electricidad avanzada y g las tarifas eléctricas vigentes en chile, a fin de aportar con el...

DISEÑO, PRESUPUESTO Y PROGRAMACIÓN DE PROYECTO ELÉCTRICO 1

TEXTO DE ESTUDIO versión 2010

DISEÑO, PRESUPUESTO y

PROGRAMACIÓN de PROYECTO ELÉCTRICO

El crecimiento del país requiere cada vez más del diseño de instalaciones eléctricas de mayor complejidad, métodos de control de costos y herramientas de programación de la obra eléctrica que garanticen un proyecto eléctrico eficiente y seguro de acuerdo a la Normas eléctricas vigentes en Chile.

DANIEL HENRIQUEZ SANTANA

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D HS INGENIEROS Relatores

WWW.DHSING.CL ELECTRICIDAD AVANZADA y GESTIÓN TECNICA


DISEÑO, PRESUPUESTO y

PROGRAMACIÓN de PROYECTO

ELÉCTRICO AUTOR : Daniel Víctor Henríquez Santana, Ingeniero en Electricidad de la Universidad de Santiago de Chile. Diplomado en Evaluación de Proyectos de Inversión en la U. de Chile Facultad de Economía. Licencia SEC clase A. Ex Relator externo de la UNIVERSIDAD DE CHILE Cenet en Electricidad avanzada, gestión de proyectos y administración de Servicios Técnicos. Contacto: www.dhsing.cl , dhs_ ingenieros@@dhsing.cl 08-3524371.

DERECHO DE AUTOR Derecho de Propiedad Intelectual Nº 168.591 vigente desde el 17/01/2008. Ley Chilena sobre Propiedad Intelectual Nº 17.336. Se prohíbe la reproducción total o parcial de éste texto de estudio para fines comerciales. Como así mismo, su tratamiento informático, o la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electrónico, mecánico, por fotocopias, por registros u otros métodos, sin la autorización expresa en forma escrita por el autor . El autor autoriza en forma escrita la reproducción por fotocopia u otro medio de éste texto de estudio a UNIVERSIDAD DE CHILE IDIEM – CENTRO TECNICO INDURA – SOCAPSA DISTRIBUIDORA ELECTRICA OSORNO , durante la vigencia de los convenios de capacitación entre ésta Institución y el autor. Otros Textos de Estudios del Autor

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DANIEL VICTOR HENRÍQUEZ SANTANA Ing. Electricidad y Evaluación de Proyectos – relator U. de Chile Cenet

DE DE PROYECTOS Y NEGOCIOS GUIA PRACTICA PARA EL PROFESIONAL Y LA EMPRESA . .

MÉTODO FÁCIL, QUE LO AYUDARÁ A EVALUAR PROYECTOS E INVERSIONES QUE UTILIZAN CAPITAL Y DESARROLLAR EL CRECIMIENTO Y COMPETITIVIDAD DE LA

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MANUAL DE CONSULTA DE PROYECTOS y NEGOCIOS. 10 Casos resueltos Proximamente consulte por otros libros a publicar :

1. “ Norma Eléctrica NCH4-2003 “ Presentación en Power Point 2. “ Estudio y Diseño de Malla a Tierra BT y MT “ 3. “ Evaluación de costos Tarifas Eléctricas BT-AT “


PRÓLOGO

El crecimiento y desarrollo del País requiere cada vez más de profesionales y técnicos electricistas que tenga la capacidad no solo técnica, sino también el dominio y uso de herramientas de gestión modernas que le permitan una mayor eficiencia y productividad en el ámbito de su actividad laboral. Lo anterior , habilitará al profesional no solo desempeñarse dentro de la organización de la empresa, sino también aspirar a la Jefatura y liderazgo de equipos de trabajo o desarrollar habilidades de emprendedor como empresario eléctrico independiente. Por lo tanto, este Texto de Estudio en su mayor parte concibe materias de tipo técnico, como el conocimiento y operación de los dispositivos que son componentes de una instalación eléctrica, así como también los cálculos elementales para establecer el diseño de un proyecto eléctrico, flexible, seguro y ajustado a la Normativa Eléctrica Vigente en el País. También se deja introducido el tema de dibujo técnico del proyecto a través del uso básico de los comandos de Autocad. Posteriormente, se trata el tema de las opciones y costo de la energía eléctrica a través de análisis de las tarifas eléctricas vigentes en Chile, a fin de aportar con el concepto de la “eficiencia energética “ y permitir al electricista instalador asesorar mejor a su cliente en términos de recomendar la tarifa adecuada al funcionamiento y uso de la instalación eléctrica, ya sea destinada al ámbito residencial, comercial o industrial. Para aquellos profesionales que requieren evaluar inversiones en equipamiento y/o máquinas eléctricas de costos considerable, se recomienda y se trata la técnica de evaluación de proyectos en una forma simple y aplicable al ambiente laboral. Para el desarrollo del presupuesto, la programación Gantt y seguimiento del avance de la obra eléctrica , se considero importante dar una visión introductoria acerca de la herramienta computacional Microsoft Project ampliamente difundida en todos los ambientes laborales, ya que permite el control de costo del presupuesto y plazos comprometidos con el mandante. Gestión recomendada para el profesional eléctrico, por la Cámara Chilena de la Construcción – SEC – Sence. En todos los temas que tienen relación con normativa vigente , se da la referencia del párrafo correspondiente de la NORMA SEC a fin que el lector relacione las exigencias de seguridad. Por lo tanto, el objetivo general de éste Texto de Estudio es fundamentalmente , diseñar proyecto Eléctrico en B.T. confiable y seguro de acuerdo a la reglamentación y normativa SEC vigente. Evaluar las tarifas eléctricas vigentes, elaborar presupuesto y evaluar proyecto eléctrico. Programar los recursos de la obra eléctrica, la supervisión técnica y la recepción de acuerdo a las exigencias de certificación de competencias laborales que permiten garantizar los aspectos de seguridad y calidad del trabajo realizado.

El Autor


INDICE MATERIAS

1. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE PROYECTO ELÉCTRICO 1.1. Introducción general.........................................................................................................................................7 1.2. Redes de distribución eléctrica.......................................................................................................................10 1.3. Detección de necesidades..............................................................................................................................15 1.4. Etapas para el diseño de proyectos................................................................................................................23 1.5. Elaboración y presentación de proyectos a SEC............................................................................................36 1.6. Protocolos de medición instalación de consumo............................................................................................54 1.7. Revisión Norma SEC 4/84 Y NCH4-2003.......................................................................................................59

2. FUNDAMENTOS Y DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS 2.1. Calculo eléctrico y formulas empleadas........................................................................................................60 2.2. Clasificación de conductores, uso y calculo..................................................................................................65 2.3. Protección contra tensiones peligrosas.........................................................................................................85 2.4. Fusibles, tipos, operación y uso....................................................................................................................89 2.5. Disyuntores, tipos, operación y usos...........................................................................................................101 2.6. Coordinación y selectividad.........................................................................................................................107

2.7. Interruptores diferenciales, tipos, operación y uso......................................................................................111 2.8. Limitadores de sobretensión.......................................................................................................................123 2.9. Tableros de potencia, confección y uso......................................................................................................127 2.10. Cte cortocircuito y esfuerzo electrodinamico.............................................................................................131 2.11. Determinación de gestión térmica.............................................................................................................139 2.12. Calculo de proyecto de iluminación...........................................................................................................142 2.13. Estudio geoeléctrico de los suelos............................................................................................................149 2.14. Diseño puesta a tierra Baja tensión...........................................................................................................168 2.15. Diseño puesta a tierra Alta Tensión MT.....................................................................................................181 2.16. Detección y corrección del factor de potencia...........................................................................................192 2.17. Referencia Norma SEC NCH4-2003..........................................................................................................195

3. DISEÑO DE PROYECTO ELÉCTRICO 3.1. Aplicación Autocad a planos eléctricos........................................................................................................196 3.2. Practica de computación uso Autocad..........................................................................................................196 3.3. Instalación habitacional elevada ..................................................................................................................196

3.3.1.Tablero, tierra, canalización y planos..................................................................................................196 3.4. Instalación de calefacción ............................................................................................................................196 3.4.1 Tablero, tierra, canalización y planos 3.5. Instalación de fuerza industrial.....................................................................................................................198 3.5.1.Tablero, tierra , canalización y planos

3.6. Instalación para computadores....................................................................................................................205 3.6.1.Tablero, tierra, canalización y planos 3.7.Instalación de distribución en edificios...........................................................................................................214 3.7.1. Empalme y línea repartidora ..............................................................................................................216 3.7.2. Centralización y derivación.................................................................................................................218 3.7.3. Puesta a tierra y pararrayos................................................................................................................220 3.7.4. Diagnostico de mantenimiento............................................................................................................237 3.7.5. Diagnostico mantenimiento de subestación........................................................................................239 3.7.6. Subsistema distribución edificios.......................................................................................................241 3.8. Sistemas de emergencia...............................................................................................................................242 3.9. Subestación eléctrica....................................................................................................................................244

3.9.1. Aspectos generales............................................................................................................................244


3.9.2. Clasificación y elección...................................................................................................................246 3.9.3. Exigencia Norma SEC....................................................................................................................248 3.10. Revisión Norma SEC NCH4-2003...............................................................................................................250

4. ESTUDIO DE COSTOS DE TARIFAS ELÉCTRICAS 4.1. Introducción y objetivos de las tarifas.............................................................................................................251 4.2. Opciones tarifarias vigentes en Chile.............................................................................................................252 4.3. Análisis del pliego tarifario y costos................................................................................................................252 4.4. Costos tarifas BT1,BT2,BT3,BT4.1-4.2-4.3....................................................................................................253 4.5. Costos tarifas AT2, AT3, AT4.1-4.2-4.3………………………………………..………..…………………….…..254 4.6. Evaluación de costos tarifarios usando EXCEL.............................................................................................255 4.7. Factor de potencia y sus costos.....................................................................................................................264 4.8. Criterios para la elección de la tarifa optima..................................................................................................265 4.9. Referencia Decreto CNE................................................................................................................................265

5. EVALUACIÓN DE PROYECTO Y PRESUPUESTO 5.1. Evaluación de inversión aplicada a proyectos eléctricos..............................................................................266 5.2. Evaluación de inversión aplicada a Grupo Generador..................................................................................266 5.3. Evaluación inversión aplicada a Subestación eléctrica.................................................................................266 5.4. Cubicación de materiales y recursos del proyecto........................................................................................275 5.5. Memoria técnica del proyecto........................................................................................................................276 5.6. Presupuesto del proyecto y formas de pago.................................................................................................276

6. PROGRAMACIÓN DE OBRA ELÉCTRICA 6.1. Aplicación de MS-Project para programar...................................................................................................280 6.2. Calendario de actividades Gantt y Pert........................................................................................................282 6.3. Recursos humanos, materiales, físicos y financieros..................................................................................288 6.4. Programación de una obra eléctrica y presupuesto.....................................................................................296 6.5. Practica de computación uso MS-Project ……………………………………………………………………….. 6.6. Referencia exigencias competencias laborales...........................................................................................296

7. SUPERVISIÓN DE OBRA ELÉCTRICA 7.1. Coordinación de la planificación y obra.......................................................................................................297 7.2. Supervisión y control de la ejecución...........................................................................................................297 7.3. Herramienta computacional para supervisar...............................................................................................298 7.4. Referencia exigencias competencias laborales...........................................................................................300 8. RECEPCIÓN DE LA OBRA ELÉCTRICA 8.1. Preparación plan de inspección...................................................................................................................301 8.2. Medición de puesta a tierra..........................................................................................................................301 8.3. Protección y elementos de seguridad..........................................................................................................302 8.4. Funcionamiento artefactos y aparatos de control.......................................................................................302 8.5. Ejecución marcha blanca y pruebas generales............................................................................................303 8.6. Herramientas generales para la recepción de obra.....................................................................................304 8.7. Revisión exigencias competencias generales.............................................................................................319 8.8. BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................................................320


1. INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE PROYECTOS ELECTRICOS

1.1. INTRODUCCIÓN GENERAL

RESUMEN OBJETIVO Y CONTENIDO GENERAL NORMA CHILENA SEC 4/2003

OBJETIVO GENERAL

La Norma tiene por objeto fijar las condiciones mínimas de seguridad que deben cumplir las instalaciones eléctricas de consumo en Baja Tensión, con el fin de salvaguardar a las personas que las operan o hacen uso de ellas y preservar el medio ambiente en que han sido construidas. La Norma contiene esencialmente exigencias de seguridad. Su cumplimiento, junto a un adecuado mantenimiento, garantiza una instalación básicamente libre de riesgos; sin embargo, no garantiza necesariamente la eficiencia, buen servicio, flexibilidad y facilidad de ampliación de las instalaciones, condiciones éstas inherentes a un estudio acabado de cada proceso o ambiente particular y a un adecuado proyecto. Las disposiciones de la Norma están hechas para ser aplicadas e interpretadas por Profesionales especializados; no debe entenderse este texto como un manual de instrucciones o adiestramiento. ALCANCE Las disposiciones de la Norma se aplican al proyecto, ejecución y mantenimiento de las instalaciones de consumo cuya tensión sea inferior a 1000V. Según las características, tanto técnicas como administrativas, las instalaciones eléctricas de consumo en vías públicas concesionadas se clasifican como instalaciones de consumo y por ello quedan dentro del alcance de aplicación de las disposiciones de la Norma. En general, las disposiciones de la Norma no son aplicables a las instalaciones eléctricas de vehículos, sean éstos terrestres, marítimos o aéreos, a instalaciones en faenas mineras subterráneas, a instalaciones de tracción ferroviaria, ni a instalaciones de comunicaciones, señalización y medición, las cuales se proyectarán ejecutarán y mantendrán de acuerdo a las normas específicas para cada caso. La Norma 4/2003 modifica y reemplaza en forma definitiva a la norma NCh Elec 4/84. De acuerdo a lo establecido en la Ley Nº 18.410, cualquier duda en cuanto a la interpretación de las disposiciones de esta Norma será resuelta por la Superintendencia de Electricidad y Combustibles, en adelante SEC. Las disposiciones de la Norma tendrán las calidades de exigencias y recomendaciones; las exigencias se caracterizarán por el empleo de las expresiones ”se debe”, “deberá” y su cumplimento será de carácter obligatorio, en tanto en las recomendaciones se emplearán las expresiones “se recomienda”, “se podrá” o “se puede” y su cumplimiento será de carácter opcional, si bien, en el espíritu de la Norma, se considera que la sugerida es la mejor opción.


Revisión al contenido general NORMA NCH-4/2003 5.1.- Empalmes

5.2.- Subsistemas de distribución 5.3.- Condiciones de alimentación

5.3.1.- Tensiones 5.3.2.- Frecuencia

5.4.- Condiciones de montaje 5.4.1.- Condiciones ambientales 5.4.2.- Exigencias para materiales y equipos 5.4.3.- Conductores, uniones y derivaciones 5.4.4.- Espacios de trabajo y distancias mínimas de seguridad 5.4.5.- Marcas e identificaciones

6. Tableros 6.0.- Conceptos generales 6.1.- Clasificación 6.2.- Especificaciones de construcción

6.2.1.- Formas constructivas 6.2.2.- Material eléctrico 6.2.3.- Orden de conexionado 6.2.4.- Conexión a tierra

6.3.- Disposiciones aplicables a tableros generales 6.4.- Disposiciones aplicables a tableros de distribución

7. Alimentadores 7.0.- Conceptos generales 7.1.- Especificaciones

7.1.1.- Canalizaciones 7.1.2.- Protecciones

7.2.- Dimensionamiento 7.2.1.- Estimación de cargas

8. Materiales y Sistemas de Canalizaciones 8.0.- Conceptos generales

8.0.1.- Conductores 8.0.2.- Protección contra las condiciones de ambientes desfavorables 8.0.3.- Canalizaciones a distintas temperaturas 8.0.4.- Canalizaciones y conductores

8.1.- Conductores para instalaciones 8.1.1.- Generalidades 8.1.2.- Especificaciones y condiciones de uso de los conductores

8.2.- Sistemas de canalización 8.2.1.- Cables de aislación mineral (MI) 8.2.2.- Conductores desnudos sobre aisladores 8.2.3.- Conductores aislados sobre aisladores 8.2.4.- Cables planos 8.2.5.- Cables sobre soportes 8.2.6.- Conductores en tuberías metálicas 8.2.7.- Conductores en tuberías metálicas flexibles 8.2.8.- Conductores en tuberías no metálicas. Condiciones generales 8.2.9.- Conductores en tubería no metálicas rígidas y semirígidas 8.2.10.- Tuberías no metálicas flexibles 8.2.11.- Cantidad máxima de conductores en tuberías 8.2.12.- Cajas de derivación, de aparatos y de accesorios 8.2.13.- Canalizaciones en molduras y bandejas portaconductores no metálicas 8.2.14.- Canalizaciones en pilares de servicio 8.2.15.- Canalizaciones subterráneas 8.2.16.- Condiciones de instalación 8.2.17.- Cámaras 8.2.18.- Cruces y paralelismos con redes de gas, agua potable y alcantarillado


8.2.19.- Bandejas portaconductores 8.2.20.- Escalerillas portaconductores 8.2.21.- Canalizaciones en canaletas 8.2.22.- Barras ómnibus

9. Medidas de Protección contra Tensiones Peligrosas 9.0.- Generalidades 9.1.- Medidas de protección contra contactos directos 9.2.- Medidas de protección contra contactos indirectos 9.3.- Protección contra sobretensiones en instalaciones y equipos

10. Puestas a Tierra 10.0.- Conceptos generales 10.1.- Tierra de servicio 10.2.- Tierra de protección 10.3.- Electrodos de puesta a tierra 10.4.- Medición de la resistencia de puesta a tierra

11. Instalaciones de alumbrado 11.0.- Conceptos generales 11.1.- Alumbrado de viviendas 11.2.- Alumbrado en locales comerciales e industriales 11.3.- Alumbrado en recintos asistenciales y educacionales 11.4.- Instalaciones especiales 11.5.- Alumbrado de emergencia

12. Instalaciones de Fuerza 12.0.- Exigencias generales

12.0.1.- Conceptos generales 12.0.2.- Exigencias para los equipos 12.0.3.- Condiciones de diseño

12.1.- Condiciones de instalación de los motores 12.2.- Dimensionamiento de conductores 12.3.- Protecciones y comandos

12.3.1.- Protecciones de sobrecarga 12.3.2.- Protecciones de cortocircuito 12.3.3.- Partidores e interruptores 12.3.4.- Circuito de control de motores

12.4.- Instalación de soldadoras eléctricas 13. Instalaciones de Calefacción

13.0.- Conceptos generales 13.0.1.- Exigencias generales 13.0.2.- Exigencias para los equipos

13.1.- Circuitos 13.2.- Protecciones y comandos 13.3.- Canalizaciones

14. Sistemas de Autogeneración 14.0.- Conceptos generales 14.1.- Sistemas de emergencia 14.2.- Clasificación de los sistemas de emergencia 14.3.- Alimentación de sistemas de emergencia 14.4.- Circuitos de emergencia 14.5.- Sistemas de corte de puntas 14.6.- Sistemas de cogeneración

15. Instalaciones en Hospitales 15.0.- Conceptos generales 15.1.- Consumos conectados a los sistemas de emergencia 15.2.- Medidas de seguridad en recintos de uso médico 15.3.- Canalizaciones

16. Instalaciones en Servicentros e Islas de Expendio de Gasolina 17. Instalaciones en Áreas de Pintura y Procesos de Acabado

18. Instalaciones en construcciones prefabricadas Y 19. Instalaciones provisionales


1.2. LA DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA La electricidad es una de las energías de mayor y variado uso en la actualidad. Nos permite realizar prácticamente el total de nuestras actividades diarias, sin ella, nuestro mundo tecnológico no existiría. Su producción es relativamente simple, pero los grandes generadores se encuentran muy alejados de los puntos de consumo de los clientes ; es por esto, que existen las concesiones de servicio público de distribución, las que toman la energía generada por los productores (canalizada por los transmisores), y las llevan por sus propias redes a los consumidores finales.

Según el Reglamento de la Ley General de Servicios Eléctricos ( Decreto Supremo Nº 327), las concesiones de servicio público de distribución son aquellas que habilitan a su titular para establecer, operar y explotar instalaciones de distribución de electricidad dentro de una zona determinada ( llamada comúnmente zona de concesión) y efectuar suministro de energía eléctrica a usuarios finales ubicados dentro de dicha zona y a los que, ubicados fuera de ella, se conecten a sus instalaciones mediante líneas propias o de terceros. Este suministro puede ser de 2 niveles: alta tensión o baja tensión. Las redes de las empresas eléctricas concesionarias tienen como punto de partida las denominadas subestaciones de distribución primaria, cuyo objetivo es el de reducir el voltaje desde el nivel de transporte al de alta tensión de distribución. Las redes de alta tensión de distribución de las empresas eléctricas son llamadas comúnmente en esta parte de los sistemas como: “alimentadores”, las que pueden ser tanto aéreas como subterráneas, y que a la vez, pueden alimentar directamente a clientes de grandes potencias que cuentan con trasformadores propios ( llamados clientes de AT ), o bien, a sub-redes por medio de transformadores públicos que poseen potenciales de salida con niveles de baja tensión de distribución, a las que se conectan clientes que poseen requisitos de potencia bajos y medianos. A estas redes de baja tensión normalmente se les llama: circuitos.

TENSIONES NORMALES PARA SISTEMAS E INSTALACIONES NSEG BEn75 Nivel de tensión Descripción Tensión nominal

ALTA TENSIÓN AT TENSIÓN EXTRA ALTA > 220KV TENSIÓN ALTA AT 60 < AT < = 220KV TENSIÓN MEDIA MT 1 < MT < 60KV

BAJA TENSIÓN BT TENSIÓN BAJA BT 100V – 1000V TENSIÓN REDUCIDA Menor a 100V

Esquema representativo de las redes de distribución de las empresas


ESQUEMAS DE DISTRIBUCIÓN PUBLICOS Los sistemas que actualmente se utilizan para la distribución de la energía eléctrica en Chile son : • Sistema distribución RADIAL • Sistema distribución ANILLO A. SISTEMA DISTRIBUCIÓN RADIALEuema representativo de los esquemas de distribución diale Las redes de distribución eléctrica de las empresas concesionarias en Chile, presentan principalmente dos esquemas de alimentación: los sistemas radiales y los anillados. Los sistemas radiales son los de uso principal a lo largo de Chile. Consisten en poseer un conjunto de alimentadores de alta tensión, que suministren potencia en forma individual, a un grupo de transformadores sean estos públicos o particulares.

ESQUEMA REPRESENTATIVO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE LAS EMPRESA CONCESIONARIAS DEL SERVICIO PUBLICO

ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN RADIAL

ALIMENTADOR 2 AT ALIMENTADOR 1 AT

Alimentador BT

T/D TRAFO DISTRIB.. PUBLICA T/P TRAFO PARTICULAR

SUBESTACIÓN PRIMARIA

TRAFO PODER

Barra de llegada Transmisión Ej .66KV

Subestación primaria

Trafo particular ej. 12 ( 400V-230V)

Barra salida distrib. Ej. 12KV

Arranque Cliente AT Red distribución AT ej. 12KV

Trafo distrib. Publico ej. 12 ( 400-230V)

Arranque para Cliente BT

Red distribución BT Ej. 400V-230V

T/D

T/D

T/D

T/D

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