ejemplo-memoria de calculo

“Servicios Auxiliares para el Edificio Sede Tomoporo”

MEMORIA DE CÁLCULO ELECTRICIDADPLANTA DE AGUAS CLARAS (POTABILIZADORA)


REV FECHA BREVE DESCRIPCIÓN DEL CAMBIOPREPARADO

PORREVISADO POR

APROBADO POR

PDVSA

FIRMA DE APROBACIÓN

PDVSA

A 16/03/2009 EMISION PRELIMINAR F. Marcano B. González C. Carmona J. Herrera

B 25/06/2009 EMISIÓN PARA COMENTARIOS F. Marcano N. Hidalgo C. Carmona J. Herrera

TABLA DE CONTENIDO

1. ALCANCE....................................................................................................................4

GPII 2008-B24.I04.01.002.10Rev.: B Página 1 de 46

INCOSTAS S.A 1643-02-ID-E-MC-05


2. NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIAS......................................................4

2.1 NORMAS............................................................................................................4

2.2 DOCUMENTOS DE REFERENCIAS DEL PROYECTO: “SERVICIOS AUXILIARES PARA EL NUEVO EDIFICIO SEDE TOMOPORO”....................6

3. CONDICIONES AMBIENTALES................................................................................6

4. PREMISAS DE CÁLCULO.........................................................................................7

4.1 DIMENSIONAMIENTO DE CABLES.................................................................7

4.2 DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN...................................................................9

5. DESARROLLO............................................................................................................9

5.1 SELECCIÓN DE EQUIPOS...............................................................................9

5.1.1 Centro de Distribución de potencia en 480 VCA (CDP-AGUAS CLARAS)...............................................................................................9

5.1.2 Tablero de válvulas motorizadas (TVM-AGUAS CLARAS-1)...........10

5.1.3 Tablero de válvulas motorizadas (TVM-AGUAS CLARAS-2)...........11

5.1.4 Tablero de Servicios Auxiliares (TSA-AGUAS CLARAS)................12

5.1.5 Cálculo para el Dimensionamiento del Transformador Monofásico12

5.2 DIMENSIONAMIENTO DE CABLES...............................................................13

5.2.1 Cálculo del Alimentador para el Centro Distribución de Potencia (CDP-AGUAS CLARAS)......................................................................13

5.2.2 Cálculo del Alimentador para el Tablero (TSA-AGUAS CLARAS). .18

5.2.3 Cálculo del Alimentador para Rectificador-Cargador en 480 VCA...22

5.2.4 Cálculo del Alimentador del Transformador TX-SA-AGUAS CLARAS desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA............................26

5.2.5 Cálculo del Alimentador para las Bombas de Agua Cruda P-2101A y P-2101B desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA.............28

5.2.6 Cálculo del Alimentador para las Bombas de Retrolavado P-6101A y P-6101B desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA.............32




5.2.7 Cálculo del Alimentador para las Bombas del Sistema Hidroneumático P-5101A, P-5101B, P-5101C y P-5101D desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA....................................................35

5.3 CALCULO DE BANDEJAS PORTACABLES.................................................38

5.3.1 Procedimiento de Cálculo..................................................................39

5.4 RESUMEN DE LOS CÁLCULOS....................................................................41

5.5 RESULTADOS.................................................................................................45

6. ANEXOS....................................................................................................................46

ANEXO Nº. 1. TABLAS 310-16 (C.E.N-200:2004).

ANEXO Nº 2. TABLAS A3, B3 y A4 (PDVSA Nº 90619.1.057).

ANEXO Nº 3. TABLAS 13-4, 13-7 y 13-10, ANSI/IEEE 399-1997.

ANEXO Nº 4. TABLAS 4A-7, ANSI/IEEE 141-1993.

ANEXO Nº 5. TABLAS 250-66 y 250-122 (C.E.N-200:2004).

ANEXO Nº 6. TABLAS 430-22 (E) (C.E.N-200:2004).

ANEXO Nº 7. TABLAS 392-9 (C.E.N-200:2004).




1. ALCANCE

El objetivo de este documento es el de presentar el análisis y cálculos requeridos para dimensionar los equipos y materiales eléctricos a ser instalado en la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) asociada al proyecto “SERVICIOS AUXILIARES PARA EL NUEVO EDIFICIO SEDE TOMOPORO”, propiedad de PDVSA, ubicada en Sabana de Mendoza, Estado Trujillo, Municipio Sucre.

2. NORMAS Y DOCUMENTOS DE REFERENCIAS

2.1 NORMAS

Los cálculos se regirán por la última edición de las siguientes normas, códigos y requerimientos del cliente:

CÓDIGO DESCRIPCIÓN

NORMAS PDVSA

PDVSA N-201 “Obras Eléctricas”

PDVSA N-241“Instalación de Conductores y Cables en Tuberías y Bandejas PDVSA”

PDVSA N-242 “Instalación Eléctricas y Ensayos PDVSA”

PDVSA N-252 “General Specification for Electrical Engineering Design”

PDVSA 90619.1.050 “Análisis de Carga”.

PDVSA 90619.1.054 “Control de Motores”.

PDVSA 90619.1.057 “Selección de Cables”.

PDVSA 90619.1.082 “Calibre de los Conductores para Potencia e Iluminación”

PDVSA 90619.1.083 “Tablas de Caída de Tensión, Iluminación y Potencia”

PDVSA 90619.1.084“Ductos Subterráneos-Efecto del Calentamiento sobre el Calibre de los Conductores”

PDVSA 90619.1.087 “Niveles de Iluminación para Diseño”

PDVSA 90619.1.088 “Cálculos de Niveles de Iluminación”

PDVSA 90619.1.089“Cálculos de Caída de tensión para circuitos ramales de Iluminación”

PDVSA 90619.1.090 “Ramales de Iluminación y Tomacorrientes”.




CÓDIGO DESCRIPCIÓN

PDVSA 90619.1.091 “Puesta a Tierra y Protección Contra Sobretensiones”.

FONDONORMA

FONDONORMA “Código Eléctrico Nacional-200:2004 (7ª Revisión)”.

COVENIN 159-1997 “Tensiones Normalizadas de Servicio”.

COVENIN 2249-93 “Iluminancias en Tareas y Áreas de Trabajo”.

NORMAS ANSI/IEEE

American National Standard Institute/ Institute of Electrical and Electronics Engineers.

ANSI/IEEE-Std 80-2000

“(Revisión of IEEE Std 80-1996) IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding”.

ANSI/IEEE-Std C84.1-2006

“American National Standard for Electric Power Systems and Equipment-Voltage Ratings (60 Hertz)”.


“IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants”.


“IEEE Recommended Practice for Grounding of Industrial and Commercial Power Systems”.


“(Revision of IEEE Std 242-1986) Recommended Practices for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems”.


“IEEE Recommended Practices for Industrial and Commercial Power Systems Analysis”.

ANSI/IEEE-Std C57.12.01-2005

“(Revision of IEEE Std C57.12.01-1989) IEEE Standard General Requirements for Dry-type Distribution and Power Transformers Including those with Solid cast and/or Resin-Encapsulated Windings”.

NORMAS NEMA National Electrical Manufacturers Association.

NEMA-St 20-1992 “Dry-Type Transformers for General Applications”.

NORMAS NFPA National Fire Protection Association.

NFPA 70-2008 “National Electric Code-2008”




2.2 DOCUMENTOS DE REFERENCIAS DEL PROYECTO: “SERVICIOS AUXILIARES PARA EL NUEVO EDIFICIO SEDE TOMOPORO”.

Análisis de Carga-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora). Electricidad, documento PDVSA Nº 2008-B24.I04.05.001.70.

Estudio de Cortocircuito-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora). Electricidad, documento PDVSA Nº 2008-B24.I04.05.001.69.

Lista de Cables y Ductos-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora). Electricidad, documento PDVSA Nº 2008-B24.I04.05.001.72.

3. CONDICIONES AMBIENTALES

Todos los elementos y/o dispositivos que constituyen las facilidades eléctricas, serán diseñados e instalado en la “Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) a construir para el Nuevo Edificio Sede Tomoporo, Sabana de Mendoza” Estado Trujillo, una zona que presenta las siguientes características ambientales:

SABANA DE MENDOZA

Altitud: 91 msnm.

Latitud: 9º 26´.

Longitud: 70º 45´.

Temperatura Ambiente:

Temperatura Promedio/Normal:

27º C / 80,6º F.

Temperatura Absoluta Máxima: 45º C / 113º F.

Temperatura Absoluta Mínima: 20º C / 68º F.

Humedad Relativa:

Humedad Absoluta Máxima (%):

85%.

Humedad Absoluta Mínima (%):

57%.

*Índice pluviométrico: 120 mm/mes.




Vientos Predominantes: NE-SO.

Velocidad del Viento:

Promedio/Normal: 20 kph.

Máxima: 80 kph.

Zona Sísmica: 4 (COVENIN 1756-01).

Ambiente General: Seco-Tropical.

*Fuente: Dirección de Hidrológía y Meteorología del MARN. 1968-2000.

4. PREMISAS DE CÁLCULO

4.1 DIMENSIONAMIENTO DE CABLES

Temp. Ambiente: 30º C y 40º C. Según la Guía de Ingeniería PDVSA Nº 90619.1.057.

Temperatura Máxima del conductor: 75º C y 90º C (Según la Guía de Ingeniería PDVSA N-201, Sección 15.1.3 y PDVSA Nº 90619.1.083).

La capacidad de los conductores se calcula siguiendo los criterios indicados en el CEN 310.15 (Capacidades Máxima de Corriente), las Guía de Ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 y PDVSA N-201 punto 3.5.21 (Dimensionamiento de los cables de potencia).

Los factores de corrección de los conductores serán:

Por temperatura:

Según Tabla 310.16 del C.E.N-2004, Temperatura Ambiente entre 31º - 35º C.

Por capacidad de reserva:

1,25 (CEN 215.2) para alimentadores principales menores a 600 V.

1,25 (CEN 430.22) para los alimentadores de cada uno de los motores.

Para el cálculo de la caída de tensión se utilizarán los parámetros (R y X) de conductores indicados en las tablas del capitulo 9 del C.E.N-2004 y las Tablas 4A-7 al 4A-8, capitulo 4 del ANSI/IEEE Std. 141-1993.

El calibre mínimo de los conductores a utilizar para alimentadores 13,8 kVCA será # 2 AWG (Según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, Sección 15.2).




El calibre mínimo de los conductores a utilizar para alimentadores 480 VCA y circuitos de iluminación será # 12 AWG (Según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, Sección 15.2).

Los motores o cargas seleccionadas para efectuar la selección de los alimentadores, son los considerados como los casos más desfavorables en cuanto a longitud o carga para cada longitud mayor a 75 m (250 ft) para mantener la caída de tensión dentro de los límites permisibles, según la Guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6.

La máxima caída de tensión para el cálculo de los alimentadores principales en potencia es 2%, de acuerdo a la Guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6.

La máxima caída de tensión para el cálculo de los alimentadores a los motores será del 3% de acuerdo a la Guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.057 punto 6.1.

El tiempo estimado de despeje de falla de sobre corriente será de 0,5 - 1 ciclos (0,0083 - 0,016 seg.), para Interruptores termomagnéticos de caja moldeada (Molded-Case Circuit Breakers) de capacidad nominal hasta 100 A de acuerdo con ANSI/IEEE Std 242-2001, Capitulo 9, Fig. 9-2, y Fig.9.3.

El tiempo estimado de despeje de falla de sobre carga será mayor a 100 seg., para Interruptores termomagnéticos de caja moldeada (Molded-Case Circuit Breakers) de capacidad nominal hasta 100 A de acuerdo con ANSI/IEEE Std 242-2001, Capitulo 9, sección 9.4.3.2.

El tiempo estimado de despeje de falla de sobre carga será mayor a 100 seg., para Interruptores termomagnéticos de caja moldeada (Molded-Case Circuit Breakers) de capacidad nominal desde 225 A hasta 1200 A, de acuerdo con ANSI/IEEE Std 242-2001, Capitulo 9, sección 9.4.3.2.

La temperatura de daño del aislamiento para conductores con recubrimiento termoplástico se toma como 150° C, para corrientes de cortocircuitos de acuerdo con ANSI/IEEE Std 242-2001, Capitulo 9, sección 9.4.3.2.

La temperatura de daño del aislamiento para conductores con recubrimiento EPR ó XLPE se toma como 250° C, para corrientes de cortocircuitos de acuerdo con ANSI/IEEE Std 242-2001, Capitulo 9, sección 9.4.3.2.

Se estimará para efectos de cálculos el uso de un factor de potencia igual a 0,8.

Los conductores no serán cargados a más del ochenta por ciento (80%) de su capacidad.




Para el cálculo del porcentaje de ocupación de los conductores en ductos o tubos se utilizarán los porcentajes de ocupación máximos permitidos, indicados en la tabla 1, capitulo 9, del CEN, que se muestran a continuación:

Tabla Nº 1. Porcentaje de Ocupación del Conduit o Tubería

Número de Conductores Todos los tipos de Conductores

1 53%

2 31%

Más de 2 40%

4.2 DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN

Para el cálculo del dispositivo de protección contra cortocircuito se consideró el Art. 430-110, 430-52 y la Tabla 430-150 del Código Eléctrico Nacional, y la ANSI/IEEE C37.16-2000.

5. DESARROLLO

A continuación se muestran los cálculos correspondientes a las facilidades eléctricas de mayor importancia a instalar en la “Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) a construir para el Nuevo Edificio Sede Tomoporo, Sabana de Mendoza” Estado Trujillo, como parte del proyecto: “SERVICIOS AUXILIARES PARA EL NUEVO EDIFICIO SEDE TOMOPORO”, perteneciente a PDVSA.

5.1 SELECCIÓN DE EQUIPOS

5.1.1 Centro de Distribución de potencia en 480 VCA (CDP-AGUAS CLARAS)

Este Centro de distribución de potencia en 480 VCA agrupará las cargas asociadas al sistema de la planta de tratamiento de Aguas Claras (Potabilizadora), (Compresores (K-5201A/K-5201B), Motores del Sistema Hidroneumático (P-5101A/P-5101B/P-5101C/P-5101D), Motores del Sistema de Retrolavados (P-6101A/P-6101B), Motores del Sistema de Agua Cruda (P-2101A/P-2101B), Rectificador-Cargador y los Tableros de Distribución (TSA-AGUAS CLARAS, TVM-AGUAS CLARAS-1, TVM-AGUAS CLARAS-2 y T-HELIPUERTO)).

Según lo indicado en el Documento “Análisis de Carga-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70, para el Centro de distribución de potencia en 480 VCA, tenemos:




Tabla Nº 2. Centro de distribución de Potencia en 480 VCA (CDP-AGUAS CLARAS)

CARGAS kVA

Demanda Máxima 8 Horas. 81,27

Demanda Máxima 15 Minutos. 118,05

“La demanda máxima de 15 minutos es la base para el dimensionamiento de este Centro de distribución de potencia en 480 VCA” según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, sección 3.5. La corriente nominal de carga para este centro de distribución de potencia es:

De la Tabla B1 en la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.054, se determina que la capacidad mínima de las barras del Centro de distribución de potencia en 480 VCA debe ser de 400 A.

El valor de corriente de cortocircuito máximo calculado en estas barras es de 6,359 kAcc, según el Documento: “Estudio de Cortocircuito- Plantas de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.05.001.69.

Por lo tanto según la guía de ingeniería PDVSA N-201 y los cálculos obtenidos en el Documento: “Estudio de Cortocircuito- Plantas de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.05.001.69, se obtiene que la capacidad mínima de cortocircuito simétrico para el Centro de distribución de potencia en 480 VCA debe ser de 22 kAcc.

5.1.2 Tablero de válvulas motorizadas (TVM-AGUAS CLARAS-1)

Este tablero de distribución agrupará cargas asociadas a los actuadores eléctricos de las válvulas motorizadas de la red de bombas principales, ubicadas en la planta de tratamiento de Aguas Claras (Potabilizadora).

Según lo indicado en el Documento “Análisis de Carga-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70, para el Tablero de válvulas Motorizadas TVM-AGUAS CLARAS-1, tenemos:




Tabla Nº 3. Tablero de Válvulas Motorizadas (TVM-AGUAS CLARAS-1)

CARGAS kVA

Potencia Nominal - Válvulas Motorizadas. 0,209

Demanda Máxima (8 horas). 0,82

Reserva Estimada (20%). 1,34

Demanda Máxima (15 minutos). 2,15

“La demanda máxima de 15 minutos es la base para el dimensionamiento de este tablero de potencia” según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, sección 3.5. La corriente nominal de carga para este tablero es:

Por lo que se ha seleccionado un tablero con barras mínimo de 50 A. El valor de corriente de cortocircuito mínimo de estas barras será de 10 kAcc.

5.1.3 Tablero de válvulas motorizadas (TVM-AGUAS CLARAS-2)

Este tablero de distribución agrupará el resto de las cargas asociadas a los actuadores eléctricos de las válvulas motorizadas de la red de bombas principales, ubicadas en la planta de tratamiento de Aguas Claras (Potabilizadora).

Según lo indicado en el Documento “Análisis de Carga-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70, para el Tablero de válvulas Motorizadas TVM-AGUAS CLARAS-2, tenemos:

Tabla Nº 4. Tablero de Válvulas Motorizadas (TVM-AGUAS CLARAS-2)

CARGAS kVA

Potencia Nominal - Válvulas Motorizadas. 0,209


Reserva Estimada (20%). 0,99





“La demanda máxima de 15 minutos es la base para el dimensionamiento de este tablero de potencia” según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, sección 3.5. La corriente nominal de carga para este tablero es:


5.1.4 Tablero de Servicios Auxiliares (TSA-AGUAS CLARAS)

Este tablero de distribución agrupará las cargas asociadas a los circuitos de alumbrados y los tableros de los actuadores eléctricos de las válvulas motorizadas de la red de bombas principales, ubicadas en la planta de tratamiento de Aguas Claras (Potabilizadora).

Según lo indicado en los Documentos “Análisis de Carga-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70, para el tablero de distribución de servicios auxiliares en 240 VCA (TSA-AGUAS CLARAS), tenemos:

Tabla Nº 5. Tablero de Servicios Auxiliares (TSA-AGUAS CLARAS)

CARGAS kVA



“La demanda máxima de 15 minutos es la base para el dimensionamiento de este tablero de potencia” según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, sección 3.5. La corriente nominal de carga para este centro de distribución de potencia es:





5.1.5 Cálculo para el Dimensionamiento del Transformador Monofásico

Para el dimensionamiento del transformador monofásico, se toman como datos los resultados obtenidos en el Documentos “Análisis de Carga-Plantas de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70, del tablero de distribución de servicios auxiliares en 240 VCA (TSA-AGUAS CLARAS). Por lo tanto se tiene:

Demanda Máxima 8 Horas = 20,86 kVA.

Considerando un 20% de factor de seguridad para cargar el transformador hasta el 80%, con lo cual tenemos que:

La capacidad nominal estandarizada del transformador a instalar será de 25 kVA.

5.2 DIMENSIONAMIENTO DE CABLES

A continuación se muestran los cálculos correspondientes a los equipos eléctricos de mayor relevancia a instalar en la “Planta de Aguas Claras (Potabilizadora)”.

5.2.1 Cálculo del Alimentador para el Centro Distribución de Potencia (CDP-AGUAS CLARAS)

Para el dimensionamiento de estos alimentadores se realizara el cálculo típico considerando los datos del Centro de distribución de potencia en 480 VCA (CDP-AGUAS CLARAS):

Longitud del Alimentador = 100 m (Distancia estimada de acuerdo con la ubicación del Centro de distribución de potencia en 480 VCA

(CDP480V-1) hasta el Centro de distribución de potencia en 480 VCA

de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS)).

Tensión nominal del sistema = 0,48 kVCA.

Para efecto de cálculo, los alimentadores se consideraran instalados en bancadas.

Cable monopolar THHN/THWN, 600 V, 90º C.

5.2.1.1 Dimensionamiento del Alimentador por Capacidad de Corriente

Los cálculos del alimentador para el Centro de distribución de potencia en 480 VCA se basan en el resultado de su “Análisis de




Carga-Plantas de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70. Siguiendo el CEN-200:2004, Sec. 430-24 Excepción Nº 1 Sec. 430.22 (E) “Cuando uno o más motores del grupo se utilicen para servicio de corta duración, intermitente, periódico o de ciclo variable, la capacidad de corriente nominal de dichos motores utilizada en el calculo será establecida de acuerdo con Tabla 430.22 (E) (Ver Anexo Nº 6)” y según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, Sec. 3.5.21 “La demanda máxima de 8 horas es la base para el calculo de la capacidad de los alimentadores”. Por lo tanto tenemos:


Tensión de Alimentación = 0,480 kVCA.

Según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1), el calibre del cable apropiado es # 1 AWG (150 A), de esto tenemos que el calibre mínimo a utilizar es 1C # 1 AWG × fase.

Luego, se utilizan las tablas del estándar ANSI/IEEE 399-1997 (Capitulo 13), el factor de corrección “F” para este caso es:

Ubicamos el factor Ft:

Factor de corrección de temperatura.

Para corregir la temperatura ambiente de 20° C (utilizados en la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1)) a 30° C (valor real considerado según la Guía de ingeniería PDVSA 90619.1.057 “Selección de Cables”, Tabla B3), considerando 90° C de temperatura de diseño del conductor. Ver tabla 13-4 ANSI/IEEE 399-1997 (Ver Anexo Nº 3).

0,93




Ubicamos el factor Fth:

Factor de corrección de resistencia térmica.

De la tabla 13-5 ANSI/IEEE Std 399-1997 (Capítulo Nº 13), “Capacidades de corriente y factores de corrección por numero de circuitos para cables de 0-1000 V en bancadas”, se tiene que para cables calibres # 12-1 AWG con una resistencia térmica del suelo 150 (ºC × cm/W) y un numero de cables horizontales mayor e igual a tres (3), interpolando entre los valores de RHO entre 140 y 160 y el factor de ajuste entre 0,92 y 0,89, tenemos un factor de corrección de:

0,905

Ubicamos el factor Fg:

Factor de ajuste de agrupamiento.

Factor de Corrección por la merma en la capacidad nominal de los cables por la cantidad de circuitos en la bancada, (en este caso una (1) capa de tres (3) cable). Este factor de corrección se toma de la tabla 13-8, ANSI/IEEE Std 399-1997 (Capítulo Nº 13), de la cuál se tiene que para una (1) capa de un (1) ducto horizontales, el factor es:

1,000

Capacidad real (# 1 AWG) = 0,84 × 150 A = 126,25 A.

Lo cual no cumple con la capacidad de corriente del alimentador (138,97 A) mínima permitida para circuitos de alimentación del Centro de distribución de potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora).

Se procedió a realizar el mismo cálculo para el cable de calibre inmediato superior, el # 1/0 AWG el cuál si cumple con la capacidad de corriente permitida.

Capacidad del conductor # 1/0 AWG = 170 Amp. (Según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1)) y según las tablas del estándar ANSI/IEEE 399-1997 (Capitulo 13), los factores de corrección para este caso son:




Ft=0,93 Fth= 0,885 Fg= 1,00

Capacidad real (# 1/0 AWG) = 0,83 × 170 Amp. = 139,93 A.

Lo cual cumple con la capacidad de corriente del alimentador (138,97 A) mínima permitida para circuitos de alimentación del Centro de distribución de potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora).

Por capacidad de corriente y por tamaño comercial, se tiene que el calibre mínimo a utilizar es 1C # 1/0 AWG, el cual es de mayor capacidad nominal de corriente (170 A) que la calculada, por lo cual se puede considerar 1C # 1/0 AWG × fase, por lo que se selecciona este calibre.

5.2.1.2 Cálculo del alimentador por caída de tensión (Operación Normal)


El método para esté cálculo es el de la caída de tensión por impedancia, para el alimentador de un circuito trifásico se realiza a través de la siguiente expresión:

Donde:

Porcentaje de caída de voltaje.

Son la resistencia y reactancia del conductor respectivamente (μΩ/m).

Factor de potencia.

Potencia aparente de la carga (Demanda Máxima 8

Horas).

Longitud del conductor.

Voltaje normal de operación.




Considerando la potencial nominal del Centro Distribución de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS) en Operación normal (81,27 kVA), tenemos:

81,27 kVA.

0,48 kVCA.

Para un cable monopolar THHN/THWN # 1/0 AWG se tiene lo siguiente del “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, Cap. # 9 Tabla # 8 y Tabla # 9.

r = 0,399 Ω/1000m = 399 μΩ/m.

x= 0,144 Ω/1000m = 144 μΩ/m.

Datos:

fp = 0,8

0,6

Longitud = 100 m (Distancia estimada de acuerdo con la ubicación de Centro distribución de Potencia en 480 VCA

(CDP480V-1) hasta el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS)).

El valor está dentro de los límites permisibles de caída de tensión máxima permitida para circuitos de alimentadores de tableros de potencias en operación normal.

5.2.1.3 Dimensionamiento del Conductor de Puesta a Tierra

Según la tabla 250.66 del CEN, el calibre mínimo para el conductor de puesta a tierra, cuando los conductores de fase son calibre # 1/0 AWG, es # 6 AWG.

Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de puesta a tierra para los alimentadores de el Centro Distribución




de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS) es de calibre # 6 AWG.

5.2.1.4 Dimensionamiento del Interruptor Principal de el Centro Distribución de Potencia (CDP-AGUAS CLARAS)

El interruptor principal a ser instalado en el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS), se dimensiona siguiendo CEN-200:2004, Sec. 210-20 (A). “La capacidad del elemento de sobrecorriente no será menor que las cargas no continuas más 125 por ciento de las cargas continuas”.

Se obtiene el siguiente resultado evaluando la ecuación anterior:

El siguiente interruptor normalizado es de 3×175 A (según CEN-200:2004, sección 240.6).

Se utilizará un interruptor de 175A-3P para proteger el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS) ubicados en la Planta de tratamiento de Aguas Claras (Potabilizadora).

5.2.2 Cálculo del Alimentador para el Tablero (TSA-AGUAS CLARAS)

Para el dimensionamiento de estos alimentadores se considerarán los siguientes datos:




Longitud del Alimentador = 5 m (Distancia estimada de acuerdo con la ubicación del TX-SA-AGUAS CLARAS hasta el tablero de distribución de servicios auxiliares (TSA-AGUAS CLARAS)).

Para efecto de cálculo, los alimentadores se consideran que el circuito está instalado en bandejas portacables con cubiertas ventiladas.


5.2.2.1 Dimensionamiento del Alimentador por Capacidad de Corriente

Los cálculos del alimentador para el centro distribución de potencia en 480 VCA se basan en el resultado de su “Análisis de Carga-Plantas de Aguas Claras (Potabilizadora)” PDVSA Nº 2008-B24.I04.02.001.70. Siguiendo el CEN-200:2004, Sec. 430-24 Excepción Nº 1 Sec. 430.22 (E) “Cuando uno o más motores del grupo se utilicen para servicio de corta duración, intermitente, periódico o de ciclo variable, la capacidad de corriente nominal de dichos motores utilizada en el calculo será establecida de acuerdo con Tabla 430.22 (E)” y según la Guía de ingeniería PDVSA N-201, Sec. 3.5.21 “La demanda máxima de 8 horas es la base para el calculo de la capacidad de los alimentadores”. Por lo tanto tenemos:


Tensión de Alimentación = 0,240 kVCA.

Según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1), el calibre del cable apropiado es # 2 AWG (130 A), de esto tenemos que el calibre mínimo a utilizar es 1C # 2 AWG × fase.

La capacidad de corriente del conductor se calculará para una temperatura ambiente de 30° C, el factor de corrección por temperatura para conductores con aislamiento de 90° C es de 1,00 según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1) y un factor de ocupación en bandejas ventiladas que no debe exceder la ampacidad corregida para la




temperatura ambiente admisibles según sección 392.11 (A) (3) del “Código Eléctrico Nacional 200-2004”:

Donde,

Capacidad de Corriente del Conductor.

Capacidad de corriente del alimentador.

Factor de corrección por temperatura.

Según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1), el calibre del conductor apropiado es # 2 AWG, 90º C, 600 V, el cual posee mayor capacidad nominal de Corriente (

) que la calculada anteriormente, por lo que se

selecciona este calibre.

Esto confirma lo indicado en la Guía de Ingeniería PDVSA 90619.1.057 “Selección de Cables”, Tabla I, “Capacidad máxima de corriente de conductores y cables de 600 V, Multipolares de cobre, instalado en bandejas con cubierta ventiladas”, para una temperatura ambiente de 30º C, el alimentador es: 3C # 2 AWG (Ver Anexo Nº 2).

5.2.2.2 Cálculo del alimentador por caída de tensión (Operación Normal)


El cálculo de la caída de tensión en el alimentador para un circuito trifásico se realiza a través de la siguiente expresión:




Se tiene que la longitud del conductor es cinco (5) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 “Calibre de los Conductores para Potencia e Iluminación”, punto 1.6. Por lo tanto, el cable 3C # 2 AWG, THHN/THWN, 600 V, 90º C, calculado cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador del Tablero de Distribución de Servicios Auxiliares en 240 VCA.

5.2.2.3 Dimensionamiento del Conductor de Puesta a Tierra

Según la tabla 250.66 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, el calibre mínimo para el conductor de puesta a tierra, cuando los conductores de fase son calibre # 2 AWG, es # 8 AWG.

Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de puesta a tierra para los alimentadores del Tablero de Distribución de Servicios Auxiliares en 240 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (TSA-AGUAS CLARAS) es de calibre # 8 AWG.

5.2.2.4 Dimensionamiento del neutro

Para determinar el dimensionamiento del neutro de acometida al Tablero de Distribución de Servicios Auxiliares en 240 VCA (TSA-AGUAS CLARAS) se realiza el siguiente procedimiento:

Se dimensionará el conductor siguiendo la sección 220.22 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004”. Es decir para un 70% a la porción de la capacidad de los conductores de fase que sea mayor de 200 A.

Según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1), el calibre del cable inmediato superior que soporta una corriente de 86,92 A es el # 4 AWG, el cual será seleccionado por capacidad de corriente.

Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de neutro para el alimentador del Tablero de Distribución de Servicios Auxiliares en 240 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (TSA-AGUAS CLARAS) es de calibre # 4 AWG.




5.2.2.5 Dimensionamiento del Interruptor Principal del Tablero de Distribución (TSA-AGUAS CLARAS)

El interruptor principal a ser instalado en el Tablero de Distribución de Servicios Auxiliares en 240 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (TSA-AGUAS CLARAS), se dimensiona siguiendo “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, Sec. 210-20 (A). “La capacidad del elemento de sobrecorriente no será menor que las cargas no continuas más 125 por ciento de las cargas continuas”.


El siguiente interruptor normalizado es de 2×125 A (según “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, sección 240.6).

Se utilizará un interruptor de 125A-2P para proteger el Tablero de Distribución de Servicios Auxiliares en 240 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (TSA-AGUAS CLARAS) ubicados en la planta de tratamiento de Aguas Claras (Potabilizadora).

5.2.3 Cálculo del Alimentador para Rectificador-Cargador en 480 VCA


Para el cálculo del alimentador se considerará el valor del Rectificador - Cargador; 460 VCA, 1,5 kVA, 3 Ø, factor de potencia 0,8.

Longitud = 5 m (Distancia promedio estimada de acuerdo con la ubicación de el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA hasta el Rectificador - Cargador).

Tensión del sistema = 0,48 kVCA.




Para efecto de cálculo, los alimentadores se consideran que el circuito está instalado en bandejas porta-cables con cubiertas ventiladas instalado dentro de mismo CDP-AGUAS CLARAS.


5.2.3.1 Cálculo del Alimentador por Capacidad de Corriente

Realizaremos el cálculo de la corriente en base a la capacidad nominal del Rectificador - Cargador:

Calculamos:

La capacidad de corriente del conductor se calculará de modo tal que se permita un máximo de 80% de la capacidad nominal del conductor; para una temperatura ambiente de 30° C.:

Ialiment ≥ 1,25 × In ≥ 1,25 × 1,81 A = 2,25 A

Según la tabla 310-16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1), el calibre del cable inmediato superior que soporta una corriente de 2,25 A es el # 18 AWG, para una temperatura de 90º C, cuya capacidad nominal es 14 A, superior a la calculada.

Según la Especificación de Ingeniería PDVSA N-201 “Obras Eléctricas”, Sección 15.2. El calibre mínimo de los conductores a utilizar para alimentadores 480 VCA y circuitos de iluminación será # 12 AWG (30 A).

La capacidad de corriente del conductor se calculará para una temperatura ambiente de 30° C, el factor de corrección por temperatura para conductores con aislamiento de 90° C es de 1,00 según la tabla 310-16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1) y un factor de ocupación en bandejas ventiladas que no debe exceder la ampacidad corregida para la temperatura ambiente admisibles según sección 392.11 (A) (3) del “Código Eléctrico Nacional 200-2004”:

Donde,





Capacidad de corriente del alimentador.


Esto confirma lo indicado en la Guía de Ingeniería PDVSA 90619.1.057 “Selección de Cables”, Tabla I, “Capacidad máxima de corriente de conductores y cables de 600 V, Multipolares de cobre, instalado en bandejas con cubierta ventiladas”, para una temperatura ambiente de 30º C, el alimentador es: 3C # 12 AWG (Ver Anexo).

5.2.3.2 Cálculo del Alimentador por Caída de Tensión en Régimen Permanente.

Se tiene que la longitud del conductor es cinco (5) metros, la máxima caída de tensión para el cálculo del circuito ramal en potencia es 3%, de acuerdo a la Guía de Ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 “Calibre de los Conductores para Potencia e Iluminación”, punto 1.6.

El cálculo de la caída de tensión en el alimentador para un circuito trifásico se realiza a través de la siguiente expresión:

Se tiene que la longitud del conductor es cincuenta (50) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 “Calibre de los Conductores para Potencia e Iluminación”, punto 1.6. Por lo tanto, el cable 3C # 12 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, calculado cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador del Rectificador - Cargador.

5.2.3.3 Cálculo del Dispositivo del Interruptor

Para dimensionar los interruptores de los circuitos ramales se sigue CEN-2004, sección 210.20. Se toma la corriente calculada del Rectificador - Cargador y se multiplica por 1,25 y se escoge el




siguiente interruptor normalizado, según “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, sección 240.6:

IInterruptor = 1,25 x IRect-Carg

IInterruptor = 1,25 x 1,88 A = 2,35 A

El siguiente interruptor normalizado según 240.6 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004” es de 3×15 A.

Se utilizará un interruptor de 15A-3P para el circuito del Rectificador - Cargador.

5.2.3.4 Cálculo del conductor de puesta a tierra

Según las Guías de Ingeniería PDVSA 90619.1.091 sección 7 y la tabla 250.122 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 5), cuando el ajuste máximo del dispositivo de sobrecorriente ubicado del lado de la alimentación es de 15 Amperios, el calibre mínimo para el conductor de puesta a tierra de equipos es # 14 AWG.

Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de puesta a tierra para el alimentador del Rectificador - Cargador es de calibre # 14 AWG.

Los resultados de los alimentadores principales de los tableros de potencia, se muestran en la siguiente tabla:

Tabla Nº 6. Cálculo de los Alimentadores Principales

TAG ΔV % m CALIBRE

CDP-AGUAS CLARAS.

1,43 1003C # 1/0 AWG+1C # 6 AWG (TIERRA), THHN/THWN, 90º C, 600 V.

TSA-AGUAS CLARAS.

- 52C # 2 AWG+1C # 4 AWG (NEUTRO)+1C # 8 AWG (TIERRA), THHN/THWN, 90º C, 600 V.

TVM-AGUAS CLARAS-1.


TVM-AGUAS CLARAS-2.


RECTIFICADO - 5 2C # 12 AWG+1C # 14 AWG (TIERRA),




TAG ΔV % m CALIBRE

R-CARGADOR.

THHN/THWN, 90º C, 600 V.

5.2.4 Cálculo del Alimentador del Transformador TX-SA-AGUAS CLARAS desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA


Transformador tipo seco, 25 kVA, 1Ø, 480/240-120 VCA.

Longitud del Alimentador = 5 m (Distancia estimada de acuerdo con la ubicación del interruptor en el Centro de Distribución de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS) hasta el transformador (TX-SA-AGUAS CLARAS)).



5.2.4.1 Cálculo del Alimentador por Capacidad de Corriente en 480 VCA

Calculamos la corriente de carga:

De donde;

La capacidad de corriente del conductor se calculará de modo tal que se permita un máximo de carga del 80% de la capacidad nominal del conductor para una temperatura ambiente de 30° C, el factor de corrección por temperatura para conductores con aislamiento de 90° C es de 1,00 según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1) y un factor de ocupación en bandejas ventiladas que no debe exceder la ampacidad corregida para la temperatura ambiente admisibles según sección 392.11 (A) (3) del C.E.N-200:2004:




Donde,


Capacidad de corriente de la Carga de transformador.


Según la tabla 310.16 “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1), el cable calibre # 6 AWG con aislamiento 90° C soporta una corriente de 75 A (Ver Anexo Nº 1). Por lo tanto, por capacidad de corriente se tiene que el cable calibre # 6 AWG es el que posee la capacidad de corriente adecuada, por lo que se selecciona este calibre.

5.2.4.2 Cálculo del Alimentador por Caída de Tensión

Se tiene que la longitud del conductor es cinco (5) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 “Calibre de los Conductores para Potencia e Iluminación”, punto 1.6. Por lo tanto, el cable 2C # 6 AWG, THHN/THWN, 600 V, 90º C, calculado cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador del transformador (TX-SA-AGUAS CLARAS).

5.2.4.3 Dimensionamiento del Interruptor Principal del Alimentador del Transformador TX-SA-AGUAS CLARAS

El interruptor principal a ser instalado en el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA de la Planta de Aguas Claras (Potabilizadora) (CDP-AGUAS CLARAS), se dimensiona siguiendo “Código Eléctrico Nacional 200-2004” sec. 450.3 Tabla 450.3 (B). “La protección de sobrecorriente de los transformadores cumplirá con 450.3(A), (B) o (C)”.




Según Tabla 450.3 (B) “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, para corriente de 9 A o más la capacidad de protección de sobrecorriente no debe ser menor al 125% de la corriente carga del transformador:

Donde,

IINTERRUPTOR = Capacidad o ajuste del dispositivo de protección del alimentador.


El siguiente interruptor normalizado es de 2×70 A (según “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, sección 240.6). Se utilizará un interruptor de 70A-2P para proteger el transformador (TX-SA-AGUAS CLARAS), en 480 VCA.

5.2.5 Cálculo del Alimentador para las Bombas de Agua Cruda P-2101A y P-2101B desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA


Para el cálculo de cada alimentador se considerará el valor de cada Bomba; 460 VCA, 15 HP, 3 Ø, factor de potencia 0,8.

Longitud = 70 m (Distancia promedio estimada de acuerdo con la ubicación del Centro Distribución de Potencia en 480 VCA hasta las Bombas de Agua Cruda P-2101A y P-2101B).



Cable tripolar PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C.


Según la Guía de Ingeniería PDVSA Nº 90619.1.057, “Selección de Cables”, Tabla A4 y tabla 430.150 del “Código Eléctrico




Nacional 200-2004”, establece que la corriente a plena carga de un motor de 15 HP trifásico, 460 VCA, 60 Hz, es igual a 21 A.

En el “Código Eléctrico Nacional 200-2004”, sec. 430.22, se establece que los alimentadores del circuito ramal de un solo motor tendrán una capacidad no menor al 125% de la corriente nominal del motor, el factor de corrección a una temperatura ambiente de 30° C para conductores con aislamiento de 90° C es de 1,00 según la tabla 310-16 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo Nº 1) y un factor de ocupación en bandejas ventiladas que no debe exceder la ampacidad corregida para la temperatura ambiente admisibles según sección 392.11 (A) (3) del “Código Eléctrico Nacional 200-2004”:

Donde,

Capacidad de corriente del conductor de alimentación al

motor de la bomba.

Capacidad de corriente del motor.


Según la tabla 310.16 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004” el cable calibre # 12 AWG con aislamiento 90° C soporta una corriente de 30 A (Ver Anexo Nº 1).

Por lo tanto, por capacidad de corriente y por tamaño comercial, se tiene que el calibre mínimo a utilizar es 1C × 3C # 12 AWG, el cual es de mayor capacidad nominal de corriente que la calculada, por lo que se selecciona este calibre.

5.2.5.2 Cálculo del Alimentador por Caída de Tensión en Régimen Permanente

Se tiene que la longitud del conductor es setenta (70) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica




para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6. Por lo tanto, el cable 1C × 3C # 12 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador de las Bombas de Aguas Crudas.

5.2.5.3 Cálculo de Caída de Tensión en Régimen de Arranque

En condiciones de arranques la máxima caída de tensión permitida es del 20% del voltaje nominal (según la Guía de Ingeniería PDVSA N-201 “Obras Eléctricas”, punto 3.5.28 hasta 3.5.35), se calcula tomando en cuenta un factor de potencia = 0,2 (según ANSI/IEEE Std 399-1997. sec. 9.5.2 (c), para motores ≤ 1000 HP) y una corriente de arranque igual a seis (6) veces la

corriente nominal del motor ( ).

Se tiene que la longitud del conductor es setenta (70) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6. Por lo tanto, el cable 1C × 3C # 12 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador las Bombas de Aguas crudas.

5.2.5.4 Cálculo del Dispositivo de Protección Magnética del motor (Sobrecorriente)

Para dimensionar el interruptor nos referimos al la Especificación de Ingeniería N-201 “Obras Eléctricas”, punto 3.5.14, tomamos el valor de la corriente nominal del motor y se multiplica por 115% y se escoge el siguiente interruptor normalizado:

Corriente de Régimen del Interruptor.

El siguiente interruptor normalizado tipo MCP es de 3×25 A.

Para el ajuste del dispositivo de protección de cortocircuito y falla a tierra nos referimos a la tabla 430.52 del “Código Eléctrico Nacional 200-2004” (Ver Anexo) donde para un motor tipo jaula de ardilla, diseño B, eficiente de energía, el interruptor automático de tiempo inverso deberá tener una corriente máxima no mayor a 250% de la corriente a plena carga (21×2,5 = 52,5 A), por eso se selecciona el de 25 A y el elemento instantáneo deberá tener un




ajuste que no supere el 1.100 % de la corriente a plena carga del motor:

Corriente de ajuste= 1.100 % × 21 A = 231 A.

5.2.5.5 Cálculo del Dispositivo de Protección térmica del Motor (Sobrecarga)

Según el “Código Eléctrico Nacional-200:2004” sec. 430-32 (A) (1), se prevé una sobrecarga máxima del 115 % de la corriente nominal a plena carga.

De lo anterior calculado se deberá solo colocar “El dispositivo de sobrecarga que deberá tener un rango de ajuste adecuado con la corriente del motor (21 A) y el arrancador será tamaño NEMA 2”.


Según las Guías de Ingeniería PDVSA 90619.1.091 sección 7 y la tabla 250.122 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004” (Ver Anexo Nº 5), cuando el ajuste máximo del dispositivo de sobrecorriente ubicado del lado de la alimentación es de 25 Amperios, el calibre mínimo para el conductor de puesta a tierra de equipos es # 10 AWG.

Según sec. 250.122 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, establece que no será necesario que sea mayor que el calibre del conductor que alimente al equipo. Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de puesta a tierra para los alimentadores del motor de las Bombas de Aguas crudas en baja tensión es de calibre # 12 AWG.

Tabla Nº 7. Cálculo de los Alimentadores de las Bombas de Agua Cruda (P-2101A/P-2101B) en 480 VCA a ser instaladas en la Planta de Tratamiento de Aguas Claras

TAG Vn HP m CALIBRE

Bomba de Agua Cruda (P-2101A)

460 15 701C × 3C # 12 AWG+1C # 12 AWG (TIERRA), PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C.

Bomba de Agua Cruda (P-2101B)





5.2.6 Cálculo del Alimentador para las Bombas de Retrolavado P-6101A y P-6101B desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA



Longitud = 70 m (Distancia promedio estimada de acuerdo con la ubicación de el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA hasta las Bombas de Agua Retrolavado P-6101A y P-6101B).





Según la Guía de Ingeniería PDVSA Nº 90619.1.057, “Selección de Cables”, Tabla A4 y tabla 430.150 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, establece que la corriente a plena carga de un motor de 25 HP trifásico, 460 VCA, 60 Hz, es igual a 34 A.

En el “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, sec. 430.22, se establece que los alimentadores del circuito ramal de un solo motor tendrán una capacidad no menor al 125% de la corriente nominal del motor, el factor de corrección a una temperatura ambiente de 30° C para conductores con aislamiento de 90° C es de 1,00 según la tabla 310-16 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004” (Ver Anexo Nº 1) y un factor de ocupación en bandejas ventiladas que no debe exceder la ampacidad corregida para la temperatura ambiente admisibles según sección 392.11 (A) (3) del “Código Eléctrico Nacional-200:2004”:




Según la tabla 310.16 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004” el cable calibre # 8 AWG con aislamiento 90° C soporta una corriente de 55 A (Ver Anexo Nº 1). Por lo tanto, por capacidad de corriente y por tamaño comercial, se tiene que el calibre mínimo a utilizar es 1C × 3C # 8 AWG, el cual es de mayor capacidad nominal de corriente que la calculada, por lo que se selecciona este calibre.


Se tiene que la longitud del conductor es setenta (70) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6. Por lo tanto, el cable 1C × 3C # 8 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador de las Bombas de Retrolavados.




Se tiene que la longitud del conductor es setenta (70) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6. Por lo tanto, el cable 1C × 3C # 8 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador las Bombas de Retrolavados.






Corriente de Régimen del Interruptor.


Para el ajuste del dispositivo de protección de cortocircuito y falla a tierra nos referimos a la tabla 430.52 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004” (Ver Anexo) donde para un motor tipo jaula de ardilla, diseño B, eficiente de energía, el interruptor automático de tiempo inverso deberá tener una corriente máxima no mayor a 250% de la corriente a plena carga (34×2,5 = 85 A), por eso se selecciona el de 40 A y el elemento instantáneo deberá tener un ajuste que no supere el 1.100 % de la corriente a plena carga del motor:



Según el “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, sec. 430-32 (A) (1), se prevé una sobrecarga máxima del 115 % de la corriente nominal a plena carga.




Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de puesta a tierra para los alimentadores del motor de las Bombas de Retrolavados en baja tensión es de calibre # 10 AWG.




Tabla Nº 8. Cálculo de los Alimentadores de las Bombas de Retrolavados (P-6101A/P-6101B) en 480 VCA a ser instaladas en la Planta de Tratamiento de Aguas Claras

TAG Vn HP m CALIBRE

Bomba de Retrolavados (P-6101A)


Bomba de Retrolavados (P-6101B)


5.2.7 Cálculo del Alimentador para las Bombas del Sistema Hidroneumático P-5101A, P-5101B, P-5101C y P-5101D desde el CDP (CDP-AGUAS CLARAS) en 480 VCA



Longitud = 70 m (Distancia promedio estimada de acuerdo con la ubicación de el Centro Distribución de Potencia en 480 VCA hasta las Bombas del Sistema Hidroneumático P-5101A, P-5101B, P-5101C y P-5101D).


Para efecto de cálculo, los alimentadores se consideran que el circuito está instalado en bandejas porta-cables con cubiertas ventiladas.



Según la Guía de Ingeniería PDVSA Nº 90619.1.057, “Selección de Cables”, Tabla A4 y tabla 430.150 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, establece que la corriente a plena carga de un motor de 40 HP trifásico, 460 VCA, 60 Hz, es igual a 52 A.

En el “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, sec. 430.22, se establece que los alimentadores del circuito ramal de un solo motor tendrán una capacidad no menor al 125% de la corriente nominal del motor, el factor de corrección a una temperatura ambiente de 30° C para conductores con aislamiento de 90° C es de 1,00 según la tabla 310-16 del “Código Eléctrico Nacional-




200:2004” (Ver Anexo Nº 1) y un factor de ocupación en bandejas ventiladas que no debe exceder la ampacidad corregida para la temperatura ambiente admisibles según sección 392.11 (A) (3) del “Código Eléctrico Nacional-200:2004”:

Según la tabla 310.16 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004” el cable calibre # 6 AWG con aislamiento 90° C soporta una corriente de 75 A (Ver Anexo Nº 1). Por lo tanto, por capacidad de corriente y por tamaño comercial, se tiene que el calibre mínimo a utilizar es 1C × 3C # 6 AWG, el cual es de mayor capacidad nominal de corriente que la calculada, por lo que se selecciona este calibre.


Se tiene que la longitud del conductor es setenta (70) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6. Por lo tanto, el cable 1C × 3C # 6 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de tensión como alimentador de las Bombas del Sistema Hidroneumático.




Se tiene que la longitud del conductor es setenta (70) metros, por lo tanto el calculo del alimentador por caída de tensión no aplica para distancias menores a 75 metros (250 ft), según la guía de ingeniería PDVSA Nº 90619.1.082 punto 1.6. Por lo tanto, el cable 1C × 3C # 6 AWG, PVC-THHN/THWN, 600 V, 90º C, cumple con los criterios de capacidad de corriente y caída de




tensión como alimentador de las Bombas del Sistema Hidroneumático.



Corriente de Régimen del Interruptor


Para el ajuste del dispositivo de protección de cortocircuito y falla a tierra nos referimos a la tabla 430.52 del “Código Eléctrico Nacional-200:2004” (Ver Anexo) donde para un motor tipo jaula de ardilla, diseño B, eficiente de energía, el interruptor automático de tiempo inverso deberá tener una corriente máxima no mayor a 250% de la corriente a plena carga (52×2,5 = 130 A), por eso se selecciona el de 70 A y el elemento instantáneo deberá tener un ajuste que no supere el 1.100 % de la corriente a plena carga del motor:



Según el “Código Eléctrico Nacional-200:2004”, sec. 430-32 (A) (1), se prevé una sobrecarga máxima del 115 % de la corriente nominal a plena carga.







Por lo tanto, el conductor seleccionado como conductor de puesta a tierra para los alimentadores del motor de las Bombas de Retrolavados en baja tensión es de calibre # 8 AWG.

Tabla Nº 9. Cálculo de los Alimentadores del Sistema Hidroneumático (P-5101A, P-5101B, P-5101C y P-5101D) en 480 VCA a ser instaladas en la Planta de Tratamiento de Aguas

Claras

TAG Vn HP m CALIBRE

Sistema Hidroneumático (P-5101A)


Sistema Hidroneumático (P-5101B)


Sistema Hidroneumático (P-5101C)


Sistema Hidroneumático (P-5101D)


5.3 CÁLCULO DE BANDEJAS PORTACABLES

Para la realización de los cálculos de Bandejas Porta-cables se consideraron las siguientes premisas:

Las bandejas porta-cables serán del tipo escalera con cubiertas ventiladas y de fondo sólido.

Los conductores de media tensión y los de baja tensión, se instalarán en bandejas separadas.

El cálculo de las Bandejas Porta-cables se realizará con base en lo indicado en las Normas NFPA 70-2008 “National Electrical Code” Artícle 392 (Cable Trays) y “Código Eléctrico Nacional-200:2004” sec. 392 (Bandejas Porta-cables). En resumen las consideraciones a ser tomadas son las siguientes:




Bandejas Porta-cables con conductores de 2000 V, nominales o menores.

El ancho de la bandeja para cables de calibres menores al # 4/0 AWG serán los indicados en la Tabla 392.9 (“Código Eléctrico Nacional-200:2004”/NFPA 70-2008); la sumatoria de las secciones transversales de todos los conductores no deberán exceder los valores mostrados en la Columna 1 de dicha Tabla.

5.3.1 Procedimiento de Cálculo

El sistema de distribución estará conformado por bandejas porta-cables para cables de potencia de baja tensión junto con los de control.

La cantidad de cables en cada bandeja porta-cable, se indican a continuación:

Bandeja porta-cable Tramo # 1 de cables de 2000 V y menores

Sesenta y cinco (65) cables bipolar calibre # 12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.

Cuatro (4) cables tripolares calibre # 6 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.

Dos (2) cables tripolares calibre # 8 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.


Ver Documento “Lista de Cables y Ductos-Planta de Aguas Claras (Potabilizadora). Electricidad, documento PDVSA Nº 2008-B24.I04.05.001.72”.

Bandeja porta-cable Tramo # 2 de cables de 2000 V y menores.

Quince (15) cables bipolar calibre # 12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.



Cincuenta y uno (51) cables bipolar calibre # 12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.









Treinta y siete (37) cables bipolar calibre # 12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.






Catorce (14) cables bipolar calibre # 12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.



Veinte y tres (23) cables bipolar calibre # 12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.








5.4 RESUMEN DE LOS CÁLCULOS

Bandeja porta-cable Tramo # 1 de conductores de 2000 V y menores, se incluyen cables de control.

Según NFPA 70-2008 “National Electrical Code” Artícle 392 (Cable Trays) y C.E.N-200:2004 “Código Eléctrico Nacional-200:2004” sec. 392 (Bandejas Porta-cables).

Considerando la indicación del punto (A) (2) de la Sección 392.9 el cual describe, que para cables de calibres menores al 4/0 AWG, la sumatoria de las secciones transversales de todos los conductores no deberán exceder los valores indicados en la Tabla 392.9, Columna 1, en la Tabla Nº 10 se muestran los resultados del cálculo de las secciones transversales de los conductores asociados con la bandeja porta-cable (Tramo # 1).

Tabla Nº 10. Secciones de los Conductores

# Cables Descripción del ConductorDiámetro

(mm).

Área/Cable (mm²).

Ancho-Bandeja

(cm).

651×2C#12 AWG, THHN/THWN-PVC, 90º C, 600 V.

9,1 65,04 13,95


17,1 229,66 3,03


15,1 179,08 1,18


9,6 72,38 0,48

Sumatoria de Áreas de Cables (Ancho Mínimo) 18,64

Porcentaje de Reserva 20% 3,73

Ancho Mínimo Calculado de Bandeja Porta-Cable: 22,37 cm.


Según NFPA 70-2008 “National Electrical Code” Artícle 392 (Cable Trays) y “Código Eléctrico Nacional-200:2004” sec. 392 (Bandejas Porta-cables).

Considerando la indicación del punto (A) (2) de la Sección 392.9 el cual describe, que para cables de calibres menores al 4/0 AWG, la sumatoria de las secciones transversales de todos los conductores no deberán exceder los valores indicados en la Tabla 392.9, Columna 1, en la Tabla Nº 10 se




muestran los resultados del cálculo de las secciones transversales de los conductores asociados con la bandeja porta-cable (Tramo # 2).



(mm).

Área/Cable (mm²).

Ancho-Bandeja

(cm).


9,1 65,04 3,22









(mm).

Área/Cable (mm²).

Ancho-Bandeja

(cm).


9,1 65,04 10,95


17,1 229,66 3,03


15,1 179,08 1,18


9,6 72,38 0,48












(mm).

Área/Cable (mm²).

Ancho-Bandeja

(cm).


9,1 65,04 7,94


17,1 229,66 3,03


15,1 179,08 1,18


9,6 72,38 0,48












(mm).

Área/Cable (mm²).

Ancho-Bandeja

(cm).


9,1 65,04 4,94


17,1 229,66 3,03


15,1 179,08 1,18


9,6 72,38 0,48









(mm).

Área/Cable (mm²).

Ancho-Bandeja

(cm).


9,1 65,04 3,00







5.5 RESULTADOS

De acuerdo con los datos de la Tabla Nº 10 para el ancho mínimo calculada de bandeja porta-cable igual a 22,37 cm. (223,7 mm) según lo establecido en la Tabla 392.9 el ancho interior de la Bandeja porta-cable Tramo # 1 para los cables de baja tensión deberá ser de 225 mm.









6. ANEXOS




ANEXO Nº 1

TABLAS 310-16 (C.E.N-200:2004)

GPII 2008-B24.I04.01.002.10Rev.: B
