MEMORIA TÉCNICA Y DESCRIPTIVA DE INSTALACIÓN ELÉCTRICA

MARZO DEL 2012

INDICE- 1 -

1.CAPÍTULO I: ASPECTOS GENERALES1.1.- DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO1.2.- OBJETIVO1.3.- ALCANCE1.4.- NORMAS APLICABLES1.5.- DATOS GENERALS

2.CAPÍTULO II: CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA EL DISEÑO2.1.- DISPOSICIONES GENERALES2.2.- DEFINICIONES2.3.- CÁLCULO POR CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN2.4.- CÁLCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN2.5.- CALIBRE DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA2.6.- SELECCIÒN DE DPEA2.7.- ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS DE ALUMBRADO

3. CAPÍTULO III: DESARROLLO DEL CÁLCULO3.1 MÉTODO DE CÁLCULO

CAPITULO I. ASPECTOS GENERALES

1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

Nombre del desarrollo:

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Localización:

1.2 OBJETIVO

Establecer los criterios de diseño eléctrico para fomentar el ahorro y uso eficiente de energía eléctrica para el alumbrado público del Anillo Vial “La cañada” mediante la aplicación de tecnologías que incrementen la eficiencia sin menoscabo de los requerimientos visuales, y confortables durante las horas de la noche.

1.3 ALCANCE

La presente memoria de cálculo comprende los criterios utilizados para el cálculo y selección de los conductores en baja tensión para los requerimientos de carga dadas las características técnicas y cantidad de luminarias, considerando para ello los criterios de capacidad de conducción de corriente y caída de tensión aceptables en la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005.

El alcance de estos criterios cubre, establecer niveles de eficiencia energética en términos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) que deben cumplir los sistemas de alumbrado.

1.4 NORMAS APLICABLES

Se tomarán como base para la elaboración de este proyecto las siguientes normas:

a) Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005,b) Norma Oficial Mexicana NOM-013-ENER-2004, Eficiencia Energética en

Sistemas de Alumbrado en vialidades y áreas exteriores públicas.

La primer norma relativa a las instalaciones destinadas al uso y suministro de energía eléctrica. La segunda norma tiene por objeto de que se diseñe y construya el sistema de alumbrado público bajo un criterio de uso eficiente de la energía eléctrica.

El campo de aplicación de la Norma Oficial Mexicana NOM-013-ENER-2004 comprende todos los sistemas nuevos de iluminación para vialidades, estacionamientos públicos abiertos, techados y áreas exteriores públicas que se construyan en el territorio nacional, independientemente de su tamaño y carga conectada.

1.5 DATOS GENERALES

Características del servicio:

Tensión de suministro: 220 VCAFrecuencia: 60 Hz.Número de fases e hilos: 2F-3HLa medición de energía y potencia se efectuará en el nivel de: baja tensión.

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CAPITULO II. CONSIDERACIONES TÉCNICAS PARA EL DISEÑO

2.1 DISPOSICIONES GENERALES

Todo alumbrado público debe proporcionar una visión clara y confortable durante las horas de la noche en vialidades y zonas públicas a fin de salvaguardar la seguridad de las personas y sus bienes, facilitando el tráfico vehicular y peatonal.

2.2 DEFINICIONES

Alumbrado público. Sistema de iluminación que tiene como finalidad principal el proporcionar condiciones mínimas de iluminación para el tránsito seguro de peatones y vehículos en vialidades y espacios.

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Carga total conectada para alumbrado. Es la suma de la potencia en watts, de todos los luminarios y sistemas de iluminación permanentemente instalados dentro de un edificio, para iluminación general, incluyendo la potencia del balastro.

Densidad de potencia eléctrica para alumbrado (DPEA). Índice de la carga conectada para alumbrado por superficie de construcción; se expresa en W/m2.

Iluminancia. Es la relación del flujo luminoso incidente en una superficie por unidad de área, la unidad de medida es el lux (lx).

Circuito derivado. Conductor o conductores de un circuito desde el dispositivo final de sobrecorriente que protege a ese circuito hasta la o las salidas finales de utilización.

2.3CALCULO POR CAPACIDAD DE CONDUCCIÓN

El dimensionamiento para obtener la corriente del conductor se expresa mediante la siguiente fórmula:

…………… (Para sistemas monofásicos)

…………… (Para sistemas trifásicos)

Donde:

In = Corriente nominalW = Carga aplicadaEf = Voltaje de línea a líneaEn = Voltaje de línea a neutrof.p. = Factor de potencia

Para la selección del tamaño nominal de los conductores para tensiones nominales de 0 a 2000 V nominales se debe considerar como máximo los valores especificados en las tablas 310-16 de la NOM-001-SEDE-2005.

En el cálculo por capacidad de conducción se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:

2.4 CÁLCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN

El dimensionamiento por caída de tensión para sistema de cable, se calcula por medio de la siguiente fórmula:

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…………… (Para sistema monofásico)

…………… (Para sistema trifásico)

Donde:

%e= Caída de tensión en por ciento.

I = Corriente nominal ó corregida.

L = Longitud total del circuito en km.

Z = Impedancia del conductor seleccionado de acuerdo a la tabla 10-8 de la NOM-001-SEDE-2005.

Ef = Voltaje de línea a línea.

De acuerdo con los artículos 210-19 Nota 4 y 215-2 Nota 1, de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, la caída de tensión global desde el medio de desconexión principal hasta la salida más lejana de la instalación, considerando alimentadores y circuitos derivados, no debe exceder del 5%, dicha caída de tensión se debe distribuir razonablemente en el circuito derivado y en el circuito alimentador, procurando que en cualquiera de ellos la caída de tensión, no sea mayor de 3%.

2.5 CALIBRE DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA

En el artículo 250-95 de la NOM-001-SEDE-2005 referente al tamaño nominal mínimo de los conductores de puesta a tierra de equipo, se describe el lineamiento para obtener el calibre mínimo de los conductores de puesta a tierra, considerando el ajuste del dispositivo de protección contra sobrecorriente. De acuerdo a lo dispuesto en dicho artículo, cuando el tamaño nominal del conductor se ajuste para compensar caídas de tensión eléctrica, los conductores de puesta a tierra de equipo se deben ajustar proporcionalmente según el área en mm2 de su sección transversal.

2.6 DETERMINACION DE LA DPEA

Un sistema para alumbrado público, se considera para fines de aplicación de la Norma Oficial Mexicana que la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) máxima permisible no exceda lo establecido en la tabla 1.La determinación de la DPEA se calcula a partir de la carga total conectada para alumbrado y del área total por iluminar, de acuerdo a la metodología indicada a continuación.

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La expresión para el cálculo de la DPEA es:

Donde las unidades se expresan:

1.- DPEA = W/m22.- Carga total conectada para alumbrado = Watts3.- Área total iluminada = metro cuadrado.

Cuando se tengan anchos menores, mayores o diferentes a los mostrados en la tabla 1, se deben tomar las siguientes consideraciones:

Para anchos de calle menores de 7.5 m se toman los valores de la columna de 7.5m Para anchos mayores de 12 m se toman los valores de ancho de calle de la columna inmediata que le antecede. Para anchos diferentes a los mostrados en la tabla 1, se toman los valores de ancho de calle de la columna inmediata que le antecede.

La determinación de la eficacia en el caso de alumbrado para áreas exteriores públicas se calcula a partir del flujo luminoso de la fuente luminosa entre la suma de la potencia nominal de la misma fuente luminosa más las perdidas del dispositivo auxiliar para el arranque y correcto funcionamiento de dicha fuente.

Tabla 1. Valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) para vialidades (W/m2)

Nivel de iluminancia lux

(lx)

Ancho de calle (m)

7.5 9.0 10.5 12.0

3 0.26 0.23 0.19 0.174 0.32 0.28 0.26 0.235 0.35 0.33 0.30 0.286 0.41 0.38 0.35 0.317 0.49 0.45 0.42 0.378 0.56 0.52 0.48 0.449 0.64 0.59 0.54 0.50

10 0.71 0.66 0.61 0.5611 0.79 0.74 0.67 0.6212 0.86 0.81 0.74 0.6913 0.94 0.87 0.80 0.7514 1.01 0.95 0.86 0.8115 1.06 1.00 0.93 0.8716 1.10 1.07 0.99 0.93

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17 1.17 1.12 1.03 0.97

2.7 ESPECIFICACIONES DE LOS SISTEMAS DE ALUMBRADO

El nivel de iluminancia requerido en una vialidad, se debe seleccionar de acuerdo a la clasificación en cuanto a su uso y tipo de zona en la cual se encuentra localizada. Para nuestro caso, de acuerdo con los artículos 930-3 inciso e) de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, éste alumbrado se clasifica como vía primaria y colectora que se refiere a una vialidad para conectar el transito entre las vías principales y las secundarias.

Se permite el uso de lámparas incandescentes, fluorescentes, tungsteno-halógeno, vapor de mercurio y luz mixta para el alumbrado público.

Especificaciones auxiliares

a) Reluctancia del pavimento. Se deben considerar las características de reluctancia del pavimento para el cálculo de luminancia de una vialidad, las cuales son mostradas en la tabla 930-5 (a) de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005.

La superficie es de asfalto regular (Típico de autopista), por ello, se elige utilizar el clase R3 de la tabla 930-5 (a).

Tabla 930-5 (a) Características de reluctancia del pavimento

CLASE No DESCRIPCIÓN TIPO DE REFLACTANCIA

R1 0.1SUPERFICIE DE CONCRETO PORTLAND, SUPERFICIE DE ASFALTO DIFUSO CON UN MÍNIMO DE 15% DE AGREGADOS BRILLANTES ARTIFIALES.

CASI DIFUSO

R2 0.07

SUPERFICIE DE ASFALTO CON UN AGREGADO COMPUESTO DE UN MÍNIMO DE 60% DE GRAVA DE TAMAÑO MAYOR QUE 10 MM. SUPERFICIE DE ASFALTO CON 10 A 15% DE ABRILLANTADOR ARTIFICIAL EN LA MEZCLA AGREGADA.

DIFUSO ESPECULAR

R3 0.07

SUPERFICIE DE ASFALTO REGULAR Y CON RECUBRIMIENTO SELLADO, CON AGREGADOS OBSCUROS TAL COMO ROSCA O ROCA VOLCÁNICA, TEXTURA RUGOSA DESPUÉS DE ALGUNOS MESES DE USO (TÍPICO DE AUTOBUSES).

LIGERAMENTE ESPECULAR

R4 0.08SUPERFICIE DE ASFALTO CON TEXTURA MUY TERSA. MUY ESPECULAR

Nota: No representa el coeficiente de luminancia media.

b) Niveles de luminancia e iluminancia. Se permite que las necesidades a lo largo de las vialidades tipo autopistas, carreteras, vías principales, primarias y secundarias, puedan darse en términos de la iluminancia.

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La tabla 930-6(c) de la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2005, muestra los valores de iluminancia en función de las características de reluctancia del pavimento.

Tabla 930-6 (c) Valores mínimos mantenidos de iluminancia promedio (lx)

CLASIFICACIÓN DE VIALIDADES

CLASIFICACIÓN DEL PAVIMENTO

UNIFORMIDAD DE LA

ILUMINANCIA ANDADORES

R1 R2 Y R3 R4

Pero/Emi

Iluminancia promedio horizontal

mínima

Iluminancia vertical

promedio para

seguridad

Autopistas y carreteras

4 6 5 3 a 1 --- ---

Vías de acceso controlado y vías

rápidas10 14 13 3 a 1    

Vías principales y ejes viales

12 17 15 3 a 1 10 22

Vías primarias y colectoras

8 12 10 4 a 1    

Vías secundaria residencial Tipo A

6 9 8 6 a 1    

Vías secundaria residencial Tipo B

5 7 6 6 a 1 10 22

Vías secundaria industrial Tipo C

3 4 4 6 a 1 6 11

Andadores alejados de vialidades

--- --- --- --- 5 5

Túneles de peatones

--- --- --- --- 43 54

Los valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) con los cuales deben cumplir los sistemas de alumbrado públicos en vialidades indicados en el apartado 5.1 no deben exceder los niveles establecidos en la tabla 1.

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CAPITULO III. DESARROLLO DEL CÁLCULO

3.1 MÉTODO DE CÁLCULO

Para demostrar el método empleado en el cálculo y selección de los conductores para un circuito, se realiza el ejemplo de selección para el circuito 1 del transformador E1, se consideran los datos generales del circuito a continuación:

No. De circuito C1 Cantidad de luminarias 6 piezas Watts por luminaria 250 W Watts conjunto balastra-luminaria 250 W * 1.11 = 277.5 W Carga total (Watts) 6 pzas X 277.5 W = 1665 W Carga total KVA 1.665 kW / 0.9 = 1.85 kVA Tensión 220 VCA

No. De circuito C2 Cantidad de luminarias 12 piezas Watts por luminaria 250 W Watts conjunto balastra-luminaria 250 W * 1.11 = 277.5 W Carga total (Watts) 12 pzas X 277.5 W = 3330 W Carga total KVA 3.33 kW / 0.9 = 3.70 kVA Tensión 220 VCA

Con una carga total de los dos circuitos de 5.55 KVA y un factor de demanda del 100 %, seleccionamos el transformador con capacidad de 10 KVA. Dando como factor de utilización de 55.5 %.

1) Por ampacidad:

…………… (Sustituyendo)

= 8.41 Amp.

De acuerdo a lo anterior, se selecciona el conductor calibre:

No. 4 AWG, Tipo distribución subterránea XLP, Aluminio, 600V, 75º C

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Corriente = 73 Amp

2) Por caída de tensión:

El valor de impedancia tomado de la tabla 10-8 de la NOM-001-SEDE-2005, por lo que para un conductor de aluminio Cal. 4 AWG tenemos:

Impedancia = 1.61 Ω/Km

La caída de tensión en por ciento es:

Tramo 1:

Distancia = 185 mts.No. De Luminarias de 277.5 W = 6Carga total = 1,665.0 W = 1,850.0 VA

Ohms del tramo

Calculando la corriente del circuito 1 en el tramo 1, se tiene:

AMP.

La caída de tensión en este tramo es de:

Volts.

Por lo tanto el voltaje que tenemos en el nodo 1 seria igual a:

Volts

La Regulación de Voltaje en este tramo (Nodo1) es:

%

Tramo 2:

Distancia = 71 mts.- 11 -

No. De Luminarias de 277.5 W = 5Carga total = 1,387.5 W = 1541.6 VA

Ohms del tramo

Calculando la corriente del circuito 1 en el tramo 2, se tiene:

AMP.

La caída de tensión en este tramo es de:

Volts.

Por lo tanto el voltaje que tenemos en el nodo 2 seria igual a:

Volts

Por lo tanto la Regulación de Voltaje acumulado en este tramo (Nodo2) es:

%

De manera análoga se realizan los cálculos en cada tramo para obtener la caída de tensión final de todo el circuito del transformador E1, así como de los circuitos de alumbrado, obteniendo los siguientes resultados. Por lo tanto, por regulación de voltaje le corresponde un cable de Aluminio XLP, Cal. 4 AWG.

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3) Determinación de la DPEA

Para el circuito 1 del transformador E1.

De acuerdo a lo descrito en la sección 2.6 del capítulo 2 de la presente memoria, se ha propuesto clasificar el pavimento como tipo R2 y R3. Y de acuerdo a la tabla 930-6 (c) “Valores mínimos mantenidos de iluminancia promedio (lx)” el nivel de luminancia es el siguiente:

Nivel de luminancia = 12 Lux (lx).

Potencia total en Watts = 6 Lum X 277.5 W /Lum

Potencia total en Watts = 1665 W

Área total a iluminar = 4300 m²

0.387 W/m²

El valor de la DPEA = 0.42 W/m², cumple con lo indicado en la tabla 1 “Valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA)” para vialidades. Ya que para un nivel de iluminancia de 7 lx, el valor máximo de la DPEA es de 0.45 W/m².

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Cos Ø

Tmo. I W I E E Factor de

Longitud Watts Amperes Voltaje Voltaje Potencia 4 4 4

c-1

1 185.00 1665.00 8.41 220.00 220.00 0.90 2.49 1.13 0.0016 4 2.49

2 71.00 1387.50 7.09 220.00 217.51 0.90 0.81 0.37 0.0016 4 0.81

3 70.00 1110.00 5.69 220.00 216.71 0.90 0.64 0.29 0.0016 4 0.64

4 69.00 832.50 4.28 220.00 216.07 0.90 0.47 0.21 0.0016 4 0.47

5 35.00 555.00 2.86 220.00 215.60 0.90 0.16 0.07 0.0016 4 0.16

6 35.00 277.50 1.43 220.00 215.44 0.90 0.08 0.04 0.0016 4 0.08

Longitud Total Total Watts Total Amps. Volts

488 1665.00 8.41 220

Caida de tensión al punto mas lejano =4.645 VOLTS

Regulacion de Voltaje= 2.11 %

TRANSFORMADOR DE ALUMBRADO PÚBLICO TA1 (CIRCUITO 1)

e (V) Caida de Tensión en

Volts

e % Regulación de

Voltaje

Z Ohms x mt. (Impedancia de conductores de

Aluminio en ducto de PVC)

Cable a utilizar

e

4) Calculo de iluminancia

Datos del proyecto y características de la luminaria.

Flujo luminoso = 33, 200 lúmenesAltura de montaje = 12 m.Distancia promedio interpostal = 35 m.

Por la tanto la superficie por cada luminaria = 35 mts X 12 mts

Superficie = 420 m²

Coeficiente de utilización = 0.22

El flujo útil de cada luminaria = 16,000 X 0.22 =

El flujo útil = 7,084 lúmenes

El valor de la ILUMINANCIA = 16.83 Luxes, cumple con lo indicado en la tabla 930-6 (c) “Valores mínimos mantenidos de iluminancia promedio (lx)”. Ya que para nuestro caso el nivel mínimo de iluminancia requerido es de 12 luxes.

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