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INSTALACIONES ELCTRICAS

INSTALACIONES ELECTRICAS

ING. ROBERTO CARLOS CABRERA

PRESENTA:

HUGO ABURTO RAMIREZ (vanpiru)CAMERINO GONZALEZ GONZALENELSON DANIEL GUERRA GONZALES

UNIDAD 6

PROYECTO: INSTALACIN INDUSTRIAL

6to. SemestRe

MISANTLA VER; 9 DE JUNIO DEL 2010

INTRODUCCION1PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA2HIPOTESIS3RAZONES Y JUSTIFICACIONES4OBJETIVOS6FUNDAMENTOS TEORICOS6DESARROLLO10CLCULOS10ALUMBRADO10TALLER INDUSTRIAL10ALUMBRADO PARA EXTERIORES (ESTACIONAMIENTO)14ALUMBRADO PARA OFICINAS.16ALUMBRADO ALMACN20ALUMBRADO PARA LA SALA DE ESPERA23

CONDUCTORES Y TUBERA28PARA TALLER INDUSTRIAL28PARA EL ESTACIONAMIENTO29PARA LAS OFICINAS30PARA EL ALMACN30PARA SALA DE ESPERA30PARA LOS BAOS31CALCULO DE LOS MOTORES31FACTOR DE POTENCIA34CLCULOS PARA LA INSTALACIN DEL TRANSFORMADOR34CONCLUSION35ANEXOS36BIBLIOGRAFIA39

INTRODUCCION

En las modernas industrias es necesario obtener datos e informacin de cada uno de los procesos fabriles y a partir de esta informacin pueden tomarse las decisiones correctas en la operacin de una mquina.

Por eso es muy importante conocer el procedimiento del clculo de los conductores de motores elctricos, as como tambin como calcular el tipo de proteccin de acuerdo al nmero de motores instalados.

En este trabajo se dar a conocer lo ya mencionado, es muy importante tener conocimiento de esto ya que si alguna vez tenemos algn problema en un motor podremos saber de alguna manera si este est fallando de acuerdo a su tipo de su proteccin o por su calibre de este.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMAEn estos tiempos en grandes empresas es muy importante el uso de motores ya que la mayora de las maquinas tiene al menos uno de estos, por eso es muy importante conocer los diversos tipos de motores as como tambin el clculo de calibre y las protecciones de estos ya que si se tiene una buena instalacin habr un buen rendimiento en las maquinas.

HIPOTESIS

Este tipo de proyecto es un apoyo para conocer el rendimiento de los tipos de motores que estn conectados de acuerdo a su carga.

Tambin de acuerdo a los clculos bien hechos la instalacin habr mayor rendimiento y tambin habr menos accidentes con el personal ya que el personal es la parte ms importante de una empresa.

RAZONES Y JUSTIFICACIONES

Con este tipo de clculos lo que se pretende ms que nada hacer es hacer una instalacin eficiente y tambin que haya un ahorro en el material de esta, esto es muy importante ya que al haber ahorros en una empresa, la empresa estar mejor.

Otra razn de este proyecto es que pudimos aplicar los conocimientos adquiridos en base al curso de la materia de instalaciones elctricas.

OBJETIVOS Al realizar este tipo de clculos se pretende la optimizacin de la instalacin de varios motores y por lo tanto hacer ms segura su instalacin para salvaguardar la vida de los trabajadores.

Comprobar si la instalacin es correcta de acuerdo a los clculos, si hay algn error verificar si los calibres o los fusibles son correctos.

FUNDAMENTOS TEORICOS

Los motores elctricos son mquinas elctricas rotatorias que transforman la energa elctrica en energa mecnica. Debido a sus mltiples ventajas, entre las que cabe citar su economa, limpieza, comodidad y seguridad de funcionamiento, el motor elctrico ha reemplazado en gran parte a otras fuentes de energa, tanto en la industria como en el transporte, las minas, el comercio, o el hogar.

Los motores elctricos satisfacen una amplia gama de necesidades de servicio, desde arrancar, acelerar, mover, o frenar, hasta sostener y detener una carga. Estos motores se fabrican en potencias que varan desde una pequea fraccin de caballo hasta varios miles, y con una amplia variedad de velocidades, que pueden ser fijas, ajustables o variables.

Un motor elctrico contiene un nmero mucho ms pequeo de piezas mecnicas que un motor de combustin interna o uno de una mquina de vapor, por lo que es menos propenso a los fallos. Los motores elctricos son los ms giles de todos en lo que respecta a variacin de potencia y pueden pasar instantneamente desde la posicin de reposo a la de funcionamiento al mximo. Su tamao es ms reducido y pueden desarrollarse sistemas para manejar las ruedas desde un nico motor, como en los automviles.

El inconveniente es que las bateras son los nicos sistemas de almacenamiento de electricidad, y ocupan mucho espacio. Adems, cuando se gastan, necesitan varias horas para recargarse antes de poder funcionar otra vez, mientras que en el caso de un motor de combustin interna basta slo con llenar el depsito de combustible. Este problema se soluciona, en el ferrocarril, tendiendo un cable por encima de la va, que va conectado a las plantas de generacin de energa elctrica. La locomotora obtiene la corriente del cable por medio de una pieza metlica llamada patn. As, los sistemas de almacenamiento de electricidad no son necesarios.

- Cuando no es posible o no resulta rentable tender la lnea elctrica, para encontrar una solucin al problema del almacenamiento de la energa se utilizan sistemas combinados, que consisten en el uso de un motor de combustin interna o uno de mquina de vapor conectado a un generador elctrico. Este generador proporciona energa a los motores elctricos situados en las ruedas. Estos sistemas, dada su facilidad de control, son ampliamente utilizados no slo en locomotoras, sino tambin en barcos. El uso de los motores elctricos se ha generalizado a todos los campos de la actividad humana desde que sustituyeran en la mayora de sus aplicaciones a las mquinas de vapor. Existen motores elctricos de las ms variadas dimensiones, desde los pequeos motores fraccionarios empleados en pequeos instrumentos hasta potentes sistemas que generan miles de caballos de fuerza, como los de las grandes locomotoras elctricas

En cuanto a los tipos de motores elctricos genricamente se distinguen motores monofsicos, que Contienen un juego simple de bobinas en el estator, y polifsicos, que mantienen dos, tres o ms conjuntos de bobinas dispuestas en crculo.

Segn la naturaleza de la corriente elctrica transformada, los motores elctricos se clasifican en motores de corriente continua, tambin denominada directa, motores de corriente alterna, que, a su vez, se agrupan, segn su sistema de funcionamiento, en motores de induccin, motores sincrnicos y motores de colector. Tanto unos como otros disponen de todos los elementos comunes a las mquinas rotativas electromagnticas

CONDUCTOR ELECTRICO

Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la electricidad. Un conductor elctrico est formado primeramente por el conductor propiamente tal, usualmente de cobre. Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias hebras o alambres retorcidos entre s. Los materiales ms utilizados en la fabricacin de conductores elctricos son el cobre y el aluminio. Aunque ambos metales tienen una conductividad elctrica excelente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricacin de conductores por sus notables ventajas mecnicas y elctricas. El uso de uno y otro material como conductor, depender de sus caractersticas elctricas (capacidad para transportar la electricidad), mecnicas (resistencia al desgaste, maleabilidad), del uso especfico que se le quiera dar y del costo. Estas caractersticas llevan a preferir al cobre en la elaboracin de conductores elctricos. El tipo de cobre que se utiliza en la fabricacin de conductores es el cobre electroltico de alta pureza, 99,99%. Dependiendo del uso que se le vaya a dar, este tipo de cobre se presenta en los siguientes grados de dureza o temple: duro, semiduro y blando o recocido.

El alma o elemento conductorSe fabrica en cobre y su objetivo es servir de camino a la energa elctrica desde las centrales generadoras a los centros de distribucin (subestaciones, redes y empalmes), para alimentar a los diferentes centros de consumo (industriales, grupos habitacionales, etc.). De la forma cmo est constituida esta alma depende la clasificacin de los conductores elctricos. As tenemos:

-Segn su constitucinAlambre: Conductor elctrico cuya alma conductora est formada por un solo elemento o hilo conductor.

Se emplea en lneas areas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones elctricas a la intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores.

Cable: Conductor elctrico cuya alma conductora est formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja seccin, lo que le otorga una gran flexibilidad.

-Segn el nmero de conductoresMonoconductor: Conductor elctrico con una sola alma conductora, con aislacin y con o sin cubierta protectora.

Multiconductor: Conductor de dos o ms almas conductoras aisladas entre s, envueltas cada una por su respectiva capa de aislacin y con una o ms cubiertas protectoras comunes.

Clculo de alimentadoresPara determinar la seccin de los conductores que alimentan a un conjunto de Cargas (Alimentadores), se procede segn la siguiente situacin:

Alimentadores con Carga Concentrada.En los Alimentadores con carga concentrada, el centro de carga se sita a una determinada distancia del punto de Empalme o alimentacin al sistema, tal como se presenta en el esquema:

La expresin para determinar la seccin del conductor es:

En caso de que las cargas no se encuentren concentradas en un solo punto, sino distribuidas a lo largo de la lnea, se pueden presentar dos criterios para el Dimensionamiento de la seccin del conductor:. Criterio de Seccin Constante.. Criterio de Seccin Cnica.

DESARROLLO

A continuacin se presentara el diagrama unifilar un beneficio de caf y tambin se darn los clculos que se hicieron para conocer diferentes tipos de aspectos que se deben tomar en cuenta en dicha instalacin como es el calibre de los conductores, dimetro de la tubera, calibre de los alimentadores, proteccin de los circuitos, etc.

CLCULOS

Alumbrado

Taller industrial

Se desea determinar el alumbrado de un TALLER INDUSTRIAL de la cuyas dimensiones son 65 metros de largo y 40 metros de ancho con una altura de 8.2 metros; se considera una reflectancia del 90% para el techo, 90% para las paredes. Se propone utilizar luminarias de lados opacos suspendidos a 20 centmetros del techo; la altura del plano de trabajo se considera a 0.80. Por lo tanto la altura de la cavidad del local es de 7.2 metros, la del techo 0.20 metros y la del piso 0.80.

Antes de comenzar este problema se har una enlistado de los datos que se conocen de acuerdo a la figura anterior.

DATOSH= 8.2 METROSHct = 0.2 metrosHcl = 7.2 Hcp = 0.8

A continuacin se presentaran datos sacados de algunas tablas.-Nivel de iluminacin para cualquier taller industrial: se requieren 500 luxes.Informacin del fabricante-Lmpara modelo BE005: POTENCIA 250W

20,000 lmenes, (sitio de internet).

El mtodo de la cavidad de zonas, con este mtodo se calculan niveles de iluminacin medios suponiendo que cada rea consiste de 3 cavidades separadas; cavidad del techo, cavidad del cuarto y la cavidad del piso.Ahora se obtendrn las cavidades del techo, local y piso.

Ahora se obtendr la reflectancia efectiva del techo de la tabla 3.2Con una reflectancia del techo del 90%

De la tabla tenemos:

= 89%

Despus se obtendr el C.U (Coeficiente de utilizacin) de la luminaria propuesta. (Tabla 3.1 Pg. 121.) Se toma una luminaria categora III.


Se tomo la segunda luminaria categora III (pgina 123).

Ahora se determinara el factor de prdidas totales.

Rendimiento del Reactor.. . 1 Factor de tensin ..1 Factor de reflactancia...0.98 Factor de temperatura ambiente.1 Factor de intercambio de calor1 Degradacin luminosa..0.98 Degradacin por suciedad.. 0.83 (es un lugar sucio)Se tom que el mantenimiento es cada 12 meses.

Por ltimo se determinara el nmero de lmparas.

Numero de luminarias.

Luminarias

ALUMBRADO PARA EXTERIORES (ESTACIONAMIENTO)

Se desea determinar el alumbrado de un ESTACIONAMIENTO de la cuyas dimensiones son 50 metros de largo y 20 metros de ancho con una altura de 10.2 metros.


DATOSH= 10.2 METROS

A continuacin se presentaran datos sacados de algunas tablas.-Nivel de iluminacin para cualquier aparqueamiento. Zona: se requieren 50 luxes. (pg. 187)

Informacin del fabricante-Lmpara modelo FJ009: POTENCIA 120W.12,000 lmenes, (sitio de internet).

Ahora se obtendr el nmero de reflectores de a cuerdo al captulo XII proyecto de alumbrado con protectores. (Manual del alumbrado de Westinghouse).

Existen 6 reglas bsicas para hacer este tipo de instalacin que se en listaran a continuacin. (Pg. 187.)

1. Determinacin del nivel de iluminacin. Aparcamiento. Zona: se requieren 50 luxes. (pg. 187)

2. Determinacin del tipo y emplazamiento de los proyectores. Se toma apertura del haz mayor a 130 y ms (170) por lo tanto 55% de eficacias mnimas.

3. Determinacin del coeficiente de utilizacin del haz.Es igual CBU= 90%.

4. Estimacin del factor de conservacin.FM = 0.85

5. Determinacin de proyectores.6.

7. comprobacin de la uniformidad en el rea cubierta.(Hacer clculos punto por punto).

De acuerdo a los clculos se instalaran 6 proyectores en el estacionamiento.

ALUMBRADO PARA OFICINAS.

Se desea determinar el alumbrado de una oficina de la cuyas dimensiones son 6.7 metros de largo y 5.7 metros de ancho con una altura de 3.2 metros; se considera una reflectancia del 90% para el techo, 90% para las paredes. Se propone utilizar luminarias de lados opacos suspendidos a 20 centmetros del techo; la altura del plano de trabajo se considera a 0.80. Por lo tanto la altura de la cavidad del local es de 2.2 metros, la del techo 0.20 metros y la del piso 0.80.

Antes de comenzar este problema se har una enlistado de los datos que se conocen de acuerdo a la figura anterior. DATOSH= 3.2 METROSHct = 0.2 metrosHcl = 2.2 Hcp = 0.8

Se toma una lmpara del modelo FWT812 Color blanco de 1800 lm. Y 24w.

A continuacin se presentaran datos sacados de algunas tablas.-Nivel de iluminacin para cualquier OFICINA (ver pgina 97): se requieren 300 luxes.

Informacin del fabricante-Lmpara modelo FWT812: 20 W1800 lmenes, (sitio de internet).


Ahora se obtendr la reflectancia efectiva del techo (pg. 117)Con una reflectancia del techo del 90%


x

X= 88.5

Despus se obtendr el C.U (Coeficiente de utilizacin) de la luminaria propuesta. (Tabla 3.1)


Se tomo la segunda luminaria categora II (pgina 123).


Rendimiento del Reactor 1 Factor de tensin ...1 Factor de reflactancia....0.98 Factor de temperatura ambiente.1 Factor de intercambio de calor1 Degradacin luminosa...0.98 Degradacin por suciedad. ... 0.90 (es un lugar limpio)



Luminarias (8 por esttica)

Resultados

Esto quiere decir que la iluminacin en esta rea va a ser adecuada de acuerdo a lo anteriores clculos.

La distribucin de las luminarias sera la siguiente que se muestra en la figura:

Alumbrado almacn

Se desea determinar el alumbrado de un almacen de la cuyas dimensiones son 25.3 metros de largo y 14.7 metros de ancho con una altura de 3.2 metros; se considera una reflectancia del 90% para el techo, 90% para las paredes. Se propone utilizar luminarias de lados opacos suspendidos a 20 centmetros del techo; la altura del plano de trabajo se considera a 0.80. Por lo tanto la altura de la cavidad del local es de 2.2 metros, la del techo 0.20 metros y la del piso 0.80.




A continuacin se presentaran datos sacados de algunas tablas.-Nivel de iluminacin para cualquier ALMACN (activo ver pgina 99): se requieren 200 luxes.





x

X= 89








Luminarias (35 por esttica)

Resultados



Alumbrado para la sala de espera

Se desea determinar el alumbrado de un la sala de espera de la cuyas dimensiones son 30metros de largo y 10 metros de ancho con una altura de 3.2 metros; se considera una reflectancia del 90% para el techo, 90% para las paredes. Se propone utilizar luminarias de lados opacos suspendidos a 20 centmetros del techo; la altura del plano de trabajo se considera a 0.80. Por lo tanto la altura de la cavidad del local es de 2.2 metros, la del techo 0.20 metros y la del piso 0.80.




A continuacin se presentaran datos sacados de algunas tablas.-Nivel de iluminacin para cualquier sala de espera (activo ver pgina 99): se requieren 200 luxes.





X= 89








Luminarias

Resultados



CONDUCTORES Y TUBERA

PARA TALLER INDUSTRIAL

Se utilizaran 6 contactos dobles para el taller suponiendo que la potencia que demandada por contacto es de 180 VA.

Nota: todos los datos son sacados de las tablas tomando un aislamiento de THHW A 90C para los conductores

Calculando la potencia total P= (180) (2)= 360 Watts

Calculando por corriente:

I= I= A. = un calibre 18 AWG (0.824 mm2)

Correccin por temperatura (temperatura ambiente de 35C)F.C = 0.96

Item=( 2.8346 A)(0.96) = 2.7212 A. = un calibre 18 AWG (0.824 mm2)

Calculado conductor por cada de tensin.L= 58 metros.

S= S= = un calibre 14 AWG (2.08 mm2)

De acuerdo a esta seccin transversal la norma (ver tabla 310-16 THHW = 90C Pg.146) dice que se deben utilizar:3 conductores de calibre 14 AWG(2.08 mm2).

Calculo de tubera.

Buscando en norma (TABLA 10.5 PG.775) nos dice que el rea aproximada de un conductor calibre 14 es de 8.97mm2.

rea total de conductores A= 8.97 * 3 = 26.91 mm2.

Observando otra seccin de la norma (TABLA 10.4 PG.773) nos damos cuenta que se debe utilizar una tubera de 1/2 plg. de dimetro.

Para los dems clculos de harn en una base de datos para suprimir las formulas y los clculos, las frmulas que se ocupan son las que anteriormente se ocuparon para los clculos del taller industrial.

PARA EL ESTACIONAMIENTO

PARA LAS OFICINASSon 5 iguales y se toman los mismos clculos.

PARA EL ALMACN

PARA SALA DE ESPERA

PARA LOS BAOS

CALCULO DE LOS MOTORES

PARA EL MOTOR 1 DE 3HP

NOTA: TODOS LOS MOTORES TRABAJAN CON UN FACTOR DE POTENCIA DE 90%

(9.6) (1.1) = 10.56 A

POR CORRIENTE PARA I= (10.56) (1.25)= 13.2 A.

Para 13.2 TENEMOS UN CALIBRE (16 AWG)=18 A

POR TEMPERATURAF.C= (18) (0.96) =17.28 A TENEMOS UN CALIBRE (16 AWG) =18 A

POR CAIDA DE TENSION = 0.69mm TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)=14 A

PARA EL MOTOR 2 DE 2 HP

(6.8) (1.1) = 7.48 A

POR CORRIENTE PARA I= (7.48) (1.25)= 9.35 A

Para 9.35 A TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)= 14 A


POR CAIDA DE TENSION

= 0.98mm TENEMOS UN CALIBRE (16 AWG)=18 A

PARA EL MOTOR 3 DE 3 HP

(9.6) (1.1) = 10.56 A

POR CORRIENTE PARA I= (10.56) (1.25)= 13.2

Para 13.2 TENEMOS UN CALIBRE (16 AWG)=18 A


POR CAIDA DE TENSION = 0.18 mm TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)=14 A

PARA EL MOTOR 1 DE 1 HP MONOFASICOS

(4.2) (1.1) = 4.62 A


Para 5.77 A TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)=16 A

POR TEMPERATURAF.C= (14) (0.96) =13.44 A TENEMOS UN CALIBRE (16 AWG) = 18 A

POR CAIDA DE TENSION = 0.45 mm TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)= 14 A

PARA EL MOTOR 2 DE 1 HP MONOFASICOS

(4.2) (1.1) = 4.62 A


Para 5.77 A TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)=16 A


POR CAIDA DE TENSION

= 0.60 mm TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)= 14 A

PARA EL MOTOR 3 DE 1 1/2 HP MONOFASICOS

(6) (1.1) = 6.6 A

POR CORRIENTE PARA I= (6.6) (1.25)= 8.25 A

Para 8. 25 A TENEMOS UN CALIBRE (18 AWG)=14 A


POR CAIDA DE TENSION = 1.08 mm TENEMOS UN CALIBRE (16 AWG)= 18 A

Motores 3Capacidad (Hp)Corriente Nominal (A)I corriente corregida por F.P (1.1)I diseoI corregida X 1.25conductor por ( Ic)Conductor por cada de tensinconductor por norma

39.610.5613.216 (AWG)16 (AWG)12 AWG

26.87.489.3518 (AWG)16 (AWG)12 AWG

39.610.5613.216 (AWG)18 (AWG)12 AWG

Motores 1 Capacidad (HP)

14.24.625.7718 (AWG)18(AWG)12 AWG

14.24.625.7718 (AWG)18 (AWG)12 AWG

1 1/266.68.2518 (AWG)16 (AWG)12 AWG

TABLA DE LOS MOTORES

FACTOR DE POTENCIA

Haciendo una revisin en placas del fabricante de motores utilizados en la industria cafetalera, nos dice que trabajan con un factor de potencia de 0.98 dejando sin la necesidad de utilizar banco de capacitores para la correccin del factor de potencia.

CLCULOS PARA LA INSTALACIN DEL TRANSFORMADOR

Tomando en cuenta la sumatoria de la potencia de total en la industria nos da un total de 45,364 Watts.

VA= (45,364) (.98) VA= 44.45672 kVA

Se debe utilizar un transformador de 50 kVA para abastecer la carga demandada por la industria.

CONCLUSION

Se llego a la conclusin que este tipo de planos y clculos que se hicieron es de gran ayuda para darse cuenta y tener una idea ms clara acerca de que tipo de conductor se debe de utilizar de acuerdo a su capacidad de corriente y su dimetro.

As como tambin para conocer el tipo de proteccin se utilizar de acuerdo a la corriente. Pero sobre todo se pudo tener una idea ms clara acerca de cmo se hace este tipo de clculos y su diagrama unifilar de dichos motores.

Una instalacin elctrica segura y confiable es aqulla en la que sus componentes garantizan que se reduzca al mnimo la probabilidad de ocurrencia de accidentes que pongan en riesgo la vida y la salud de los usuarios, as como la posibilidad de fallas en los equipos elctricos. Por ello, en las instalaciones donde los componentes usados son de mala calidad (producto no certificado de acuerdo a normas) o donde los usuarios no han tomado con seriedad el rol preventivo que les compete, estn expuestas a accidentes de origen elctrico en forma permanente.

El correcto dimensionamiento de las secciones y la adecuada seleccin de los tipos de conductores elctricos a usar previene accidentes elctricos como por ejemplo incendios y electrocuciones.

ANEXOS

BIBLIOGRAFA

NOM 001SEDE 2005

INSTALACIONES ELCTRICAS INDUSTRIALESENRQUEZ HARPER

GUIA PRCTICA PARA EL CLCULO DE INSTALACIONES ELCTRICAS ENRIQUEZ HARPER

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