínica y el valor medio (promedio), o la depreciación de lúmenes de la

lámpara a través de las horas de vida (L.L.D.).

31

Los fabricantes de luminarios publican datos sobre los mismos, los cuales incluyen la

pérdida de luz debido al polvo y suciedad en la superficie de de los luminarios y los

controlentes (en casos de que se usen). También normalmente proporcionan el coeficiente

de utilización para diferentes tamaños de local, usando diferentes reflectancias de las

superficies. El coeficiente de utilización es un parámetro que nos indica que tan eficiente

es el luminario en convertir los lúmenes producidos por la lámpara en nivel de

iluminación útil en el plano de trabajo.

Un coeficiente de utilización de 0.80 significa que la luz emitida po la lámpara solamente

un 80% se puede utilizar en el plano de trabajo. Esto indica que el coeficiente de

utilización depende de otros factores independientes del luminario, como son las

reflectancias de las superficies del local.

32

33 CCAAPPIITTUULLOO 33.. DDIIAAGGNNÓÓSSTTIICCOO

33..11 PPRROOBBLLEEMMAA

33..11..11 DDeeffiinniicciióónn ¿Cuenta el Edificio La Colmena con una instalación eléctrica adecuada para suplir las

necesidades mínimas que se requieren para albergar empresas dedicadas a la toma

apuestas electrónicas?

33..11..22 JJuussttiiffiiccaacciióónn La meta de los dueños del Edificio La Colmena es poder albergar una empresa dedicada a

la toma de apuestas electrónicas en cada piso del edificio. Esto daría un total de seis

empresas.

El edificio originalmente fue diseñado para alquilar en oficinas cuyos requerimientos

eléctricos y de protección eran básicos. Hay que recordar que este tipo de empresas se

caracterizan por tener mucho personal trabajando en relativamente poco espacio y cada

uno con un equipo de cómputo dedicado. Los equipos electrónicos con que cuentan la

mayoría de empresas de este tipo constituyen la mayor parte de los activos de la

compañía.

Según la experiencia que ha tenido las empresas dedicadas a la toma de apuestas

electrónicas, cuando alquilan instalaciones que no están diseñadas para esa finalidad, es

que no se cuenta con las protecciones eléctricas necesarias, por ejemplo una malla de

tierra o sistema de pararayos. Otro de los principales problemas es que la capacidad

eléctrica suministrada no está diseñada para las condiciones que este tipo de compañía

exige. Oficinas básicas no cuentan con sistemas de UPS, Emergencia y no – emergencia,

los cuales son indispensables para el correcto funcionamiento de este tipo de empresa.

Otra razón es que por lo general, no se contempla la capacidad del sistema de Aire

Acondicionado que se necesita, esto conlleva a un requerimiento específico del sistema

eléctrico y las cargas a instalar.

33

33..22 HHIIPPÓÓTTEESSIISS

33..22..11 DDeeffiinniicciióónn

El Edificio La Colmena no cuenta con una instalación eléctrica que permita instalar

equipos con tecnología vanguardista provocando una disminución en el nivel de confort

de los trabajadores. Además, la instalación eléctrica actual no brinda las condiciones

mínimas para proteger los inmuebles, equipos y personal de la empresa

33..22..22 TTiippoo ddee HHiippóótteess iiss yy RRee llaacciióónn eennttrree VVaarriiaabblleess

Para este proyecto se plantea una hipótesis de investigación, la cual se define como una

“proposición tentativa acerca de las posibles relaciones entre dos o más variables”.

La hipótesis establece una relación de causalidad entre cuatro variables: una

independiente y dos dependientes. En la siguiente figura se ilustra esta relación:

Figure 3-1. Esquema de Relación Causal Multivariada

De esta forma se establece que la Instalación eléctrica del Edificio tiene efecto directo en

la instalación de equipos con tecnología vanguardista, en el confort de los empleados y en

la protección de los activos y los trabajadores.

Instalación eléctrica del

Edificio

?? Instalación de equipos con

tecnología vanguardista

?? Protecciones de los activos y

los trabajadores

?? Confort de los empleados

Variable

Independiente

Variables

Dependientes Fuente: El Autor

34

33..33 OOBBJJEETTIIVVOO DDIIAAGGNNÓÓSSTTIICCOO

“ Estudiar el diseño del sistema de potencia actual del edificio con el fin de definir los

cambios necesarios para poder adaptarlo para un Call Center “

33..33..11 RReeqquueerriimmiieennttooss ddee ll CClliieennttee

?? Sistema eléctrico tenga capacidad de ampliación a futuro: El cliente desea que

su sistema eléctrico tenga la previstas necesarias para apliar su capacidad según

va creciendo los requerimientos de la empresa. Para esto el cliente espera que el

diseño propuesto contemple posibles apliaciones futuras que no involucren

cambios drásticos en la infraestructura del edificio, y que permitan un desarrollo

ordenado de los cambios.

Específicamente, el cliente desea suficiente capacidad en el transformador de

voltaje y en los generadores de emergencia y esto conlleva a un diseño apropiado

de la capacidad del sistema de medición, transferencias automáticas, acometidas

de distribución y centros de carga instalados en cada piso del edificio.

?? Sistema eléctrico confiable y eficiente para las cargas críticas instaladas: Se

requiere un sistema eléctrico que sea capaz de funcionar las 24 horas del día, los

365 días del año. El sistema debe de tener una protección que garantice que en

caso de falla o falta de flujo eléctrico las cargas críticas permanezcan

funcionando. Debe ser diseñado acorde con las cargas críticas del edificio, que

conlleve la capacidad apropiada y los tiempos de respuesta necesarios.

35

?? Sistema eléctrico que proteja los equipos instalados: El cliente cuenta con un

volumen importante de equipos de cómputo, servidores, centrales telefónicas,

switch de distribución y antenas parabólicas. Estos equipos constituyen los

activos de mayor inversión y son la herramienta indispensable para el servicio que

brindan este tipo de empresa. Como consecuencia, el diseño del sistema eléctrico

solicitado debe asegurar el bienestar de dichos bienes.

Los equipos deben ser protegidos de los altos voltájes, fluctuaciones y picos de

corriente eléctrica provenientes de la red eléctrica externa al edificio, asi como de

los fenómenos eléctricos que se puedan dar dentro de la red eléctrica del edificio.

33..33..22 AAnnaalliiss iiss ddee ll ss iiss tteemmaa ee llééccttrriiccoo aaccttuuaall

?? Resumen de cargas: Se inicia explicando que el edificio esta diseñado para

poseer 8 tableros de distribución principales, de los cuales seis son para la

distribución de cargas en cada piso y dos para las cargas de uso común. El

sistemas de medición de la C.N.F.L. esta compuesto por siete medidores de

distintas capacidades, ya que las cargas de uso común se conectan a un unico

sistema de medición. A continuación se presenta la tabla que resume de las

cargas:

Tabla 3-1. Resumen de Cargas del Sistema Original

Tablero Carga Total (W) Ia (A) Ib (A) Ic (A)S2 52190 157 229 229P1 36950 163 163 164P2 36950 163 163 164P3 36950 163 163 164P4 36950 163 163 164P5 119230 528 526 529P6 63535 281 280 283

Totales 382755 1618 1687 1697

RESUMEN E CARGAS

36

?? Capacidad y tipo de transformador: El diseño original posee un trasformador

trifásico tipo pedestal (PAD MOUNTAIN) con una capacidad de 400 KVA con

un voltaje de 34.5 / 19.9 KVca en el primario y 120 / 208 Vca en el secundario.

El calibre de los cables en el lado secundario del transformador es de 3x3x#350

MCM para las fases, 3x1x#300 MCM para el neutro y 3x1x#3/0 AWG para la

tierra. Estos destinados a alimentar un interruptor principal de 1200 amps.

?? Modulo de medidores: el módulo de medición esta diseñado para 7 contadores

con disyuntor termomagnetico principal de 1200 amps y barras para 1200 amps.

Compuesto por 5 contadores de 225 amps, para las áreas comunes y los pisos# 1

al 4, 1 contador de 600 amps para el piso# 5 y 1 contador de 400 para el piso# 6.

?? Calibre de acometida tableros de distribución principal:

??Área común: Para el tablero S2 2x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para

el neutro y 1x1x#4 para la tierra. Para el tablero S1 1x3x#2 AWG para las fases,

1x1x#4 AWG para el neutro y 1x1x#8 para la tierra.

??Pisos # 1 al 4: 2x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para el neutro y 1x1x#4

AWG para la tierra.

??Piso # 5: 4x3x#300 MCM para las fases, 1x1x#300 MCM para el neutro y

1x1x#3/0 AWG para la tierra.

??Piso # 6: 4x3x#2/0 AWG para las fases, 1x1x#2/0 AWG para el neutro y

1x1x#1/0 AWG para la tierra.

??Capacidad del sistema de emergencia: no fueron definidos

37

44 CCAAPPÍÍTTUULLOO 44.. DDIISSEEÑÑOO

44..11 DDIISSEEÑÑOO DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE IILLUUMMIINNAACCIIOONN

Procederemos con el procedimiento de cálculo para determinar el número de luminarios

así como la localización de estos en el área, para esto se utilizarán las tablas del

fabricante sylvania, empresa de la cuál se obtuvieron las luminarias.

1. Determinar el tipo de trabajo que se desarrollará en el local. Esto servirá para

determinar la calidad y cantidad de luz que se necesita.

2. Determinar que fuente luminosa deberá usarse.

3. Determinar las características físicas y operacionales del área y como se usará.

Esto incluye dimensiones del local, valores de reflectancia, localización del plano

de trabajo y características operacionales, tales como: Horas diarias y anuales de

uso del sistema.

4. Seleccionar el luminario que se usará.

5. Determinar los factores de depreciación de luz para el área. Con el fin de

simplificar los cálculos, usaremos los dos factores que afectan en mayor

proporción la pérdida de luz a saber:

L.L.D.: Depreciación de lúmenes de lámpara

L.D.D.: Depreciación del luminario debido al polvo

Multiplicando estos dos factores obtenemos el factor de mantenimiento (m.f.)

Estos factores se determinarán con la ayuda del anexo # 2.

6. Cálculo de las relaciones de cavidad:

a) Cavidad de local = .hrc .

b) Cavidad de techo = hcc .

c) Cavidad de piso = hfc .

38

La fórmula para el cálculo de la relación de cavidad es:

Relación de cavidad = ? ?

anchoolanchoolaltura

????

argarg5

Donde: Altura = Altura de cavidad de local, piso o techo.

7. Determinar las reflectancias efectivas correspondientes a las cavidades de techo y

piso. Este procedimiento contempla el efecto de interreflexión de la luz

considerando las diferentes superficies del local. En el anexo 1 la tabla # 2 se

indican las reflectancias efectivas.

8. Determinar el coeficiente de utilización (c.u.). El coeficiente de utilización se

encuentra en los datos técnicos proporcionados por el fabricante para el luminario

que se usará.

Se notará que con el objeto de seleccionar el valor apropiado del c.u. de esas

tablas, se deberán conocer primeramente las reflectancias efectivas de techo,

pared y piso. La mayoría de las tablas muestran solamente un valor típico para la

reflectancia de piso. Este valor es 20% y es considerado generalmente como un

valor normal. En caso de que el valor de reflectancia sea mayor o menor del 20%

se debe corregir deacuerdo con los datos disponibles en el anexo 1 la tabla # 4.

9. Cálculo de luminarios requeridos:

Con los datos anteriores se debe aplicar la fórmula siguiente:

No. de luminarios = ? ?

....min

.fmuc

lamparalumenes

arioslulamparasdeNo

mantenidopromedioluxesarea

???

?

39

44..11..11 DDiisseeññoo::

El sistema de iluminación se dividirá en cuatro sectores que son: área de trabajo y oficina,

área de parqueo, área de baños y áreas comunes. Con respecto a las áreas comunes se

determino que se utilizará el diseño inicial, por lo que se obtendrá de los planos originales

el cálculo de las cargas.

Área de trabajo y oficinas

1. El local a iluminar será el Call Center, por lo que en su mayoría se tendrá, una

gran cantidad de personas ubicadas en cubículos, conteniendo como herramientas

de trabajo básicamente una computadora y una extensión telefónica. Por lo que se

considera necesario contar con una buena calidad de iluminación, para el

desarrollo apropiado del trabajo. El nivel de iluminación recomendado será de

600 luxes.

2. La fuente de luz a utilizar será:

Luz del tipo fluorescente, con una temperatura colometrica nominal (K) de cool-

4100 0K , para el área de trabajo y oficinas.

3. Los puntos de este item a desarrollar son los siguientes.

a. Dimensiones:

Longitud: 19 mts

Ancho: 23 mts

Altura: 2.7 mts

b. Altura del plano de trabajo: 0.85

c. Altura de montaje del luminario: 2.7 mts

40

d. Las reflectancias del local según datos tomados del anexo 1 (colores de pintura)

son:

Techo: 88%

Paredes: 79%

Piso: 20%

En está área se trabajará las 24 horas del día, los 7 días de la semana, solo que en

la madrugada se contará con una cantidad mínima del personal, con respecto a los

fines de semana que tendrá la capacidad total de personal si es necesario. Como

para este caso se utilizaran luminarias a empotrar en el cielo suspendido, no es

necesario tomar en cuenta los datos de la cavidad de techo, para desarrollar el

dimensionado del sistema de iluminación.

4. El luminario será del tipo: T8 de 3 lámparas fluorescentes de cool-4100 0K . Se

obtuvo de las tablas del fabricante que las lámparas poseen un valor de 3000

lumenes iniciales y 2800 lumenes promedio.

5. Los factores denominados:



Se encontrarán de las tablas suministradas por el fabricante, del anexo 2

(F.L.P.D.) se obtiene que el valor LLD = 0.93 y del anexo 2 la figura # 2 se

obtiene LDD = 0.8, tomando como consideración una proyección a 24 meses y

deseando una limpieza apropiada de los luminarios.

De este punto se obtiene que el valor de m.f es el siguiente:

LDDLLDfm ??..

8.093.0.. ??fm

744.0.. ?fm

41

6. Relación de cavidad:

a) Cavidad de local.


? ?2319231985.15

????

889.0?hrc

b) Cavidad de piso.


? ?2319231985.05

????

408.0?hfc

7. Tomando en cuenta las relaciones de cavidad, podemos determinar las reflexiones

efectivas y de esta manera determinar el valor neto efectivo de reflectancias para

techo y piso, esto se obtiene del anexo 1 la tabla # 2.

En este caso si las luminarias están directamente montadas o empotradas en el

cielo el coeficiente de reflectancia para la cavidad del cielo es igual al coeficiente

dl cielo ?cc? c?

Por lo que el valor de la reflectancia efectiva de techo es 88.?cc?

De la tabla se obtiene el valor de 21.?fc?

8. El coeficiente de utilización para esta luminaria se obtiene de la tabla del

fabricante. Por recomendación del ingeniero encargado de diseño de luminarias

por parte de la empresa contratada para el montaje de las mismas, se determino

utilizar de los valores obtenidos en el punto anterior, los valores aproximados a

los rangos de la tabla del fabricante, de aquí se obtiene un valor del coeficiente de

utilización de:

83... ?uc

42

9. El calculo de la cantidad de luminarias requeridas para alimentar esta área seria

de:

744.83.28003600437

????

?No 5.50?No

Por lo tanto, el número de luminarios será de 50.

Ahora calcularemos el área promedio de luminario de la siguiente manera:

274.850

437min.

mariosludeNo

totalareaApl ???

El espaciamiento entre luminarios se determinará obteniendo la raíz cuadrada del

área promedio por luminario:

95.274.8 ??? AplEp

El número aproximado de luminarios en cada hilera se puede encontrar

dividiendo primero la longitud del local entre el espaciamiento promedio y

posteriormente dividiendo el ancho dl local entre el espaciamiento promedio:

44.695.2

19arg ??oL

8.795.2

23??Ancho

El número de luminarios a instalar por hileras podría ser 6 x 8 = 48

43

Área de parqueos

1. El local a iluminar será el parqueo, para un tipo de área como está es necesario

contar con la iluminación suficiente, que permita observar, tanto los demás carros

como la zona de parqueo asignada. El nivel de iluminación recomendado será de

100 luxes.


Luz del tipo fluorescente, con una temperatura colometrica nominal (K) de MID-

3500 0K , para el área de parqueos.


a. Dimensiones:

Longitud: 28 mts

Ancho: 24 mts

Altura: 3.4 mts

e. Altura del plano de trabajo: 1.40

f. Altura de montaje del luminario: 3 mts

g. Las reflectancias del local según datos tomados de l anexo 1 (colores de pintura)

son:

Techo: 61%

Paredes: 61%

Piso: 20%

4. El luminario será del tipo: T8 de 2 lámparas fluorescentes de MID-3500 0K . Se



44









LDDLLDfm ??..

6.093.0.. ??fm

558.0.. ?fm


a) Cavidad de local.


? ?2428242860.15

????

619.0?hrc

b) Cavidad de techo.


? ?242824284.05

????

154.0?hcc

c) Cavidad de piso.


? ?242824284.15

????

541.0?hfc

45




Reflectancia efectiva de techo 59.?cc?

Reflectancia efectiva de piso 20.?fc?






utilización de:

95... ?uc


de:

558.95.28002100672

????

?No 6.22?No


Ahora calcularemos el área promedio de luminario de la siguiente manera:

22.2923

672min.

mariosludeNo

totalareaApl ???

El espaciamiento entre luminarios se determinará obteniendo la raíz cuadrada del

área promedio por luminario:

4.52.29 ??? AplEp

46

El número aproximado de luminarios en cada hilera se puede encontrar

dividiendo primero la longitud del local entre el espaciamiento promedio y

posteriormente dividiendo el ancho dl local entre el espaciamiento promedio:

2.54.5

28arg ??oL

4.44.5

24??Ancho

El número de luminarios a instalar por hileras podría ser 5 x 4 = 20

Área de baños

1. El local a iluminar será el área de baños, se tomará la zona que abarca tanto el

baño de hombres y mujeres juntos para realizar solo un calculo. El nivel de

iluminación recomendado será de 100 luxes.


Luz del tipo fluorescente, con una temperatura colometrica nominal (K) de cool-

4100 0K , para el área de baños.


a. Dimensiones:

Longitud: 5.1 mts

Ancho: 5.5 mts

Altura: 2.7 mts

h. Altura del plano de trabajo: 1

i. Altura de montaje del luminario: 2.7 mts

47

j. Las reflectancias del local según datos tomados del anexo 1 (colores de pintura)

son:

Techo: 88%

Paredes: 72%

Piso: 20%

Como para este caso se utilizaran luminarias a empotrar en el cielo suspendido, no

es necesario tomar en cuenta los datos de la cavidad de techo, para desarrollar el

dimensionado del sistema de iluminación.

4. El luminario será del tipo: T8 de 3 lámparas fluorescentes de cool-4100 0K . Se











LDDLLDfm ??..

8.093.0.. ??fm

744.0.. ?fm


a. Cavidad de local.


? ?5.51.55.51.57.15

????

21.3?hrc

48

b. Cavidad de piso.


? ?5.51.55.51.515

????

89.1?hfc




En este caso si las luminarias están directamente montadas o empotradas en el

cielo el coeficiente de reflectancia para la cavidad del cielo es igual al coeficiente

dl cielo ?cc? c?

Por lo que el valor de la reflectancia efectiva de techo es 88.?cc?

De la tabla se obtiene el valor de 23.?fc?






utilización de:

69... ?uc


de:

744.69.2800220005.28

????

?No 95.1?No

49


Este calculo nos dice que es necesario colocar un luminario en cada baño, pero al

discutir este resultado con el cliente como y la empresa proveedora de las luminarias se

determino que, en el área de lavado es necesario instalar un luminario y sobre cada uno

de los inodoros ( 3 por cada baño), se instalará un bombillo incandescente de 50 Watts.

44..22 DDIISSEEÑÑOO DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE AAIIRREE AACCOONNDDIICCIIOONNAADDOO

Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud

posible en espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes

para evaluar:

?? Datos atmosféricos del sitio.

?? La característica de la edificación, dimensiones físicas.

?? La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a acondicionar.

?? El momento del día en que la carga llega a su pico.

?? Espesor y características de los aislamientos.

?? La cantidad de sombra en los vidrios.

?? Concentración de personal en el local.

?? Las fuentes de calor internas.

?? La cantidad de ventilación requerida.

Las variables que afectan el cálculo de cargas térmicas son numerosas, frecuentemente

difíciles para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamente

relacionadas.

50

Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magnitud durante

un período de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentos

diferentes unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga

de enfriamiento necesaria para un establecimiento o dividirse este en zonas

En el cálculo de carga de enfriamiento, es determinante el uso de valores adecuados para

aplicarlos en un procedimiento determinado. La variación en los coeficientes de

transmisión de calor de los materiales y montajes compuestos en edificio típicos, la forma

de construcción, orientación del edificio y la manera en cual el edificio opera son algunas

de las variables que imposibilitan un cálculo numéricamente preciso.

La empresa contratada, después de valorar todas las variables anteriormente

mencionadas, llegó a la conclusión de que el área cotizada necesita 40 toneladas de

refrigeración como carga de enfriamiento en el área de call center y oficinas y 2 toneladas

de refrigeración como carga de enfriamiento en el área del cuarto de control. Dicha carga

es la cantidad de energía que se requiere vencer en el área para mantener determinadas

condiciones de temperatura y humedad para la aplicación especifica.

44..22..11 EEqquuiippooss eenn ee ll áárreeaa ddee ccaallll cceenntteerr yy ooffiicciinnaass

Se determinó que lo mas adecuado es instalar 5 equipos de 7.5 toneladas cada uno, al

diseñar una adecuada distribución de los evaporadores y ductos de cada equipo, se

obtiene un sistema que permite en caso de falla o mantenimiento de alguna de las

unidades, seguir funcionando sin perturbar de manera muy significativa el confort del

personal de las oficinas. El gran inconveniente de este sistema de aire acondicionado es

que el contratante estipuló que no debe encontrarse dentro del sistema eléctrico de

emergencia, por lo tal en caso de pérdida del flujo en el edificio se perderá la

refrigeración de las oficinas y call center.

51

El equipo seleccionado posee las siguientes especificaciones:

Voltaje Nominal: 208/230

Frecuencia: 60 Hz

Fases: 3F

Capacidad del compresor: RLA = 25.6 LRA = 190

Capacidad del evaporador: Fla = 1.5 LRA = 3.1

MCA: 39.8

MOCP: 60

Donde

Fla: Carga máxima en amps.

LRA: Carga a rotor bloqueado en amps.

RLA: Consumo del equipo en amps.

MCA: Mínimo circuito en amps.

MOCP: Máxima protección de sobrecorriente.

44..22..22 EEqquuiippoo eenn ee ll áárreeaa ddee ll ccuuaarrttoo ddee ccoonnttrrooll

Se determinó que lo mas adecuado es instalar 1 equipo de 2 toneladas, adicional al

sistema en el cuarto de control, este equipo será del tipo mini split y estará conectado al

sistema de emergencia del edificio, permitiendo de esta manera que en caso de falla del

fluido eléctrico, esta unidad continue funcionando y brindando refrigeración a los equipos

críticos instalados dentro del cuarto, los cuales son extremadamente sensibles a las altas

temperatura (sufren daños físicos o se apagan por alto-protección).

El equipo seleccionado posee las siguientes especificaciones:

Voltaje Nominal: 208/230

Frecuencia: 60 Hz

Fases: 1F

Capacidad del compresor: 11 amps.

Capacidad del evaporador: 0.59 amps.

52

De las especificaciones técnicas de los equipos se determina que la capacidad requerida

del breaker de protección del equipo es de 20 amps.

44..33 DDIISSEEÑÑOO DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE SSIISSTTEEMMAA IINNIINNTTEERRRRUUMMPPIIDDOO

Procederemos con el cálculo del sistema interrumpido (UPS), con base en las cargas

eléctricas sumistradas por el cliente, esto se logro luego de efectuarse varias reuniones

con ayuda de los encargados del departamento de cómputo. De esta manera fue posible

formular una lista de equipos y sistemas necesarios para permitir el desarrollo de los

trabajos de la empresa, posterior a esto se coordino con representantes de la empresa

encargada de la distribucion de los equipos UPS seleccionados, se concluyo que para

realizar un diseño adecuado y eficiente, es recomendable utilizar un programa simulador,

el cual permite incorporarle datos de los equipos a instalar y este programa realiza los

calculos del tamaño del sistema (UPS), dicho simulador se encuentra ubicada en la web y

es de uso exclusivo del departamento del departamento de ingenieria de las empresas

establecidas como distribuidoras autorizadas. Para la aplicación en este edificio, fue

necesario separar el sistema en dos, un sistema ininterrumpido ha ubicar en el piso

encargado de controlar los sistemas de telecomunicaciones y otro equipo encargado de

proteger las cargas de cómputo, centrales telefónicas, servidores, etc, en cada piso del

edificio del Call Center.

44..33..11 PPrrootteecccciióónn ss iiss tteemmaa aaddmmiinniiss ttrraaddoorr ddee ttee lleeccoommuunniiccaacciioonneess ..

El edificio esta diseñado para contar con un grupo de sistemas encargados de administrar

y brindar mantenimiento a la mayoría de los sistema encargados de brindar las

telecomunicaciones del edificio (transmission de datos y administracion de llamadas

locales e internacionales); estos estaran concentrados en un piso de edificio, propiamente

el quinto piso, ya que este se encuentra equitativa y estrategicamente ubicado; para

minimizar los gastos por cableado de los sistemas al resto de los pisos del call center.

Debido a que este sistema es el cerebro del edificio, el sistema UPS ha instalar en este

53

departamento ademas de ser capaz de proteger y brindar suficiente energia de respaldo a

los sistemas, debe poseer la dispisicion de brindar un porcentaje de ampliación, diseñado

para soportar un crecimiento aproximado del 25% y capacidad de redundancia en el

sistema de potencia y bateria.

Figure 4-1. Cotización UPS. (Piso Control)

PlanUPS UPS Sizing Tool

Project Name:Promotora la Colmena (Piso Control)

Recommended Solutions

Model Number

360°

View Description

UPS

Output

Receptacle

Number

and Type

Run time

based

upon full

UPS

capacity

Run time

based

upon

total load

-- On-Line UPS Products (recommended for mission critical equipment) --

Project Criteria Summary

Minimum UPS Topology: On-Line

SNMP Compatible: Y

Rackmountable: Not Selected

Total VA: 42140

Output Voltage: 120/208

Runtime: 10

Watts: 41750

Supported Equipment

Quantity Manufacturer Model VA Watts Operating

Voltage

2 C isco 7606 5060 3800 208

3 C i sco 3620 180 180 120

6 C i sco 7206 3600 2220 120

4 C i sco AS5300 1080 1600 208

30 Dell Dimension 2100 4590 4350 120

54

5 Lucent PacketStar PSAX 1250 2750 2000 120

20 Dell PowerEdge 2550 6940 6600 120

30 Dell PowerEdge 1650 8700 8250 120

70 Dell PowerEdge 350 9240 8750 120

Totals: 42140 37750

Calculated Load Watts: 4000

Total Load (Watts): 41750

Future Expansion: 25%

Total Load including Expansion (Watts): 53437.5

Your chosen equipment requires both 120V and 208V.

Depending on your application, you might want to consider two separate UPS units.

To do this, remove the equipment that has a different operating voltage, then create another project to select

smaller UPS units.

However, Liebert does have units that will support this combination of voltages. Continue to see solutions that

support the selected voltages.

OR...

If the all of equipment selected will operate at one of the voltages/voltage combinations listed, choose the one

that best suits your needs and then continue.

* Liebert Corporation does not guarantee the accuracy of any information for any of the above calculations and results. All specifications are subject

to change without notice. This is merely a tool providing an estimate. Liebert cannot be held responsible for any information posted. Please contact a

representative to verify all information. Runtimes are in minutes, assume fully charged batteries, and are typical at 75°F (25°C) with

55

44..33..22 PPrrootteecccciióónn ss iiss tteemmaa ddee ll CCaallll CCeenntteerr..

Cada piso del edificio debe estar diseñado para contar con un cuarto de servidores y un

grupo de computadoras administradas por un departamento de telecomunicaciones,

conjunto con dicho departamento se logro determinar una cantidad de equipos destinados

para realizar las labores basicas, de la empresa. Estos sistemas son muy importantes para

el desarrollo de las labores del dia a dia de la empresa, por lo que el sistema UPS ha

instalar de ser capaz de proteger y brindar suficiente energia de respaldo a los sistemas y

debe poseer la dispisicion de brindar un porcentaje de ampliación, diseñado para soportar

un crecimiento aproximado del 15%, caracteristicas solicitadas por el cliente con base a

la carga a instalar y la experiencia tenida luego de varias temporadas en el negocio.

Figure 4-2. Cotización UPS (Normal)

PlanUPS UPS Sizing Tool

Project Name: Promotora la Colmena (Call Center)

Recommended Solutions

UPS Run time Run time

56

Supported Equipment

Quantity Manufacturer Model VA Watts Operating

Voltage

200 Dell Dimension 2100 30600 29000 120

10 Dell Dimension 4100 2110 2000 120

8 HP ProLiant BL10e e -Class 6000 4800 120

1 C i sco 7206 600 370 120

10 C isco 2950G-12-EI 400 300 120

8 NEC MultiSync LCD 1525X 864 824 120

1 C i sco AS5300 270 400 208

Totals: 40844 37694

Calculated Load Watts: 3000

Total Load (Watts): 40694

Future Expansion: 15%

Total Load including Expansion (Watts): 46798.1

Your chosen equipment requires both 120V and 208V.

Depending on your application, you might want to consider two separate UPS units.

To do this, remove the equipment that has a different operating voltage, then create another project to

select smaller UPS units.

However, Liebert does have units that will support this combination of voltages. Continue to see solutions

that support the selected voltages.

OR...

If the all of equipment selected will operate at one of the voltages/voltage combinations listed, choose the

one that best suits your needs and then continue.

* Liebert Corporation does not guarantee the accuracy of any information for any of the above calculations and results. All specifications are

subject to change without notice. This is merely a tool providing an estimate. Liebert cannot be held responsible for any information posted. Please

contact a representative to verify all information. Runtimes are in minutes, assume fully charged batteries, and are typical at 75°F (25°C) with

resistive loads.

57

44..44 DDIISSEEÑÑOO DDEE UUNNAA AADDEECCUUAADDAA RREEDD DDEE SSUUPPRREESSIIÓÓNN DDEE TTRRAANNSSIIEENNTTEESS

El objetivo de esta red de supresión es proteger la instalación de disturbios tanto externos

como internos. El estándar ANSI C 62.41 define (capacidad) un supresor de transientes

de acuerdo al punto donde es aplicado. De acuerdo a lo anterior tenemos tres categorías

básicas (véase figuras #3.7, #3.8, #3.9):

ANSI C62.41- Categoría A:

El punto de uso es la carga crítica: computadoras, televisores, PLC’S, euipo de

laboratorio, etc.

ANSI C62.41- Categoría B:

El punto de uso es en los subtableros: iluminación, sistemas de administración de

edificios, sistemas de seguridad.

ANSI C62.41-Categoría C:

El punto de uso es en la entrada de servicio del edificio.

58

44..44..11 CCaarraacctteerriizzaacciióónn ddee ccaatteeggoorrííaass ddee AANNSSII//IIEEEEEE CC6622..4411--11999911

Figure 4-3. Definición de un supresor de transientes según su ubicación.

Figure 4-4. Esquema básico de una red de supresión.

Resulta importante señalar que cada categoría se divide a su vez en subcategorías con una

forma de onda y niveles de voltios/amperes asignados a cada una por el estándar. La

siguiente es una lista de las formas de onda definidas en el estándar C62.41:

59

Tabla 4-1. Muestra las diferentes sub-categorías de clasificación de los supresores de transientes según su ubicación.

Categoría Voltios / Amperes Forma de onda

C3- Entrada de servicio 20 kV/ 10 kA Doble onda:

1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.


1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.


1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.

B3- Tablero de distribución principal 6 kV/ 3 kA Doble onda:

1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.


1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.


1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.

B3- Centro de carga / Sub- Panel de

distribución

6 kV/ 0.5 kA Onda oscilatoria

0.5 µseg – 100 kHz


distribución


0.5 µseg – 100 kHz


distribución


0.5 µseg – 100 kHz

A3- receptáculo de pared 6 kV/ 2 kA Onda oscilatoria

0.5 µseg – 100 kHz

A2- receptáculo de pared 4 kV/ 0.13 kA Onda oscilatoria

0.5 µseg – 100 kHz

A1- receptáculo de pared 2 kV/ 0.07 kA Onda oscilatoria

0.5 µseg – 100 kHz

60

Un supresor de transientes se puede definir como un componente dependiente del voltaje,

que se conecta en paralelo con la carga y tiene la función de limitar la corriente. Este

dispositivo protege eléctricamente l sistema limitando el voltaje transitorio al desviar la

corriente asociada a ese transiente hacia tierra.

44..44..22 PPaassooss aa sseegguuiirr ppaarraa ddiimmeennss iioonnaarr yy eessppeecciiffiiccaarr uunn ssuupprreessoorr ddee ttrraannss iieenntteess aaddeeccuuaaddoo..

1. Examinar la historia del lugar: verificar el historial de problemas de calidad de

energía eléctrica en el sitio.

2. Evaluar la carga a proteger: que tipo de equipos se van a proteger, costo,

requerimiento de confiabilidad de los sistemas y procesos. La tolerancia a falla

por parte del usuario: la pregunta clave es, Puede el usuario darse el chance de

una interrupción en sus actividades cotidianas?, cuál es el costo para la

compañía?. Considerando este costo, fácilmente se puede justificar la inversión

inicial en la instalación de un supresor.

3. Determinar los modos de protección requeridos: Lo recomendable es que el

supresor contemple todos los modos de protección, pues no es posible determinar

en forma 100% certera por cual ruta va a presentarse la perturbación, por lo tanto

es recomendable que el supresor se especifique con protección Línea-Línea,

Línea-Neutro, Neutro-Tierra, Línea-Tierra.

4. Definir la clasificación del supresor de acuerdo a su ubicación: Categoría A,

Categoría B, Categoría C.

5. Determinar el voltaje del bus de conexión: se refiere al voltaje nominal disponible

en el tablero donde se conecta en paralelo el supresor.

6. Confirmar la configuración de fases: esto es si la alimentación es monofásica,

trifásica delta o estrella.

7. Determinar los requerimientos de desvío de corriente del supresor: Esto es igual a

dimensionar el supresor. Este valor se especifica en KA(kilo amperios) y el

procedimiento de cálculo se resume en los siguientes pasos:

61

?? Verificar la ubicación y categoría del supresor obtenidas en el punto # 5 de

este procedimiento.

?? De acuerdo con ANSI/IEEE C62.41 definir el voltaje máximo en el punto

de conexión (para una entrada de servicio este valor típicamente es de 100

KV mientras que para un subtablero es de 6 KV)

?? Calcular la impedancia en el punto de conexión (para una entrada de

servicio típicamente está en el rango de 0.25 O a 2 O, mientras que para

un subtablero está en el rango de 0.5 O a 6 O.

?? Finalmente con el valor obtenido de Z y de E hacer el cociente E/Z para

obtener el valor en KA de I.

8. Especificar el nivel de voltaje de campleo del supresor: se refiere a la cantidad de

voltaje transitorio que es permitido pasar hasta la carga protegida. Este valor esta

especificado UL 1449.

9. Especificar el tiempo de respuesta: en realidad lo que los fabricantes especifican

en este punto no es el tiempo de respuesta del supresor como un todo, sino mas

bien el tiempo de respuesta de sus componentes, este valor típicamente no debe

superar los 0.5 nseg.

10. Especificar el máximo voltaje continuo de operación (MCOV, por sus siglas en

ingles). Debe ser de al menos 115% del valor nominal del voltaje de operación del

sistema, esto con el fin de asegurar la capacidad del supresor de soportar

sobrevoltajes momentáneos.

62

44..44..33 DDiisseeññoo ddee ssuupprreessoorreess ..

1. La carga que es necesario proteger, en su mayoría es equipo muy sensible, tales

como computadoras, servidores, centrales telefónicas, enrutadores, etc. El costo

de dichos equipos asciende a los miles de dólares y debido a que estos equipos

son el corazón de la empresa es necesario, resguardarlos de la mejor forma

posible contra daños ocacionados por fenómenos eléctricos. El paro de labores en

un día de alta demanda puede ocacionar pérdidas por más de $20,000 por hora,

mas el costo del equipo a sustituir. Por lo que el sistema de telecomunicaciones y

transmisión de datos debe permanecer funcionando, las 24 horas del día, los 7

días de la semana. El uso de dispositivos de seguridad eléctricos, por su

importancia directa con la seguridad y confiabilidad del sistema en general del

Call Center, posee justificación y presupuesto para su compra.

2. El modo de funcionamiento de los supresores elegidos nos brindan una protección

Línea-Línea, Línea-Neutro, Neutro-Tierra, Línea-Tierra.

3. El sistema eléctrico del edificio estará dividido en tres: Sistema Normal

(alimentación eléctrica de las cargas no críticas), Sistema de Emergencia

(alimentación eléctrica de las cargas críticas), Sistema de Aire

Acondicionado(alimentación eléctrica de las unidades de A/A). Los supresores se

instalarán unicamente para el sistema de emergencia; el cual dentro de su

configuración contara con transferencias automáticas, sistemas de UPS, etc, por lo

que se determino que es necesario utilizar supresores categoría B y C, por lo que

para esta aplicación se tiene por fuera el montaje de los supresores Categoría A,

dejándole el trabajo de protección a los puntos de cargas críticas a la UPS On-

Line.

4. El voltaje de entrada al edificio será a 120/208 Vca, desde el secundario de los

transformadores, por tal razón los equipos a instalar en general se solicitaron para

que trabajen dentro de este rango de voltaje, por lo que este no variara en ninguna

área del mismo.

5. La configuración de las fases es trifásicas.

63

6. Para dimensionar el tamaño de los supresores de transientes se utilizarán las

siguientes tablas brindadas por el distribuidor de los equipos en Costa Rica.

?? Paso 1. Determinación de la capacidad mínima del supresor (kA)

Tabla 4-2. Determinación de la capacidad mínima del supresor (kA)

Nota: La capacidad de amperios del filtro depende de los amperios nominales en el punto de acople

?? Paso 2. Determinación del nivel de exposición

Tabla 4-3. Paso 2. Tabla A. Tipo de Actividad

Tabla 4-4. Paso 2. Tabla B. Localización

RMS SYSTEMS MAINS DISTRIBUTIONAMPS CAT C3 (100 kV) BOAR CAT B3 (6 kV) CAT A3

ABOVE-3001 0.25 ? 0.0187 ? FILTER*3000 - 2001 0.31 ? 0.0240 ? FILTER*2000 - 1201 0.4 ? 0.0375 ? FILTER*1200 - 601 0.63 ? 0.0461 ? FILTER*600 - 226 0.77 ? 0.0750 ? FILTER*225 - 126 1.25 ? 0.0923 ? FILTER*125 - 60 1.54 ? 0.2400 ? FILTER*

TIPO DE ACTIVIDADMEDICA-INDUSTRIA- TELE 100BANCA 75COMERCIAL 50INSTITUCIONES-PYMES 25RESIDENCIAL 0

LOCALIZACIÓNEXTREMA INCIDENCIA DE RAYOS 100ALTA INCIDENCIA DE RAYOS 75MEDIANA INCIDENCIA DE RAYOS 50BAJA INCIDENCIA DE RAYOS 25NULA INCIDENCIA DE RAYOS 0

64

Tabla 4-5. Paso 2. Tabla C. Distancia a fuentes de generación eléctrica

Tabla 4-6. Paso 2. Tabla D. Cercanía a otras cargas significativas, como industrias, subestaciones, etc.

Tabla 4-7. Paso 2. Tabla E. Clasificación por nivel de exposición

DISTANCIA50 KM O MENOS 10051 A 75 KM 7575 A 125 KM 50126 A 180 KM 25181 KM O MÁS 0

CERCANÍAMENOS DE 1 KM 1001 A 5 KM 755 A 10 KM 5015 A 20 KM 2521 KM O MÁS 0

NIVEL DE EXPOSICIÓN PUNTAJEEXTREMA EXPOSICIÓN 400 PTOSALTA EXPOSICIÓN 300 A 399 PTOSMEDIANA - ALTA EXPOSICIÓN 200 A 299MEDIANA EXPOSICIÓN 100 A 199BAJA EXPOSICIÓN 0 A 99

65

Tabla 4-8. Paso 4. Determinación final de TVSS considerando capacidad mínima en kA y

reajuste por nivel de exposición.

Nota: La capacidad de amperios del filtro depende de los amperios nominales en el punto de acople

Finalmente la capacidad de kA se obtiene aplicando Ley de Ohms

I (kA) = V / Z

RMS SYSTEMS MAINS DISTRIBUTIONAMPS CAT C3 BOAR CAT B3 CAT A3

ABOVE-3001 100 kV 6 kVEXTREMA EXPOSICIÓN 0.100 ? 0.0080 ? FILTER*

ALTA EXPOSICIÓN 0.133 ? 0.0100 ? FILTER*MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN 0.166 ? 0.0120 ? FILTER*

MEDIANA EXPOSICIÓN 0.200 ? 0.0150 ? FILTER*BAJA EXPOSICIÓN 0.250 ? 0.0187 ? FILTER*

3000 - 2001EXTREMA EXPOSICIÓN 0.133 ? 0.0100 ? FILTER*

ALTA EXPOSICIÓN 0.166 ? 0.0120 ? FILTER*MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN 0.200 ? 0.0150 ? FILTER*



ALTA EXPOSICIÓN 0.200 ? 0.0150 ? FILTER*MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN 0.250 ? 0.0187 ?














66

44..44..44 SSuupprreessoorr CCaatteeggoorrííaa CC MMóódduulloo ddee mmeeddiiddoorreess ..

El rango de la cantidad de corriente eléctrica que atravesará cada módulo de medidores

esta en el rango de 601 a 1200 amps.

De la tabla encontramos que la impedancia del punto de conexión es de Z = 0.63 O y el

voltaje máximo es de 100 KV, utilizando la ley de ohm ?I ???

???

ZE

Se obtiene un valor de I = 159 KA.

Pero para encontrar un valor mas exacto es necesario utilizar las tablas # 4.3, 4.4, 4.5, 4.6,

4.7, 4.8. Que nos brindan una corrección del valor del supresor mas adecuada según el

valor de exposición del inmueble a varias variables tabuladas por el fabricante del equipo.

Tipo de actividad: 100

Localización: 25

Distancias a fuentes de generación eléctrica: 75

Cercanía a otras cargas significativas: 75

Del estudio anterior se logra determinar que el nivel de exposición es: 275 (Mediana-Alta

exposición). Este valor nos permite realizar el reajuste del valor del TVSS en KA, con un

nuevo valor de E = 100 KV y Z = 0.312 O, dándonos un valor de I = 320 KA.

El valor del supresor a utilizar es de 300 KA debido a que es necesario utilizar un valor

estándar de fabricación próximo al rango determinado.

67

44..44..55 SSuupprreessoorr CCaatteeggoorrííaa BB SSuubb--TTaabblleerrooss ddee EEmmeerrggeenncciiaa..

El rango de la cantidad de corriente eléctrica que atravesará cada módulo de medidores

esta en el rango de 126 a 225 amps.

De la tabla encontramos que la impedancia del punto de conexión es de Z = 0.0923 O y el

voltaje máximo es de 6 KV, utilizando la ley de ohm ?I ???

???

ZE

Se obtiene un valor de I = 65 KA.

Pero para encontrar un valor mas exacto es necesario utilizar las tablas # 4.3, 4.4, 4.5, 4.6,

4.7, 4.8. Que nos brindan una corrección del valor del supresor mas adecuada según el

valor de exposición del inmueble a varias variables tabuladas por el fabricante del equipo.

Tipo de actividad: 100

Localización: 25

Distancias a fuentes de generación eléctrica: 75

Cercanía a otras cargas significativas: 75

Del estudio anterior se logra determinar que el nivel de exposición es: 275 (Mediana-Alta

exposición). Este valor nos permite realizar el reajuste del valor del TVSS en KA, con un

nuevo valor de E = 6 KV y Z = 0.0461 O, dándonos un valor de I = 130 KA.

El valor del supresor a utilizar es de 125 KA debido a que es necesario utilizar un valor

estándar de fabricación próximo al rango determinado.

68

44..55 SSIISSTTEEMMAA DDEE PPAARRAARRRRAAYYOOSS

El sistema de protección contra descargas atmosférica se escogió del tipo con dispositivo

de cebado (ionizante), esto por recomendación de los distintos distribuidores de dichos

equipos en el país.

44..55..11 FFuunncciioonnaammiieennttoo

Carga del dispositivo de ionización por intermedio de electrodos inferiores que utilizan

la energía eléctrica ambiental(la cual alcanza varios miles de voltios/metros durante las

tormentas), esto convierte al dispositivo pararrayos en un sistema autónomo que no

necesita ninguna fuente de energía exterior.

Control del fenómeno de ionización gracias a un dispositivo que detecta la aparición de

un trazador descendente: el campo eléctrico local sufre un aumento brusco cuando la

descarga es inminente, estos dispositivos detectan la evolución de este campo. Por lo que

el mismo se convierte en un dispositivo de cebado capacitado para reaccionar ante la

aparición de un trazador descendente.

Cebado precoz del trazador ascendente gracias al fenómeno de ionización por chispas

entre los electrodos superiores y la punta central. La anticipación del trazador ascendente

con respecto a cualquier otra aspereza dentro de la zona protegida permite al dispositivo

de constituirse en el punto de impacto privilegiado de un rayo.

69

44..55..22 RRaaddiiooss ddee pprrootteecccciióónn

La norma francesa NFC 17-102 requiere que los Pararrayos con Dispositivo de Cebado

sean puestos a prueba en laboratorios de alta tensión con el objetivo de determinar el

avance en el tiempo de cebado del pararrayos con respecto a una punta simple. Este

valor, llamado Dt, corresponde al valor medio calculado sobre la base de 100 descargas

en laboratorio y luego de la aplicación de un margen de seguridad del 35%. El valor Dt es

utilizado en el cálculo del radio de protección de cada pararrayos según la formula

normalizada. La mayor parte de los dispositivos han sido sometidos a diferentes pruebas

de laboratorios que han puesto en evidencia el cebado precoz de los dispositivos con

respecto a una punta inerte y además permitieron medir el valor medio Dt característico

de cada modelo.

44..55..33 IInnssttaallaacciióónn

La instalación de los dispositivos está regida por la norma francesa NFC 17 –102 y sigue

reglas simples adaptadas a todo tipo de estructuras:

?? La punta debe estar situada a más de 2 metros arriba de la estructura

protegida.

?? A menos de 28 metros de altura es necesario solo una bajada (bajo

condición de que la proyección horizontal del conductor sea inferior a su

proyección vertical)

?? El valor de la resistencia de la toma de tierra debe ser inferior a 10O

70

44..55..44 ZZoonnaa ddee pprrootteecccciióónn

El radio de protección Rp de un pararrayos es calculado según la fórmula de la norma NF

C 17 – 102:

Rp = ? ? ? ?LDLhDh ???????? 22

Este depende de varios parámetros:

?? El avance en tiempo de cebado ?T del modelo elegido permite determinar el valor

?L (m) = V(m / µs) . ?T(µs)

?? D = 20, 45 o 60 según el nivel de protección I, II o III requerido para cada

proyecto y evaluado de acuerdo a la guía de evaluación del riesgo de impacto de

rayo (NF C 17 –102)

?? La altura real del pararrayos por encima de la superficie a proteger : h

Por petición del cliente se calculo el radio de protección del pararrayos en el nivel I, esto

debido a que el edificio en su azotea contará con varias antenas parabólicas de

transmisión y recepción de datos por satélite, como también antenas para la señal de

televisión, y se desea la máxima protección para el equipo, tanto ubicado en la azotea,

como el interconectado a las antenas en los cuartos de servidores de los clientes. La

azotea cuenta con una plataforma diseña para el montaje de los equipos y antenas, a un

nivel inferior de la cumbrera del techo del edificio, esto es ventajoso ya que permite el

uso de un poste para el montaje del pararrayos de una altura de 6 mts.

El nivel reforzado según datos del fabricante cuenta con una D = 20, como también el

fabricante nos brinda el dato, que para uso general es permitido utilizar el valor de :

610????

????

?s

mV

?, el fabricante especifica que el valor de ? T del pararrayos seleccionado es

de 50 µs

Por lo que las variables quedan de la siguiente manera:

h = 6

? L = 50

D = 20

71

Esto nos da un valor de 58 mts para el radio de protección del pararrayos, como el

edificio posee una dimensión de 32 mts de frente, 28 mts de profundidad y 27 mts de

altura, se obtiene una apropiada protección contra las descargas atmosféricas y es

necesario la utilización de solo un bajante según normas del fabricante en cable calibre #

2/0 (especial para pararrayos).

La malla de tierra diseña para este sistema, con un valor de diseño de 5O, valor elegido

teóricamente por el diseñador queda de la siguiente configuración delta cerrada, detalle

del diseño se puede observar en el capitulo de mallas de tierra.

44..66 SSIISSTTEEMMAA DDEE PPUUEESSTTAA AA TTIIEERRRRAA

El sistema de puesta a tierra se divide en dos, el sistema de los transformadores de

alimentación del edificio y el sistema de pararrayos. Para el calculo de la configuración y

cantidad de electrodos del sistema de puesta a tierra del edificio se utilizo un método

bastante sencillo denominado, Método de electrodo único utilizando una esquema de

nomograma y para la configuración de la puesta a tierra del sistema de pararrayos se

siguió la recomendación del proveedor. Para poder realizar este sencillo diseño fue

necesario realizar una medición de la resistencia en ohmios de la tierra, en el lugar donde

se planea enterrar los electrodos, de este estudio se toma el valor R= 120 O*m que es

necesario utilizar en el esquema. A continuación se describen esquemático que permite

realizar el diseño:

72

44..66..11 SSiiss tteemmaa ddee ppuueessttaa aa ttiieerrrraa ddee ttrraannssffoorrmmaaddoorreess

Se requiere obtener una malla cuya resistencia sea inferior a los 8 ohmios mínimo, en una

zona donde las pruebas de resistividad del terrero se obtuvieron en promedio de 110

O*m, utilizando varillas de 5/8” de diámetro y 3 mts de longitud. De la grafica # 1 Anexo

3 se tiene que:

R: valor de resistencia del sistema de tierra deseado.

T: valor promedio de resistividad del terreno obtenido.

L: longitude de varilla de tierra utilizar

A: diámetro del la varrilla de cobre (varrilla cooperweld).

Te la grafica se observa que el valor de L encontrado es de 14.3 mts, en este método para

encontrar la cantidad de varrillas a utilizar se encuentra, dividiendo el valor de L entre el

largo de varrilla seleccionado; para este caso se utilizaran varrillas de 3 mts de largo por

lo que la cantidad aproximada de varrillas es de 5.

44..66..22 SSiiss tteemmaa ddee ppuueessttaa ddee ttiieerrrraa ppaarraarrrraayyooss

Se requiere obtener una malla cuya resistencia sea inferior a los 10 ohmios, en una zona

donde las pruebas de resistividad del terrero se obtuvieron en promedio de 110 O*m,

utilizando varillas de 5/8” de diámetro. Para este caso se montara una malla de tierra en

delta, constituida por tres varrillas de 3 mts de longitud n cada esquina del triangulo, esta

configuración se obtuvo luego de analizar las recomendaciones dadas por el proveedor

del sistema pararrayos, es importante mencionar que este sistema de aterrizaje se debe

unir física y solidamente con el sistema de aterrizaje del edificio.

73

55 CCAAPPIITTUULLOO 55.. RREESSUUMMEENN TTOOTTAALL DDEE CCAARRGGAASS DDEELL SSIISSTTEEMMAA

PPRROOPPUUEESSTTOO

55..11 TTOOTTAALL DDEE CCAARRGGAA EELLÉÉCCTTRRIICCAA DDEELL SSIISSTTEEMMAA NNOORRMMAALL

La capacidad eléctrica del sistema Normal del edificio será determinado con las cargas

que no requieran permanecer en funcionamiento en los momentos que se realice un corto

del fluido eléctrico por parte de la empresa encargada de suministrar dicha energía. La

decisión de escogencia fue tomada luego de varias reuniones con los encargados del

proyecto por parte del cliente. Las salidas eléctricas de este sistema serán iluminación

general, con excepción de las áreas comunes, tomacorrientes de uso general, salidas

especiales. Por conveniencia estas cargas son las mismas que se encontraban diseñadas

en los planos originales del edificio, esto permite ahorrar tiempo de diseño como también

ahorro en costo de mano de obra y materiales, puesto que el cliente logro negociar que el

edificio se lo entregarán con estas salidas incluidas dentro del costo de la compra .

55..11..11 SSiiss tteemmaa ddee iilluummiinnaacciióónn

a. El sistema de iluminación normal de las oficinas esta constituido por 24

luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8, la potencia consumida por cada

luminaria es de 96 Watts aproximadamente, asi que la capacidad total consumida

por el sistema de la iluminación en normal es de 2304 Watts por piso.

74

55..11..22 SSiiss tteemmaa ddee ttoommaaccoorrrriieenntteess yy ssaalliiddaass eessppeecciiaalleess

La capacidad eléctrica consumida por este sector del sistema se tomo de los planos

originales del edificio se encuentran distribuidos de la siguiente manera:

a. Los tomacorrientes serán dobles polarizados, en cada piso se encuentran 17,

distribuidos a lo largo de las paredes y las columnas. Se consideran 100 Watts

para cada salida, esto nos da un total de P = 1700 Watts.

b. Se contará con dos salidas para secador de manos en cada uno de los pisos, con

una capacidad de P = 1500 Watts c/u, dándonos un total e P = 3000 Watts, por

piso.

c. Se contará con una salida para tanque de agua caliente en cada uno de los pisos,

con una capacidad de P = 11000 Watts, por piso.

Estas cargas son aproximadamente las necesarias, en el sistema de uso general, en

uno de los pisos del Call Center. La suma de la capacidad requerida es de P = 18004

Watts.

55..22 TTOOTTAALL DDEE CCAARRGGAA EELLÉÉCCTTRRIICCAA DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE EEMMEERRGGEENNCCIIAA

La capacidad eléctrica del sistema de emergencia del edificio será determinado por las

cargas que requieran permanecer en funcionamiento en los momentos que se realice un

corto del fluido eléctrico por parte de la empresa encargada de suministrar dicha energía,

para poder obtener esta aplicación dichas cargas deben estar incorporadas en el sistema

conectado a los Generadores de Emergencia (Grupos Electrógenos). La decisión de

escogencia fue tomada luego de varias reuniones con los encargados del proyecto por

parte del cliente. Las salidas eléctricas de este sistema serán iluminación general,

iluminación de las áreas comunes, tomacorrientes de uso general, salidas especiales.

75

55..22..11 SSiiss tteemmaa ddee iilluummiinnaacciióónn

Zona de oficinas:

a. El sistema de iluminación de emergencia de las oficinas esta constituido por 24

luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8, la potencia consumida por cada

luminaria es de 96 Watts, asi que la capacidad total consumida por la iluminación

es de 2304 Watts por piso.

b. El sistema de iluminación de emergencia del área de baños esta constituido por 2

luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8 y 6 lamparas incandecentes del

tipo housing, la potencia consumida por cada luminaria fluorecente es de 64

Watts y por lampara incadecente es de 50 Watts, asi que la capacidad total

consumida por la iluminación es de 428 Watts por piso.

55..22..22 SSiiss tteemmaa ddee ttoommaaccoorrrriieenntteess yy ssaalliiddaass eessppeecciiaalleess

La capacidad eléctrica consumida por este sector del sistema se tomo de los planos

originales del edificio se encuentran distribuidos de la siguiente manera:

a. Los tomacorrientes serán dobles polarizados, en cada piso se encuentran 17,

distribuidos a lo largo de las paredes y las columnas. Se consideran 100 Watts

para cada salida, esto nos da un total de P = 1700 Watts. Estos se encuentran

distribuidos en cada uno de los pisos.

76

55..22..33 SSiiss tteemmaa ddee aaiirree aaccoonnddiicciioonnaaddoo ccuuaarrttoo ddee ccoonnttrrooll

a) El equipo de aire acondicionado destinado a instalar en el cuarto de control, de

cada uno de los pisos del edificio es de aproximadamente P = 2500 Watts.

b) Los equipos de aire acondicionado destinado a instalar, en el cuarto de control

principal de centro de telecomunicaciones del edificio es de aproximadamente

P = 5000 Watts.

55..22..44 SSiiss tteemmaa ddee ccaarrggaass ccrrííttiiccaass

Los equipos de sistemas ininterrumpidos quedan de la siguiente manera:

?? La capacidad del equipo UPS a instalar en el piso de telecomunicaciones

sera de 40 KVA, con una capacidad de expansion de hasta 60 KVA en

potencia y redundancia.

?? La capacidad del equipo UPS a instalar en el piso de los Call Center sera

de 40 KVA, este no contempla la capacidad de extansion debido a que no

se posee espacio fisico para superar el montaje de mas extaciones de

computo de las mencionadas en el simulador. Aunque el equipo cuenta

con la posibilidad del backup en redundancia, las caracteristicas de este lo

convierte en un sistema mas economico que el primero.

La carga aproximadamente requerida, en el sistema de emergencia general, en uno de

los pisos del Call Center es de P = 53730 Watts.

La carga aproximadamente requerida, en el sistema de emergencia general, en el piso

destinado a albergar el cuarto de telecomunicaciones principal del edificio es de P =

62869 Watts.

77

55..22..55 SSiiss tteemmaa ddee áárreeaass ccoommuunneess::

El sistema de iluminación de las áreas comunes se tomará del diseño original del edificio,

excluyendo el sistema de iluminación del área de parqueo, esto se negocio con el cliente

debido a que la mayor parte de este sistema ya tenía iniciada su construcción y por

conveniencia económica y rapidez no se desea remodelar los trabajos ya iniciados y

contratados. Las áreas físicas que comprenden las zonas comunes son: área de parqueo,

gradas principales, vestíbulo, gradas de emergencia y la zona de montaje de equipos de

A/A.

a) El sistema de iluminación de emergencia del área de parqueos esta constituido por

30 luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8, la potencia consumida por

cada luminaria es de 64 Watts, asi que la capacidad total consumida por la

iluminación es de 1920 Watts por piso.

b) Las gradas principales: estas contienen 16 luminarias incandescentes, para efecto

de cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da una

carga total de 1600 Watts.

c) Los vestíbulos: estos contienen 30 luminarias incandescentes, para efecto de

cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da una carga

total de 3000 Watts.

d) Las gradas de emergencia: estas contienen 16 luminarias incandescentes, para

efecto de cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da

una carga total de 1600 Watts.

e) Zonas de montaje de A/A: estas contienen 16 luminarias incandescentes, para

efecto de cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da

una carga total de 1600 Watts.

f) Zona de calles y rampa de parqueos: la capacidad fue definida en 3895 Watts

totales para dichas cargas.

g) Fachada de edificio: la capacidad fue definida en 2000 Watts totales para dichas

cargas.

78

h) La capacidad definida para los tomacorrientes dobles polarizados, distribuidos en

las zonas de uso común es de P = 4650 Watts totales.

i) El edificio contará con dos ascensores para 8 personas, con una capacidad de P =

12000 Watts c/u, dándonos un total e P = 24000 Watts en total.

j) El edificio contará con dos bombas de 5 HP para uso del sistema de aguas, con

una capacidad de P = 3750 Watts c/u, dándonos un total e P = 7500 Watts en

total.

k) El edificio contará con dos bombas de 1 HP para uso del sistema de aguas, con

una capacidad de P = 750 Watts c/u, dándonos un total de P = 1500 Watts en

total.

l) La capacidad del motor para el portón principal es de P = 750 Watts totales.

La carga aproximadamente requerida, en el sistema de emergencia de áreas comunes es

de P = 54015 Watts.

55..33 TTOOTTAALL DDEE CCAARRGGAA EELLÉÉCCTTRRIICCAA DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE AAIIRREE

AACCOONNDDIICCIIOONNAADDOO..

La carga total del sistema de A/A a instalar en cada uno de los pisos del Call Center del

edificio, se encuentra sumando la capacidad de los 5 equipos a instalar, asi que la

capacidad requerida aproximadamente es de P = 48750

55..44 RREESSUUMMEENN DDEE CCAARRGGAASS DDEELL EEDDIIFFIICCIIOO

Primeramente considero muy importante explicar, que para este caso en particular, se va

a considerar que la carga total demandada será igual a la carga total instalada, esto debido

a que el cliente lo solicito expresamente, ya que se analizo el hecho que tres días de la

semana, no solamente se trabajara las 24 horas, como es habitual, sino que a su vez es

necesario contar con el total del personal disponible si es necesario.

79

Esto significa que para tranquilidad del cliente, se considerara dejar de lado cualquier

inconveniente, por falta de capacidad eléctrica al edificio. Por lo tanto la capacidad

aproximada que demandará el edificio se detalla de la siguiente manera:

Tabla 5-1. Resumen total de cargas del sistema propuesto

Del resumen anterior de cargas, es posible determinar la capacidad del transformador

necesario para proveer, la energía eléctrica del edificio. Como incialmente estaba

establecido dentro de las clausulas originales del contrato de compra del edificio el

montaje e instalación de un transformador de pedestal trifásico de 500 KVA, luego de

analizar la capacidad requerida y el equipo anterior se llega a la conclusión de que es

necesario utilizar el transformador adquirido y alcanzar la potencia necesaria, asi que se

concluye instalar un transformador trifásico de 500 KVA adicional, brindándose de esta

manera una mejor distribución de las cargas y una capacidad de crecimiento del 15%

adicional.

Descripcion Uso General Emergencia Aire Acondicionado Total Potencia (W) Potencia (W) Potencia (W) Potencia (W)

Carga electrica del piso # 1 18004 53730 48750 120484Carga electrica del piso # 2 18004 53730 48750 120484Carga electrica del piso # 3 18004 53730 48750 120484Carga electrica del piso # 4 18004 53730 48750 120484Carga electrica del piso # 5 18004 62869 48750 129623Carga electrica del piso # 6 18004 53730 48750 120484Carga electrica areas comunes 54015 54015Cargas totales 108024 385534 292500 786058

80

55..55 EEQQUUIIPPOOSS AA IINNSSTTAALLAARR

Para determinar los equipos a instalar, en el edificio que cumplan con los requerimientos

mínimos, es necesario encontrar el valor de la corriente en amperios que requiere cada

uno de los sistemas de cada piso. La corriente se obtiene de la siguiente formula

IVP L ??? 3 despejando se obtiene LV

PI

??

3

En el sistema de Uso General se consumirá 50 amperios por fase.

En el sistema de Emergencia (Call Center) se consumirá 150 amperio por fase.

En el sistema de Emergencia (Piso de Telecomunicaciones) se consumirá 175 amperio

por fase.

En el sistema de Aire Acondicionado se consumirá 135 amperio por fase.

Es necesario también estimar la corriente capaz de brindar el secundario del

transformador, se obtiene empleando la misma formula anterior, por lo que se encuentra

que la corriente capaz de brindar l transformador de pedestal es de 1387 amperios.

55..55..11 IInntteerrrruuppttoorr PPrriinncciippaall ddee EEnnttrraaddaa

El interruptor principal a instalar a la entrada del edificio, recibiendo la acometida del

secundario del transformador, será del tipo Tie Breaker dicho equipo posee la

característica de recibir dos alimentaciones eléctricas por separado y a la salida del el

puede ya sea dar las alimentaciones de cada sistema de alimentación por separado o

unificar las dos salidas a ya sea cualquiera de las entradas independientemente.

81

55..55..22 MMóódduulloo ddee MMeeddiiddoorreess

Para efectuar una adecuada medición del consumo energético de cada uno de los

sistemas, es necesario realizar la medición por separado de cada piso y cada sistema

eléctrico. Al tener dos alimentaciones separadas, es necesario realizar el montaje de dos

módulos de medición, con un barraje de 1600 amperios y 6 secciones de medición con

espacio para 4 previstas cada uno, para poder separar cada sistema eléctrico se requieren

montar 19 contadores, por lo que se obtiene una cantidad de 5 previstas libres a futuro.

Para los sistemas de uso común se utilizará una protección de 125 amperios y para los

sistemas de emergencia y aire acondicionado se utilizarán protecciones de 200 amperios,

estos valores son rangos estandarizados por los fabricantes de estos equipos y es

necesario amoldarlos a las necesidades de cada diseño.

55..55..33 TTrraannssffeerreenncciiaass AAuuttoommááttiiccaass

Estos equipos se utilizan para realizar el cambio del suministro de energía eléctrica, en

los sistemas protegidos con respaldo de un Generador de Emergencia. Para este caso es

necesario el montaje e instalación de 7 transferencias automáticas con capacidad de 200

amperios cada una.

55..55..44 GGeenneerraaddoorr ddee EEmmeerrggeenncciiaa

Es el equipo destinado a funcionar y brindar energía eléctrica a las cargas conectadas a el,

en los momentos de ausencia de flujo eléctrico por parte de la empresa suplidora. Para

este caso en particular el grupo electrógeno debe poseer las características siguientes:

insonoro ( con cobertor que reduzca a cantidad de decibeles de ruido generado), cobertor

intemperie para que proteja al equipo de las inclemencias del tiempo, mufla que permita

el escape de gases lejos del sector de oficinas, arranque automático controlador digital

que permita la variación de los rangos de las variables del generador (voltaje, frecuencia)

de manera exacta.

82

La capacidad del grupo electrógeno se obtiene de la tabla rsumen de carga del edificio,

dela cual se aprecia que se requieren aproximadamente 390 kW para llevar la carga de

emergencia, por lo que al analizar las capacidades de los equipos que se encuentran en el

mercado nacional se determino instalar un equipo de 500 KW.

55..55..55 TTaabblleerroo PPrriinncciippaall ddee EEmmeerrggeenncciiaa

Este tablero debe distribuir la corriente eléctrica a cada una de las transferencias

automáticas, por lo que debe poseer un interruptor principal de 1600 amperios y siete

ramales de 200 amperios cada uno para alimentar las transferencias automáticas.

55..55..66 TTaabblleerrooss ddee DDiiss ttrriibbuucciióónn

Los tableros se diseñaron acorde a los estanderes que se encuentran en el mercado

nacional, de una manera que cumplan con las necesidades del diseño del edificio.

a. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero de uso general de 125

amps con 20 espacios.

b. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero de aire acondicionado

de 200 amps con 30 espacios.

c. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero de emergencia 200

amps con 20 espacios.

d. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero para el sistema UPS

de 200 amps con 42 espacios.

e. Para las áreas comunes se contará con dos tableros: uno de denominado S1 de 225

amps con 20 espacios y el otro denominado S2 de 125 amps con 30 espacios.

83

55..66 CCAALLIIBBRREE DDEE AACCOOMMEETTIIDDAASS EELLÉÉCCTTRRIICCAASS

El calculo del calibre de las acometidas eléctricas necesarias para cada uno de los

sistemas se realizo utilizando las tablas recopiladas por la empresa Conducen que

cumplen con la tabla 310-16 del artículo 310 del código eléctrico internacional.

??La acometida del secundario del transformador queda de la siguiente manera:

5x3x#400 MCM para las fases, 5x1x#400 MCM para el neutro y 5x1x#4/0 para la

tierra.

??La acometida para los pisos de oficinas quedan de la siguiente manera:

1. Sistema de uso general 1x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para el neutro

y 1x1x#4 AWG para la tierra.

2. Sistema de emergencia 1x3x#3/0 AWG para las fases, 1x1x#3/0 AWG para el

neutro y 1x1x#1/0 AWG para la tierra.

3. Sistema de aire acondicionado 1x3x#2/0 AWG para las fases, 1x1x#2/0 AWG

para el neutro y 1x1x#2 AWG para la tierra.

??La acometida para el área común queda de la siguiente manera:

1. Tablero S1 1x3x#2/0 AWG para las fases, 1x1x#2/0 AWG para el neutro

y 1x1x#4 AWG para la tierra.

2. Tablero S2 1x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para el neutro y

1x1x#4 AWG para la tierra.

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66 CCAAPPÍÍTTUULLOO 66.. CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS

?? La presente investigación demuestra que el diseño original eléctrico del Edificio

La Colmena, no cumplía, con las expectativas necesarias, para albergar una

empresa de servicios de apuesta electrónicas.

?? Los equipos seleccionados originalmente para brindar y distribuir la energía

eléctrica al edificio (transformadores, módulo de medidores, transferencias

automáticas, etc), no son los indicados para la aplicación eléctrica que va a

demandar el edificio.

?? El diseño que se plantea en esta investigación permite, brindar una adecuada

alimentación eléctrica por medio de la instalación de dos transformadores y una

adecuada distribución de la electricidad a los diferentes sistemas de carga del

edificio. Como también cumple con el objetivo de integrar, los conceptos

correctos del diseño original, al rediseño propuesto.

?? El sistema que se adquiere como resultado de la presente investigación, permite

una adecuada administración de los consumos energéticos, en cada uno de los

pisos del edificio.

?? Los equipos seleccionados en este rediseño, tales como el Tie Breaker, el módulo

de medidores, grupo electrógeno y las transferencias automáticas, aseguran un

efectivo suministro de la energía eléctrica a las cargas criticas del edificio.

?? El sistema plantea permite una adecuada protección a la integridad de las personas

y equipos de telecomunicaciones, tanto contra fenómenos eléctricos presentes en

la red, como a fenómenos climatológicos.

?? Las expectativas de crecimiento a futuro, esperadas por el cliente, se cumplen, al

analizar la capacidad de ampliación que permite los equipos seleccionados.

85

77 CCAAPPÍÍTTUULLOO 77.. RREECCOOMMEENNDDAACCIIOONNEESS

?? Es necesario el montaje y conexión de un transformador de pedestal adicional de

500 KVA, con características similares al del diseño original, para que de esta

manera se pueda suplir la energía eléctrica necesaria, para el buen funcionamiento

del edifico, como también que nos permita de esta manera al contar con dos

equipos, poder realizar reparaciones o mantenimientos al transformador sin

necesidad, de desconectar por completo a todo el edificio.

?? Es importante realizar la instalación de un interruptor principal denominado Tie

Breaker, el cual permite integrar dos entradas eléctricas de fuentes

independientes, ya sea de forma individual a las cargas instaladas, como a su vez

la unificación de una de las entradas a ambas de las salidas. Permitiéndose de esta

manera poder mantener la carga critica del edificio, en funcionamiento constante,

en caso de avería de uno de los transformadores de Potencia.

?? Se recomienda la instalación de un adecuado Generador de Emergencia, que supla

la necesidad energética de las cargas criticas del edifico, con su respectivo tablero

de distribución principal, que permite una adecuada administración de corriente, a

las siete transferencias automáticas recomendadas, en el resultado de este trabajo.

?? Es importante para el cliente, la instalación de un adecuado modulo de medición

que permita, la administración de los distintos sistema eléctricos del edificio,

como a la vez, que permita una fácil y eficiente búsqueda de averías, en el sistema

encargado de distribuir la energía por parte de la empresa suplidora de la misma

en este caso la C.N.F.L.

?? Luego de evaluar la posibilidad de un accidente a una de las personas ocupantes

del edifico o a los equipos mismos instalados, ya sea por parte de fenómenos

eléctricos a atmosféricos, es necesario realizar el montaje de un sistema de

pararrayos, supresores de transientes adecuados, para la protección del edificio.

?? Se recomienda la instalación de los equipos encargados de suplir la energía

eléctrica al edifico tales como: transformadores y UPS, con una adecuada

capacidad de crecimiento, debido a que la experiencia del diseñador le ha

86

demostrado, que el crecimiento en personal y equipo de las empresas de apuesta

electrónicas, es prácticamente anual y es deseado por parte del cliente contar con

una infraestructura física y técnica que le permita, permanecer en dicho edificio,

por los años que considere necesario.

?? Se recomienda al cliente la integración del diseño de áreas comunes, al rediseño

del edificio, ya que este, contenía un avance considerable y este no afecta el

funcionamiento de las cargas críticas a proteger, convirtiéndose esto en un ahorro

directo, en la adecuada construcción del sistema eléctrico del edifico.

87

88 CCAAPPÍÍTTUULLOO 88.. BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFÍÍAA

Departamento de Ingeniería Comercial Sylvania. Boletín Ingeniería Comercial 2-80:

Cálculo de Proyectos de Iluminación. México.

Díaz García, Ing. Jose Alberto. Curso: Diseño de Iluminación. Instituto Tecnológico de

Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electrónica, Noviembre, 2004.

Hubbell Lighting, Outdor/Industrial: Product Selection Guide: Floodlighting and area

lighting, Sports lighting, Industrial and environmental lighting. Printed in USA, Inc 2002.

Monastel Ramos, A. y Rojas Prado, O. Guía para la especificación y dimensionamiento

de Sistemas de Potencia Ininterrumpida (UPS) y análisis y soluciones a la problemática

de la calidad de la energía eléctrica para equipos electrónicos sensibles. Universidad de

Costa Rica, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería. Enero 2000.

Eléctrica

88

99 AANNEEXXOOSS

AANNEEXXOO 11.. TTAABBLLAASS PPAARRAA DDIISSEEÑÑOO DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN,, PPOORR EELL

MMÉÉTTOODDOO DDEE CCAAVVIIDDAADD ZZOONNAALL..

AANNEEXXOO 22.. TTAABBLLAASS DDEELL FFAABBRRIICCAANNTTEE SSIISSTTEEMMAA DDEE IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN..

AANNEEXXOO 33.. SSIISSTTEEMMAA DDEE PPAARRAARRRRAAYYOOSS..

AANNEEXXOO 44.. DDIIAAGGRRAAMMAA DDEE EEQQUUIIPPOOSS SSIISSTTEEMMAA DDEE CCAARRGGAASS CCRRIITTIICCAASS..

AANNEEXXOO 55.. DDIIAAGGRRAAMMAA UUNNIIFFIILLAARR DDEEFFIINNIITTIIVVOO..

i

AANNEEXXOO 11.. TTAABBLLAASS PPAARRAA DDIISSEEÑÑOO DDEELL SSIISSTTEEMMAA DDEE IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN,, PPOORR EELL

MMÉÉTTOODDOO DDEE CCAAVVIIDDAADD ZZOONNAALL..

vii

AANNEEXXOO 22.. TTAABBLLAASS DDEELL FFAABBRRIICCAANNTTEE SSIISSTTEEMMAA DDEE IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN..

x

AANNEEXXOO 33.. SSIISSTTEEMMAA DDEE PPAARRAARRRRAAYYOOSS..

xi

AANNEEXXOO 44.. DDIIAAGGRRAAMMAA DDEE EEQQUUIIPPOOSS SSIISSTTEEMMAA DDEE CCAARRGGAASS CCRRIITTIICCAASS..

xii

AANNEEXXOO 55.. DDIIAAGGRRAAMMAA UUNNIIFFIILLAARR DDEEFFIINNIITTIIVVOO..

diseÑo electrico del sistema de potencia de un edificio[1]

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