rfe-1-ye_-erd-ido-002 reva procedimiento cálculo de cables y canalizaciones.pdf

PLANTA DE RESERVA FRÍA DE GENERACIÓN DE ETEN S.A

PROYECTO PROJECT

RESERVA FRÍA ETEN CONTRATISTA CONTRACTOR

TÍTULO TITLE

PROCEDIMIENTO CÁLCULO DE CABLES Y

CANALIZACIONES

Nº DE DOCUMENTO PROYECTO PROJECT DOCUMENT Nº

RFE-1-YE_-ERD-IDO-002

REV A EDITADO PARA ISSUED FOR

Para diseño FECHA DATE

14/03/2014

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CANALIZACIONES Rev A

RFE-1-YE_-ERD-IDO-002 Pág/ de/of 32

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CONTROL DE MODIFICACIONES/CHANGE LOG

Revisión

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Fecha

Date

Modificaciones

Modifications

A 14/03/2014

EDICIÓN INICIAL







ÍNDICE

1. OBJETO ............................................................................................................................. 5

2. DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA .............................................................................. 6

3. INFORMACIÓN GENERAL................................................................................................. 7

3.1. EMPLAZAMIENTO ..................................................................................................... 7

3.1.1. Condiciones Climáticas y geológicas ....................................................... 7

3.1.2. Sismicidad ................................................................................................ 7

3.2. NIVELES DE TENSIÓN ............................................................................................. 8

4. NORMATIVA, LEGISLACIÓN Y REGLAMENTACIÓN APLICABLE ................................. 9

4.1. NORMAS RELATIVAS A CABLES ............................................................................. 9

4.2. NORMAS RELATIVAS A CANALIZACIONES ............................................................ 9

4.3. OTRAS NORMAS .................................................................................................... 10

5. CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES ........................................................................... 11

5.1. CABLES DE MEDIA TENSIÓN ................................................................................ 11

5.2. CABLES DE POTENCIA DE BAJA TENSIÓN .......................................................... 11

6. CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO ............................................................................ 12

6.1. CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO ................................................................... 12

6.2. CABLES DE MEDIA TENSIÓN ................................................................................ 12

6.2.1. Hipótesis Cálculo Capacidad de carga ................................................... 12

6.2.2. Intensidad máxima de cortocircuito ........................................................ 12

6.2.3. Caída de Tensión ................................................................................... 13

6.2.4. Protección contra el choque eléctrico ..................................................... 13

6.3. CABLES DE BAJA TENSIÓN ................................................................................... 13

6.3.1. Hipótesis Cálculo Capacidad de carga ................................................... 13

6.3.2. Intensidad máxima de cortocircuito o energía pasante ........................... 15

6.3.3. Caída de Tensión ................................................................................... 15

6.3.4. Protección contra el choque eléctrico ..................................................... 16

7. PROCEDIMIENTO CÁLCULO CABLES........................................................................... 17

7.1. MÁXIMA CORRIENTE ADMISIBLE ......................................................................... 17

7.2. CRITERIO DE CORTOCIRCUITO MÁXIMO ............................................................ 21

7.3. CRITERIO DE CAÍDA DE TENSIÓN ........................................................................ 22

7.4. CRITERIO DE PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS EN CIRCUITOS DE BAJA TENSIÓN ............................................................................. 23







7.5. DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DE NEUTRO Y DE PROTECCIÓN ......................................................................................................... 24

7.5.1. Conductor de neutro ............................................................................... 24

7.5.2. Conductor de protección ........................................................................ 24

8. CANALIZACIONES PARA CABLES ................................................................................ 26

8.1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ............................................................................. 26

8.1.1. Bandejas ................................................................................................ 26

8.1.2. Tubos ..................................................................................................... 26

8.2. CONDICIONES DE INSTALACIÓN .......................................................................... 28

8.3. CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO ................................................................... 29

8.3.1. Bandejas ................................................................................................ 29

8.3.2. Tubos ..................................................................................................... 29

9. PROCEDIMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO DE CANALIZACIONES PARA CABLES 30

9.1. BANDEJAS .............................................................................................................. 30

9.2. TUBOS ..................................................................................................................... 30

10. ANEXOS ........................................................................................................................... 32







1. OBJETO

El objeto de este documento es detallar los criterios así como el procedimiento a seguir para:

El cálculo de la sección de los cables de baja tensión y media tensión.

El dimensionamiento de las canalizaciones por las que se realizará el rutado de los

cables, tanto de media y baja tensión como de instrumentación y control.

.







2. DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA

La siguiente documentación se utiliza como referencia en el presente procedimiento:

RFE-1-YE_-ERD-IDO-001 “Criterios de Diseño Eléctricos”

RFE-1-YY_-IRD-IDO-001 “Criterios de Diseño de Instrumentación y Control”

RFE-1-YE_-EI_-IDO-001 “Especificación General Cables MT/BT/I&C”

Estudio geotécnico EGEA-Calidad 194/2012/001







3. INFORMACIÓN GENERAL

3.1. EMPLAZAMIENTO

La planta se ubicará a escasos kilómetros del municipio de Reque en la provincia de Chiclayo

del departamento de Lambayeque – Perú.

3.1.1. Condiciones Climáticas y geológicas

Se adoptan las siguientes condiciones climáticas:

Temperatura ambiente media ...................................................................................... 21.7 ºC

Rango de temperatura ambiente .................................................................. 14.6 ºC – 33.9 ºC

Humedad relativa media ............................................................................................... 73.2 %

Rango de humedad relativa ........................................................................... 64.9 % - 81.0 %

Presión atmosférica media ................................................................................... 1013,9 mbar

Elevación ............................................................................................................ +77.5 m snm

Localización ............................................................................. Próximo al mar (10 km aprox.)

Velocidad máxima del viento ...................................................................................... 95 km/h

Dirección viento predominante .................................................................... 179.3º desde SSE

Pluviometría media anual .......................................................................................... 77.5 mm

Pluviometría máxima mensual con el fenómeno de “El Niño” .................................... 173 mm

Ambiente desertico, densidad de particulas en el aire ............................................... 50µg/m3

Profundidad del nivel freático ......................................................................................... > 20 m

Resistividad térmica del terreno ................................................................... 1.79 - 2.24 m·K /W

3.1.2. Sismicidad

De acuerdo a la normativa “E.030 Diseño Sismoresistente”, las características sísmicas a aplicar

serán las siguientes:

Suelo perfil tipo S1: roca o suelos muy rígidos

Departamento de Lambayeque: zona sísmica 3:







Aceleración máxima horizontal del terreno (probabilidad del 10 % de ser excedida

en 50 años): 0.40g siendo “g” la aceleración de la gravedad.

Tp: periodo que define la plataforma del espectro : 0,4 s

S: factor de suelo: 1,0

3.2. NIVELES DE TENSIÓN

Media Tensión .................................................................... 6,6 kV 3F

Baja Tensión Proceso ........................................................ 480 V 3F+PE/PEN

Baja Tensión auxiliar .......................................................... 380/220 V 3F+N+PE

UPS .................................................................................... 220/127 V 3F+N+PE

DC ...................................................................................... 125 VDC 2F







4. NORMATIVA, LEGISLACIÓN Y REGLAMENTACIÓN APLICABLE

Los equipos estarán de acuerdo con la legislación y reglamentación aplicable vigente en Perú,

sea de carácter nacional, autonómico o local.

El orden de precedencia de la normativa será la siguiente:

Leyes Peruanas.

Código Nacional de Electricidad (CEN), Utilización.

Normativa Técnica Peruana (NTP).

Códigos y Estándares Internacionales.

4.1. NORMAS RELATIVAS A CABLES

NTP 370.301 (IEC 60364-5-523) “Instalaciones eléctricas en edificios: Selección e

instalación de equipos eléctricos. Capacidad de corriente nominal de conductores

en canalizaciones”.

NTP-IEC 60502-2 “Cables de energía con aislamiento extruido y sus accesorios

para tensiones asignadas de 1 kV (Um = 1,2 kV) a 30 kV (Um = 36 kV). Parte 2:

Cables para tensiones nominales de 6 kV (Um = 7,2 kV) hasta 30 kV (Um=36

kV)”.

NTP-IEC 60502-1 “Cables de energía con aislamiento extruido y sus accesorios

para tensiones asignadas de 1 kV (Um = 1,2 kV) a 30 kV (Um = 36 kV). Parte 1:

Cables para tensiones nominales de 1 kV (Um = 1,2 kV) hasta 3 kV (Um=3,6 kV)”

NTP-IEC 60228 Conductores eléctricos. Conductores de cables aislados.

NTP 370.252 (IEC 60227) Cables aislados con policloruro de vinilo de tensiones

asignadas inferiores o iguales a 450/750 V

4.2. NORMAS RELATIVAS A CANALIZACIONES

IEC 60364-5-52: Instalaciones eléctricas en edificios. Parte 5: Selección e

instalación de materiales eléctricos. Canalizaciones.







IEC 61537: Conducción de cables. Sistemas de bandejas y de bandejas de

escalera.

IEC 60423: Tubos de protección de conductores. Diámetros exteriores de los tubos

para instalaciones eléctricas y roscas para tubos y accesorios.

ANSI C80.1 Standard for Electric Rigid Steel Conduit (ERSC)

ANSI C80.3: Standard for Steel Electrical Metallic Tubing (EMT)

ANSI C80.6: Standard for Intermediate Metal Conduit (EIMC)

4.3. OTRAS NORMAS

NTP 370.303 (IEC 60364-4-41): “Instalaciones Eléctricas en Edificios. Protección

para garantizar la seguridad. Protección contra choques eléctricos”.


para garantizar la seguridad. Protección contra los efectos térmicos”.


para garantizar la seguridad. Protección contra las sobreintensidades”.

IEC 60909: Short circuit current in tree-phase A.C. systems.

NTP 370.308: “Interruptores automáticos en caja moldeada”.

NTP 370.309: “Interruptores en caja moldeada” (molded-case switches).

NTP-IEC 60947-2: “Aparatos de conexión y de mando de baja tensión

(aparamenta de baja tensión). Parte 2: Interruptores automáticos”.

IEEE 399: IEEE Recommended Practice for Industrial and Comercial Power

Systems Analysis.

IEC 60287 “Calculation of the Electrical Cables. Calculation of the current rating”,

IEEE Std 835 Power Cable Ampacity Tables.







5. CARACTERÍSTICAS DE LOS CABLES

Las características de los cables se detallan en la Especificación Técnica RFE-1-YE_-EI_-IDO-

001 “Especificación General Cables MT/BT/I&C”

A continuación se resumen los datos más significativos:

5.1. CABLES DE MEDIA TENSIÓN

Los cables de media tensión tienen las siguientes características:

- Conductor Cobre clase 2

- Aislante XLPE

- Nivel aislamiento 6/10 kV

- Pantalla Trenza o cinta cobre

- Armadura (Cuando se requiera) alambre aluminio para cables unipolares, o alambre de acero galvanizado en cables tripolares.

- Cubierta PVC

- Temperatura de servicio máx 90ºC

- Temperatura momentánea después cortocircuito 250ºC

5.2. CABLES DE POTENCIA DE BAJA TENSIÓN

Los cables de media tensión tienen las siguientes características:

- Conductor Cobre clase 2

- Aislante XLPE

- Nivel aislamiento 0,6/1 kV

- Pantalla (Cuando se requiera) Trenza cobre

- Armadura (Cuando se requiera) alambre aluminio para cables unipolares, o alambre de acero galvanizado en cables tripolares.

- Cubierta PVC

- Temperatura de servicio máx 90ºC

- Temperatura momentánea después cortocircuito 250ºC







6. CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO

6.1. CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO

El dimensionamiento de cables de potencia de media y baja tensión, tal y como se indica en los

criterios de diseño, se hará considerando la sección mayor de acuerdo a los siguientes criterios:

- Por capacidad de carga (intensidad admisible)

- Por cortocircuito máximo

- Por caída de tensión

- Por protección contra contactos indirectos

6.2. CABLES DE MEDIA TENSIÓN

Los requisitos para el dimensionamiento de los cables de media tensión son los siguientes:

6.2.1. Hipótesis Cálculo Capacidad de carga

La intensidad máxima admisible será superior al tarado de las protecciones de dichos cables

(fusibles o relés de sobreintensidad), y estos serán superiores a la de consumo.

La intensidad admisible se calculará según los criterios de la IEC 60502-2, aplicando

los coeficientes de reducción pertinentes.

En instalación enterrada bajo tubo se instalará un único circuito, cable tripolar o terna

de cables unipolares.

En instalación sobre bandeja los cables se dispondrán en ternas, intaladas en trébol,

separados entre ellos un mínimo de 2 veces el diámetro externo del cable unipolar

(aproximadamente el diámetro circunscrito de la terna) o un diámetro de los cables

tripolares

La profundidad máxima de enterrado será 0,7 m.

La temperatura del terreno a considerar es de 25ºC

La resistividad del terrano a considerar es de 2,5 K·m/W

La temperatura ambiente (instalación al aire) de diseño es de 40ºC

6.2.2. Intensidad máxima de cortocircuito

Los cables de MT no superaran la temperatura momentánea máxima tras un cortocircuito.

La máxima intensidad de cortocircuito en las barras de 6,6 kV es de 20 kA @ 1 s.







6.2.3. Caída de Tensión

La caída de tensión no deberá exceder los siguientes valores:

Para motores: ......................................................... 4% (permanente) 10 % (arranque)

Primario o secundario transfomadores de distribución ............................................. 1%

A Generador auxiliar ................................................................................................ 2%

6.2.4. Protección contra el choque eléctrico

La red de 6,6 kV posee el neutro impedante, con una resistencia de 10 A, por lo que una primera

falta no origina tensiones de paso ni de contacto peligrosas, al estar dimensionada la red de

tierras para una intensidad de falta cercana a 10 kA (de la subestación).

6.3. CABLES DE BAJA TENSIÓN

Los requisitos para el dimensionamiento de los cables de media tensión son los siguientes:

6.3.1. Hipótesis Cálculo Capacidad de carga

La intensidad máxima admisible será superior al tarado de las protecciones de dichos cables

(fusibles o relés de sobreintensidad), y estos serán superiores a la de consumo.

Intensidades de consumo

Para el cálculo, se considerará la intensidad nominal de la carga como intensidad de

consumo a conducir por el cable. En el caso de la alimentación a paneles se considerará

la intensidad nominal de la protección

Para los cables que alimenten a un solo motor de baja tensión se considerará una

intensidad del 125% de la intensidad de plena carga del motor (según CNE 160-106)

Para los primarios de los transformadores de BT/BT y los secundarios de los

transformadoers MT/BT y BT/BT se dimensionarán según el menor valor entre el 125%

de la corriente nominal del transformador o el valor de las protecciones contra

sobreintensidades (según CNE 150-258).

En las canalizaciones dentro de las zonas con riesgo de incendio o explosión, la

intensidad admisible de los cables deberá disminuirse en un 15% respecto a una







instalación convencional. Este coeficiente solo se aplica en el tramo del cable que se

encuentre en zona clasificada, por lo que en general no se aplica en los tramos

enterrados.

Intensidad máxima admisible

La intensidad máxima admisible se calculará según los criterios de la NTP 370.301 (IEC 60364-

5-523), aplicando los coeficientes de reducción pertinentes.

Conductos enterrados

En instalación enterrada bajo tubo se instalará:

los criterios de llenado definidos en el punto 8.3.2 de criterios de dimensionado de los

tubos y conduits

La profundidad máxima de enterrado será 0,7 m.

La temperatura del terreno a considerar es de 25ºC

La resistividad del terrano a considerar es de 2,5 K·m/W

Bandejas

En instalación sobre bandeja los cables se dispondrán según:

los criterios de llenado definidos en el punto 8.3.1 de criterios de dimensionado de las

bandejas

La temperatura ambiente de diseño será de 40ºC

Conduits

En instalación dentro de conduits los cables se dispondrán según:

los criterios de llenado definidos en el punto 8.3.2 de criterios de dimensionado de los

tubos y conduits

La temperatura ambiente de diseño será de 40ºC excepto en los casos que se

precise explícitamente otro valor.







6.3.2. Intensidad máxima de cortocircuito o energía pasante

Los cables de BT no superaran la temperatura momentánea máxima tras un cortocircuito. Para

ello se comprueba que la energía pasante que soporta el cable es superior a la que deja pasar la

protección aguas arriba.

En caso de líneas protegidas mediante un interruptor de bastidor al aire, se determina la

energía pasante de la protección como la intensidad de cortocircuito (valor rms) en el

tiempo de despeje de la falta. Este tiempo no será inferior a 0,1 s.

En caso de protección mediante fusible se determinará según el fabricante la energía

pasante del fusible en el nivel de tensión considerado.

En caso de protección mediante interruptor de caja moldeada “limitador” se determinará

según el fabricante la energía pasante del interruptor en el nivel de tensión considerado.

6.3.3. Caída de Tensión

La caída de tensión no deberá exceder los siguientes valores (ver documento RFE-1-YE_-ERD-

IDO-001 “Criterios de Diseño Eléctricos”):

Alimentaciones a CCMs ......................................................................... 1%

Alimentaciones a cuadros de fuerza y alumbrado ................................... 1%

Alimentaciones a variadores de velocidad .............................................. 3%

Salidas de CCMs: alimentaciones a motores .......................................... 4%

Salidas de CCMs: alimentaciones a motores, arrancando (total) .......... 15%

Salidas de CCMs: alimentaciones diversas ............................................ 3%

Salidas de cuadros de fuerza y alumbr: circuitos de alumbr. .................. 4%

Salidas de cuadros de fuerza y alumbrado: circuitos de fuerza .............. 3%

Salidas de cuadros de distribución de corriente continua ....................... 4%

Salidas de cuadros de distribución de alimentación ininterrumpida ........ 4%







6.3.4. Protección contra el choque eléctrico

Sistemas TN

Los sistemas de corriente alterna de baja tensión se configuran con un sistema de neutro TN. Se

seguirá lo indicado en la NTP 370.303 (IEC 60364-4-41).

Se deberá comprobar que el dimensionamiento de los cables es suficiente para que la intensidad

mínima de cortocircuito (en el punto más alejado de la línea) provoque la actuación de los

interruptores de protección en los tiempos establecidos en norma arriba indicada.

Sistemas aislados

Para la red de 125 Vdc se establece un sistema aislado con monitorización del aislamiento. Al

primer defecto se detectará la posición del defecto y se procede a subsanar la falta o aislarla en

caso necesario. No obastante si antes se produjera una segunda falta en el polo opuesto, se

produciría un cortocircuito que se cierra por la red de tierras aérea y subterránea. Con dos faltas

el sistema se asimila a un sistema TN pero en el que se ven involucrados uno o dos circuitos

dependiendo de donde se producen las faltas.

Para simplificar el cálculo se considera el peor caso que consistirá en suponer que los dos

circuitos involucrados son iguales. Se razona que en caso de que el segundo corto se produjera

en un circuito más largo o con una protección menor que el sometido a estudio, será esta

segunda protección la que abrirá el bucle del cortocircuito.







7. PROCEDIMIENTO CÁLCULO CABLES

7.1. MÁXIMA CORRIENTE ADMISIBLE

Se aplicará el siguiente método:

0BP21oZ ·II ...·k·kII k [1]

donde

IZ : Máxima corriente admisible

Io : Máxima corriente admisible en las condiciones normalizadas de la norma correspondiente. Estos valores aparecen tabulados en las normas •NTP-IEC 60502-2 para media tensión y NTP 370.301 para baja tensión

Ip : Corriente de actuación de la protección

IB : Corriente de empleo

k0 : Coeficiente de mayoración según se ha descrito en el capítulo anterior.

k1 , k2 , etc son coeficientes de corrección en función de las condiciones reales de instalación

Dado que la incógnita a encontrar es la Io, se calcula el menor valor necesario I’o y se escoge el

cable con una corriente Io inmediatamente superior. Entonces:

·...·

·II' I

21

0B00

kk

k [2]

Valores de las intensidades admisibles Io en las condiciones normalizadas.

En el anexo 1 se detallan las tablas de Io para los cables de media tensión según la norma .

NTP-IEC 60502-2. Las condiciones normalizadas para estas tablas son:

Conductor Cobre

Aislamiento XLPE

Temperatura del Conductor máx. de servicio 90ºC

Temperatura ambiente 30ºC

Temperatura terreno 20ºC

Resistividad térmica del terreno 1,5 K. m/W

En el anexo 3 se detallan las tablas de e Io para los cables de baja tensión según la norma NTP

370.301 (IEC 60364-5-523). Las condiciones normalizadas para estas tablas son:







Conductor Cobre

Aislamiento XLPE

Temperatura del Conductor máx. de servicio 90ºC

Temperatura ambiente 30ºC

Temperatura terreno 20ºC

Resistividad térmica del terreno 2,5 K. m/W

Los métodos utilizados en la planta Etén y que se relacionan en la norma son:

- Cables en conduits sobre paredes:

B1: Conductores aislados en un conducto sobre pared de madera

B2: Cable multiconductor en un conducto sobre pared de madera

- Prismas de conductos enterrados

D: Cable multiconductor en conductos enterrados.

- Sobre bandejas al aire

E: Cable multiconductor al aire libre

F: Conductores unipolares en contacto (por terna o en un plano) al aire libre

G: Conductores unipolares espaciados (mínimo un diámetro) al aire libre

Valores de los coeficientes de corrección

Los coeficientes de corrección son los siguientes:

k0 : Corrección por sobredimensionamiento (ver sección 6.3.1)

k1 : Corrección por temperatura ambiente o del terreno

k2 : Corrección por agrupamiento.

k’2: agrupamiento de bandejas o conductos

k”2: agrupamiento dentro de una bandeja o conducto

k3 : Corrección por resistividad del terreno

k4 : Corrección por profundidad del conducto (enterrado) o por exposición directa al sol (aéreo)

k5 : Corrección por exposición a zona ATEX.

ktotal : Producto de los coeficientes

En los anexos 2 y 4 se detallan las tablas de coeficientes de corrección según las normas de referencia.

A continuación se detalla los valores de los factores de corrección en función del tipo de cable y

de las condiciones de instalación.







Cables de Media Tensión:

Factor de Corrección Condiciones de instalación Valor

k0 Alimentación a Motor 1.25

Alimentación a Transformador 1.25

Alimentación Feeder 1

k1 Temperatura Ambiente = 40ºC 0.91

Temperatura Terreno = 20 ºC 0.96

k2 (k’2 & k’’2) Cables unipolares instalados en bandeja de tipo

escalera, montada en un conjunto de 3 niveles de

bandejas. 3 circuitos separados 2 veces el diámetro

extero.

0.9

Cables multipolares instalados en bandeja de tipo

escalera, montada en un conjunto de 3 niveles de

bandejas. 6 circuitos separados 2 veces el diámetro

extero.

0.93

Cables unipolares instalados en tubos enterrados.

Configuración de 6 tubos separados 200 mm entre

centros de tubos.

0.64

Cables multipolares instalados en tubos enterrados.


centros de tubos.

0.69



centros de tubos.

0.77










centros de tubos.

0.74

k3 Cables instalados en tubos enterrados. Resistividad del

terreno = 2,5 Km/W 0.83

k4 Cables instalados en tubos enterrados a 0,7 metros de

profundidad. 1

Cables con exposición directa al sol 0.9

k5 Cables expuestos a zona ATEX 0.85

Cables de Baja Tensión:


k0 Alimentación a Motor 1.25

Alimentación a Transformador 1

Alimentación Feeder 1

k1 Temperatura Ambiente = 40ºC 0.91

Temperatura Terreno = 20 ºC 0.96

k’2 Instalación de una única bandeja aislada. 1

Instalación de dos niveles de bandejas. 0.94

Instalación de tres niveles de bandejas 0.9








Instalación de 6 tubos enterrados con separación nula

entre ellos (tubos en contacto). 0.6

k’’2 Instalación de varios cables (número de cables según

caso) en una misma bandeja o tubo.

Tabla 13

(Anexo 4)

k3 Cables instalados en tubos enterrados. Resistividad del

terreno = 2,5 Km/W 1

k4 Cables instalados en tubos enterrados a 0,7 metros de

profundidad. 1

Cables con exposición directa al sol 0.9

k5 Cables expuestos a zona ATEX 0.85

7.2. CRITERIO DE CORTOCIRCUITO MÁXIMO

Los cables estarán dimensionados para soportar sin daño la máxima corriente de falta durante el

máximo tiempo permitido por las protecciones. La corriente de falta será la calculada en el

extremo final del cable.

La sección mínima (Scc min) por criterio de cortocircuito se establecerá con la siguiente fórmula:

K

t*IS sc

-minsc [3]

donde,

Icc (A): Intensidad de cortocircuito máxima que circula por el conductor, calculada al final

del circuito.

t (s): tiempo de apertura del elemento de protección o duración del cortocircuito.







K: constante que depende del tipo de cable. Para el caso de cables de cobre y

aislamiento de XLPE, es de K=143 (s/IEC 60364).

Para los interruptores de baja tensión de caja moldeada o modulares con tiempo de disparo fijo y

que tienen la capacidad de limitar la energía (I2t) que pasa por ellos, la fórmula anterior se puede

plantear en otros términos:

K

ES min-sc

[4]

donde,

E: Energía específica pasante del elemento de protección en unidades (A2s). Los valores

se obtienen de las curvas o características de los fabricantes, y para un nivel de tensión y

de intensidad de cortocircuito.

La sección del cable será seleccionada como la sección nominal estándar superior a la sección

mínima calculada.

7.3. CRITERIO DE CAÍDA DE TENSIÓN

Los cables se dimensionarán de forma que la caída de tensión en los mismos, con carga

nominal, no exceda los límites establecidos.

Para el cálculo de la caída de tensión se deberán aplicar las siguientes formulas:

para circuitos trifásicos:

)sen*Xcos*(R*L*n

I*k*3ΔU no

[5]

para circuitos monofásicos:

)sen*Xcos*(R*L*n

I*k*2ΔU no

[6]

donde,







ΔU (V): Caída de tensión.

ko: Factor de sobredimensinamiento.

L (km): Longitud del conductor.

R (Ω/km): resistencia del cable por kilómetro.

X (Ω/km): reactancia del cable por kilómetro.

n: número de conductores en paralelo por fase.

cos φ: factor de potencia del consumidor

La caída de tensión en porcentaje, referida a la tensión nominal (Un) será:

100*U

ΔUΔU%

n

[7]

La caída de tensión en el arranque de motores se calculará utilizando en las formulas anteriores

la intensidad y el factor de potencia correspondientes al arranque. Para motores sin datos del

fabricante el factor de potencia en el arranque se considerará con un valor de 0,2.

7.4. CRITERIO DE PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOS INDIRECTOS EN CIRCUITOS DE

BAJA TENSIÓN

Se deberá asegurar que el dimensionamiento de los cables es suficiente para que la intensidad

mínima de cortocircuito (en el punto más alejado de la línea) provoque la actuación de los

interruptores de protección en los tiempos establecidos en la norma IEC 60364-4-41.

La sección del cable deberá ser tal que se garantice la actuación del dispositivo de protección en

un tiempo máximo de 0,2 segundos para el sistema de 480 V (Uo=277 V) y esquema de neutro

TN y de 0,4 segundos para el sistema de 380 V (Uo=230 V) y esquema de neutro TN.

Por tanto, se debe cumplir que:

opkmincc II

donde,

Icc min (A): Intensidad de cortocircuito mínima en el punto final del circuito.

Ik-op (A): intensidad de operación de la protección.







Para cumplir con lo anterior, la sección mínima necesaria se deberá calcular con la siguiente

fórmula:

o

op-kmin

U*0,8

I*L*m)(1*ρ*1,2*1,5S

donde,

Smin (mm2): Sección mínima necesaria del cable.

1,5: coeficiente de incremento de la resistencia

1,2: tolerancia de la protección magnética según normas.

ρ (·mm2/m): resistividad del conductor a 20°C (para el cobre 0,017241)

m = S/SPE: relación entre la sección total de la fase y el conductor de protección.

L (m): longitud del circuito.

Ik-op (A): intensidad de operación de la protección.

0,8: coeficiente indicativo de la caída de tensión en la fuente (aguas arriba de la línea

estudiada).

Uo (V) = tensión nominal fase-tierra (230 V para 380 V y 277 V para 480 V).

La sección nominal del cable deberá ser superior a la sección mínima necesaria calculada con la

fórmula anterior.

7.5. DIMENSIONAMIENTO DE LOS CONDUCTORES DE NEUTRO Y DE PROTECCIÓN

7.5.1. Conductor de neutro

La sección del conductor neutro será igual a la de las fases, con el objeto de tener en cuenta las

corrientes armónicas debidas cargas no lineales y a posibles desequilibrios.

7.5.2. Conductor de protección

Como criterio general se deberá cumplir lo siguiente:

Circuitos de cables multiconductores: llevarán el conductor de protección dentro del

propio cable. La sección del conductor de protección se elegirá de acuerdo con la

siguiente tabla:







Sección del conductor de fase S [mm

2]

Sección mínima del conductor de protección

SPE [mm2]

S16 S

16<S35 16

S>35 S/2

Circuitos de cables unipolares: utilizarán como conductor de protección un conductor

separado de mitad de sección de las fases o un conductor que soporte las condiciones

de temperatura en situación de falta de acuerdo con la norma IEC 60364-5-54 (ver

ecuación [3]).







8. CANALIZACIONES PARA CABLES

8.1. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

8.1.1. Bandejas

Tal y como se establece en los criterios de diseño, las bandejas serán de tipo escalera,

construidas en chapa de acero laminado en frío, galvanizadas por inmersión en caliente. Se

utilizarán para la distribución general de cables en edificios, racks, etc.

En el interior de salas y edificios no industriales (distribución de fuerza y alumbrado, voz y datos,

etc. en falso techo o falso suelo) las bandejas serán de rejilla.

Las bandejas dispondrán de tapa en los siguientes casos:

Bandejas verticales hasta una altura de 2 m por encima del suelo.

Allí donde sea requerido para protección mecánica de los cables.

Se podrán emplear las siguientes anchuras de bandeja:

Anchura W (mm) 100 200 400 600

Altura de ala H (mm) 100 100 100 100

Capacidad máxima de llenado en % 50 50 50 50

Area máxima llenado (A) y sin 20%

de reserva, (A’) en mm2

A= 5000

A’= 4000

A=10000

A’= 8000

A=20000

A’=16000

A= 30000

A’=24000

8.1.2. Tubos

Los conductos serán de acero estirado sin soldadura según norma DIN 2440, electrocincado

interior y exteriormente, preferiblemente con rosca métrica. Estos se utilizarán en instalación

aérea, donde el empleo de bandejas no sea posible o para protección de los cables desde las

bandejas hasta los equipos o instrumentos. Los extremos de los tubos deberán estar protegidos

con objeto de evitar el deterioro de los cables.

En áreas interiores, para las instalaciones de fuerza y alumbrado, voz y datos, telefonía,

megafonía u otros sistemas de telecomunicaciones, se utilizarán tubos de acero







electrogalvanizado, según norma EN 61386-21, con rosca métrica. Alternativamente, cuando

vayan instalados en falso techo o falso suelo en el interior de salas y edificios no industriales o

empotrados los tubos podrán ser de PVC.

En áreas exteriores (instalación enterrada), se llevarán los cables por bancos de tubos con

arquetas registrables (tubos de polietileno con cara interior lisa). No se admitirá ningún cable

directamente enterrado sin protección (por tubo).

Se podrán emplear los siguientes diámetros de tubos:

Tubos enterrados

La siguiente tabla es de tubos flexibles, exteriormente corrugados, interriormente lisos, de PE,

construidos según EN 50086, para resistencia de 450 N. Se montarán en prismas de conductos

con arena donde no haya transito de vehículos, u hormigonados en caso contrario. Los radios

interiores indicados son los mínimos según el CNE 070-1514. El área neta es el 40% de la bruta.

Diámetro nominal [mm]

Diámetro interior mínimo [mm]

Capacidad bruta [mm2]

Capacidad neta [mm2]

R.interior mín. de curvatura (mm)

50 40 1257 503 240

110 82 5281 2112 492

160 120 11310 4524 720

200 150 17671 7068 900

Los siguientes tubos son de PVC, clase pesada según norma NTP 399.006, instalados en

prismas en arena donde no haya transito de vehículos, u hormigonados en caso contrario. Los

radios de curvaturas de los codos 90º dependen del fabricante. El área neta és el 40% de la

bruta:

Diámetro nominal

Diámetro nominal [mm]

Diámetro interior mínimo [mm]

Capacidad bruta [mm2]


Radio interior codo 90º (mm)

3" 88,5 80,9 5140 2056 319 a 370

4" 114 106 8825 3530 400 a 482







Tubos aéreos

Las dimensiones de los condutis eléctricos de acuerdo con el CNE (ver anexo 7)

Diámetro nominal [pulgadas]

Diámetro interior [mm]

Capacidad bruta [mm

2]


3/4" 20,9 344 138

1" 26,7 558 223

1 1/4" 35,1 965 386

1 1/2" 40,9 1313 525

2" 52,5 2165 866

2 1/2" 62,7 3089 1236

3" 77,9 4770 1908

4" 102,3 8213 3285

5" 128,2 12907 5163

6" 154,1 18641 7456

8.2. CONDICIONES DE INSTALACIÓN

En general, los cables estarán separados en canalizaciones independientes de acuerdo con su

nivel de tensión o el servicio que prestan:

Nivel T1: Cables de media tensión.

Nivel T2: Cables de potencia de baja tensión 690 Vac, 400 - 230 Vac, 110 Vdc

(cables de aislamiento 0,6/1 kV)

Nivel T3: Cables de control, medida e instrumentación.

Nivel T4: Cables de seguridad intrínseca.

Nivel T5: Cables de comunicaciones, fibra óptica, telefonía, etc.

La separación mínima entre cables de diferentes niveles será la siguiente:

Nivel T1 a nivel T2: 100 mm

Nivel T1 a nivel T3, T4 o T5: 600 mm

Nivel T2 a nivel T3, T4 o T5: 300 mm

Nivel T3 o T4 a nivel T5: 100 mm

Estas separaciones podrán ser inferiores para recorridos cortos, cuando los cables entran a un

cubículo o cuando encuentran un obstáculo (p.ej. una tubería).

En el caso de que se instalen cables de diferentes niveles de tensión o servicio en la misma

bandeja, esta dispondrá de un separador.







La disposición de bandejas en instalación aérea, normalmente, será, de arriba hacia abajo, de

acuerdo con el siguiente detalle (para bandejas en zanjas o cables enterrados el orden será el

inverso):

Bandejas para cables de media tensión

Bandejas para cables de potencia de baja tensión

Bandejas para cables de control, medida e instrumentación

Bandejas de cables especiales (comunicaciones, fibra óptica, etc.)

La distancia en vertical entre las distintas bandejas será como mínimo de 300 mm entre las

partes inferiores de las bandejas.

8.3. CRITERIOS DE DIMENSIONAMIENTO

8.3.1. Bandejas

Los cables se dispondrán sobre las bandejas de modo aleatorio, en contacto mutuo y siguiendo

los siguientes criterios:

Cables multiconductores: en varias capas hasta cubrir la máxima capacidad de la

bandeja.

Cables unipolares de 70 hasta 150 mm2: con las ternas al tresbolillo, en una única capa, y

los cables en contacto mutuo.

En acometidas y líneas de alta intensidad, con cables de unipolares de 185 mm2 y

mayores, los cables se instalarán en trébol separados 2 veces el diámetro externo del

cable unipolar.

Las bandejas se dimensionarán para un espacio de reserva del 20%.

8.3.2. Tubos

Los cables se instalarán en tubos hasta ocupar aproximadamente el 40% de la sección interior.

En circuitos trifásicos, las ternas deberán ir por el mismo tubo.

Para instalación enterrada se dejarán, aproximadamente, un 20% de tubos o espacio de reserva.







9. PROCEDIMIENTO DE DIMENSIONAMIENTO DE CANALIZACIONES PARA

CABLES

9.1. BANDEJAS

Las bandejas se dimensionarán siguiendo el criterio de capacidad máxima de llenado. El

porcentaje de llenado se calculará con la siguiente fórmula:

100*A'

')2(2'24

d

"Ai

2

i

b

k

k

j

j HdHd

donde,

- A”b: Llenado neto de la bandeja en %

- di (mm): Diámetro exterior del cable multiconductor “i”, sección hasta 50 mm2.

- dj (mm): Diámetro exterior del cable unipolar “j”, sección entre 70 y 150 mm2

- dk (mm): Diámetro exterior del cable unipolar “k”, sección mayores o iguales a 185 mm2

- i

2

i

4

d (mm2): Suma de las áreas de cables multipolares.

- j

j Hd '2 (mm2): Área ocupada por cables unipolares de 70 a 150 mm2 en una sola

capa y en contacto mutuo.

- k

k Hd ')2(2 (mm2): Área ocupada por cables unipolares de 185 mm2 y mayores

instalados en trébol y separados 2 veces el diámetro externo del cable unipolar.

- H’ (mm): Altura de bandeja equivalente a la capacidad de llenado (50%) y sin descontar el 20% de reserva = 50 mm.

- A' (mm): Capacidad máxima de la bandeja (ya descontado el 20% de reserva). Ver 8.1.1.

El llenado, salvo excepciones, no deberá superar el valor de 100%. Se deberán analizar individualmente los casos en que se supere el valor indicado.

9.2. TUBOS

Los tubos se dimensionarán siguiendo el criterio de capacidad máxima de llenado. El porcentaje

de llenado se calculará con la siguiente fórmula:







·1000,4)(W

d4

A'i

2

i

donde,

- A' (%): Porcentaje de llenado del tubo

- di (mm): Diámetro exterior del cable “i” (unipolares y multiconductores).

-

i

2

id

4 (mm2): Suma total de las superficies de los cables del tubo “t”.

- W (mm2): Capacidad máxima del tubo.

El llenado, salvo excepciones, no deberá superar el valor de 100%. Se deberán analizar

individualmente los casos en que se supere el valor indicado.







10. ANEXOS

Anexo 1: Tablas de intensidades admisibles (Io) para los cables de media tensión según la norma

. NTP-IEC 60502-2.

Anexo 2: Tablas de coeficientes de corrección para los cables de media tensión según la norma .

NTP-IEC 60502-2

Anexo 3: Tablas de intensidades admisibles (Io) para los cables de baja tensión según la norma

NTP 370.301.

Anexo 4: Tablas de coeficientes de corrección para los cables de baja tensión según la norma .

NTP 370.301.

Anexo 5: Tablas de resistencias y reactancias

Anexo 6: Tablas de energía pasante

Anexo 7: Tabla de ocupación máxima conductos según CNE



RFE-1-YE_-ERD-IDO-002 Anexo 1. Pág 1 de 3

Anexo 1:

TABLAS DE INTENSIDADES ADMISIBLES (Io)

PARA LOS CABLES DE MEDIA TENSIÓN SEGÚN

LA NORMA “NTP-IEC 60502-2”




Anexo 2:

TABLAS DE COEFICIENTES DE CORRECCIÓN

PARA LOS CABLES DE MEDIA TENSIÓN SEGÚN

LA NORMA “NTP-IEC 60502-2”




Anexo 3:

TABLAS DE INTENSIDADES ADMISIBLES (Io)

PARA LOS CABLES DE BAJA TENSIÓN SEGÚN

LA NORMA “NTP 370.301”.




Anexo 4:

TABLAS DE COEFICIENTES DE CORRECCIÓN

PARA LOS CABLES DE BAJA TENSIÓN SEGÚN

LA NORMA “NTP 370.301”




Anexo 5:

TABLAS DE RESISTENCIAS Y REACTANCIAS.




Las siguientes tablas están extraídas de información de fabricantes. Los datos de las resistencias son a 90ºC y los de las reactancias para 60 Hz.

Tipo de cable sección (mm2)

R (Ω/km)

X (Ω/km)

Tripolar XLPE 6/10 kV

95 0,249 0,1152

120 0,197 0,1116

150 0,161 0,1080

185 0,129 0,1068

240 0,099 0,102

Unipolar XLPE 6/10 kV

en triangulo

95 0,245 0,132

120 0,195 0,1272

150 0,159 0,1224

185 0,127 0,12

240 0,098 0,1164

300 0,078 0,1116

400 0,062 0,1092

Cables tripolares XLPE 0,6/1 kV

2,5 9,37 0,1344

4 5,866 0,1176

6 3,966 0,108

10 2,344 0,1068

16 1,478 0,0948

25 0,935 0,0972

35 0,675 0,0852

50 0,497 0,0948

70 0,346 0,0924

95 0,248 0,0876

120 0,196 0,09

150 0,162 0,0876

185 0,127 0,0972

240 0,098 0,0852

300 0,081 0,078

400 0,064 0,0828




Tipo de cable sección (mm2)

R (Ω/km)

X (Ω/km)

Cables unipolares XPLE 0,6/1 kV en triangulo

2,5 9,191 0,1668

4 5,75 0,1524

6 3,891 0,1368

10 2,309 0,1272

16 1,449 0,1296

25 0,918 0,1128

35 0,664 0,1044

50 0,491 0,1044

70 0,341 0,102

95 0,242 0,108

120 0,196 0,102

150 0,156 0,108

185 0,127 0,0972

240 0,098 0,0972

300 0,081 0,09

400 0,064 0,0948




Anexo 6:

TABLAS DE ENERGÍA PASANTE.




De acuerdo al tipo y potencia de la carga, se utilizarán los siguientes valores de intensidad de

operación para protección contra cortocircuitos y de energía pasante para el cálculo de cables

protegidos por interruptores modulares o de caja moldeada.

Las tablas se refieren a aparamenta de General Electric a modo de referencia mientras no se

disponga de información de los equipos finales:

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO GUARDAMOTOR

Intensidad nominal

In [A] Energía pasante

[A2s]

GPS1M GPS2M

0,16 1,02E+01

0,25 1,50E+01

0,4 8,00E+01

0,63 3,00E+02

1 2,00E+01

1,6 5,00E+02

2,5 2,00E+03

4 5,50E+03

6,3 1,50E+04

10 2,50E+04

10 5,00E+04

13 3,00E+04 6,00E+04

16 4,00E+04 7,00E+04

20 5,00E+04 9,00E+04

25 6,00E+04 1,05E+05

32 8,00E+04 1,10E+05

40 1,40E+05

50 1,50E+05

63 1,60E+05




INTERRUPTOR MINIATURA

Intensidad nominal


[A2s]

EP60 EP250 FD160S EP60 "D"(

10 kA ) EP250 "D"

(20 kA )

6 1,70E+04 2,20E+04 5,30E+05 10 2,30E+04 4,30E+04 5,30E+05 2,80E+04 4,70E+04

16 2,80E+04 6,20E+04 5,30E+05 3,30E+04 5,20E+04

20 3,40E+04 9,10E+04 5,30E+05 4,10E+04 9,00E+04

25 4,00E+04 9,50E+04 5,30E+05

32 4,50E+04 9,10E+04 5,30E+05

40 4,90E+04 9,50E+04 5,30E+05

50,00 6,20E+04 1,00E+05 5,30E+05




INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE CAJA MOLDEADA

Intensidad nominal


[A2s]

65 kA 35 kA 15 kA

FE160H FD63S FD63E

10,00 6,50E+05 1,50E+05 1,20E+05

16,00 6,50E+05 1,50E+05 1,20E+05

20,00 6,50E+05 1,50E+05 1,20E+05

25,00 6,50E+05 2,50E+05 2,00E+05

32,00 6,50E+05 2,50E+05 2,00E+05

40,00 6,50E+05 4,10E+05 3,30E+05

50,00 6,50E+05 4,10E+05 3,30E+05

63,00 6,50E+05 4,10E+05 3,30E+05

FE160H FD160S FD160E

80,00 6,50E+05 5,00E+05 3,50E+05

100,00 6,50E+05 5,00E+05 3,50E+05

125,00 6,50E+05 5,00E+05 3,50E+05

160,00 6,50E+05 5,00E+05 3,50E+05

FE250H FE250V FE250V

250,00 7,20E+05 6,30E+05 4,10E+05

FG400H FG400N

320,00 1,80E+06 1,60E+06

400,00 1,80E+06 1,60E+06

FG630H FG630N

500,00 3,30E+06 2,00E+06

630,00 3,30E+06 2,00E+06

FK800H FK800N

800,00 9,00E+06 5,00E+06

FK1250H FK1250N

1000,00 3,50E+07 2,00E+07

1250,00 3,50E+07 2,00E+07

FK1600H

1600,00 4,90E+07




Anexo 7:

TABLAS DE OCUPACIÓN MÁXIMA CONDUCTOS

SEGÚN CNE.

rfe-1-ye_-erd-ido-002 reva procedimiento cálculo de cables y canalizaciones.pdf

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