INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD ZACATENCO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

INSTALACIONES ELECTRICAS EN ALTA TENSIÓN

“APUNTES DE CLASE”

PROFESOR:

Ing. Andrés Daniel Chávez Sañudo

REALIZO:

Avelino Rodríguez Gustavo

Barbosa Vázquez Alberto

GRUPO: 6EM2

Contactos 13 180 VA 162 W 2106 W

Lámparas 11 100 W 100 W 1100 W

C. instalada = 3206 W

C. demandada = C.I. (0.6) = 1923.6 W

F.D. = 0.6

1 croquis de ubicación.

2 listas de cargas eléctricas

11 lámparas ahorradoras

4 televisores

N = neutro o conductor puesta a tierra (color blanco)

T = cable de puesta a tierra (verde o desnudo)

F = cable de fase (negro).

TARIFA H.S

A B C N

LAVADO

COCINA

COCINA

ALUMBRADO

ALUMBRADO

NEUTRO

TIERRA

DIAGRAMA UNIFILAR

MEDICION

M

A B C N

MM

SERVICIO EN

MEDIA

TENSION

SUBESTACION DE DISTRIBUCION CFE

S

E

C

C

I

O

N

A

D

O

R

SERVICIO EN

MEDIA

TENSION

ALIMENTADOR

TRONCAL

EN M.T

INTERRUPTOR

DE POTENCIA

85kV - 23kV

A.T M.T

INTERRUPTOR

85kV

TENSIONES NORMALIZADAS EN MÉXICO

B.T

220/127 240/120

Suministrada por CFE

M.T

13.2 KV 23 KV 34.5 KV

Provincia CFE. (ciudad). Cd. México, Zona metropolitana y Guadalajara. Provincia CFE (Rural o Industrial)

A.T.

85 KV 115 KV 169 KV 230 KV

EXTRA A. T.

SUBESTACION DE DISTRIBUCION CFE

CIRCUITOS

EN BAJA

TENSION

RAMAL

1C-3F-4H

Al 1/0

TARIFAS 1,2 Y 3

3F,4H

220/127

SUBESTACION

MT-BT

1C-3F-4H-Al 336 KCM

SEMI-AISLADO

CABLE M.T.

ALIMENTADOR

TR-01

30MVA

AT-MT

TR.-02

30MVA

85-23kV

115-13.8kV

230-23kV

SE.

SWITCHEO

M

M

MG

TG

TV

S

S.E ELEVADOR

13.8 - 230kV

CICLO

COMBINADO

TR.

100MVA

230kV-115 ó 85kV

LT

LT

LT

USARIO EN TRANSMISION

TARIFA H.F

SU

BT

RA

NS

MIS

ION

TR.

100MVA

230kV-115 ó 85kVUSARIO EN

SUBTRANSMISION

TARIFA H.S

TRONCALS

13.2kV

CIRCUITO EN MT

3F,4H

30kVA

45kVA

75kVA

112.5kVA

INT. 127/220V

CABLE DE

ENERGIA MT

CLIENTE: TARIFAS OM,HM

ACOMETIDA Y

MEDICION CFE

CARGA EN EL SALÓN.

Luminaria = 9 x 70 w = 630 w

Contactos = 12 x 162 w = 1944 w

Suponiendo que solo están en uso 4 contactos.

( )

Donde:

CARGA EN EL EDIFICIO

4 plantas de 100 m2 c/u.

Por norma 33 VA / m2 contactos y luminarias.

Contactos y luminarias ( )

Aire acondicionado

Bombas ( )

η = 0.89

eficiencia

UPS 10 KVA x 0.9 = 9 KW

TOTAL = 118.8 + 40 + 4.16 + 9 = 171.96 KW

FD = 0.6

La carga demandada determina el parámetro de tensión.

TARIFAS

TARIFAS NOMBRE TENSIÓN

1 RESIDENCIAL 127 v 220/127 v 240/127 v

2 GENERAL EN B.T.

127 v 220/127 v 240/ 127 v

3 GENERAL EN B.T

127 v 220/127v 240 / 127 v

OM ORDINARIA M.T.

13.2 23 34.5

HM HORARIA M.T.

13.2 23 34.5

HS HORARIA SUBTRANSMISIÓN

85 115

HT HORARIA TRANSMISIÓN 230

TARIFA OM: El medidor mide KWD máxima en un mes y KWH acumulados en un mes.

TARIFA HM: medidor mide

KWD

HORARIA BASE 00:00 a 6:00 Hrs.

INTERMEDIA 6:00 a 18:00 y 22:00 a 24:00 Hrs.

PUNTA 18:00 a 22:00 Hrs.

ESTRUCTURA DE UNA INSTALACION EN TARIFA OM ó HM

ESTRUCTURA DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

1) Punto de conexión.

2) Acometida.

3) Equipo de medición.

4) Gabinete de media tensión.

5) Transformador.

6) Tablero general en baja tensión.

7) Alimentador.

8) Tablero de subdistribución.

9) Tablero de alumbrado.

10) Centro de control de motores (alimentador por motor).

11) Circuito derivado.

12) Carga.

MPUNTO DE

CONEXION

APARTARRAYOS

CORTACIRCUITO

FUSIBLE

CABLE DE ENERGIA

EN M.T.

(SUBTERRANEO)

CUCHILLA DE

PASO

RU

PT

O

FU

SIB

LE

TR-01

1000kVA

23000-440/127

%Z=5.75

INT.

GRAL.

EN B.T

GABINETE EN M.T. ALIMENTADOR

ALIMENTADOR

ALIMENTADOR

ALIMENTADOR

CCM

TAB.

ALUMBRADO

CENTRO DE CONTROL

DE MOTORES

TR-02

480-220/127

M

M

440/220

220/127

220/127

TABLERO GRAL. NORMAL

TABLERO DE

SUBDISTRIBUCIÓN

ACOMETIDA Y MEDICION CFE

CFE

INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Es un arreglo de materiales y equipo destinado a la utilización de la energía eléctrica.

La instalación eléctrica debe ser construida para operar dentro de un de la tensión eléctrica

(nominal) de cada uno de los equipos que utilizan energía eléctrica, debe además utilizar

conductores dentro de los límites de ampacidad definidos en la NOM-001-SEDE-2012.

CUALIDADES DE TODA INSTALACIÓN ELÉCTRICA.

Que sea segura:

-Personas.

-Para el inmueble (que no existan incendios).

Que sea confiable (disminuir cortos, interrupciones o que tenga respaldo).

Que sea flexible (permita el mantenimiento).

Que cuide el ahorro de energía.

Que sea económicamente viable (Duración de 20 años por lo menos).

RESISTENCIA HUMANA ( 1000Ω)

EJEMPLO PARA SISTEMAS TRIFÁSICOS.

Considerando una potencia de 1000 KVA.

√

√

√ ( )

√ ( )

DEMOSTRACIÓN

√

√

√

√ √

√

S

Q

P

𝑃

𝑆 𝐶𝑜𝑠 Ө 𝐹𝑃 ≅ (– )𝑝𝑜𝑟 𝑒𝑙 𝑟𝑒𝑔𝑢𝑙𝑎𝑟 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜

P = S (Cos Ө)

Q = S (Sen Ө)

𝑉𝐴𝑁

𝑉𝐶𝑁

𝑉𝐵𝑁

𝐼𝐴𝑁

𝐼𝐶𝑁

𝐼𝐵𝑁

DIAGRAMA UNIFILAR DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Servicio continuo: más de 3 horas en operación, se aplica el 1.25% para protección de la corriente.

CIRCUITOS DERIVADOS

15 a 20 A uso general (luminaria y/o contactos)

30 A uso luminario tipo pesado.

40 y 50 A cargas específicas.

CONSIDERACIONES A TOMAR PARA TODA INSTALACIÓN.

TIPO DE CARGA

Carga continua: duras más de 3 horas conectada x 1.25 de la corriente.

Carga no continua: uso intermitente.

T H W - L S T: thermoplastic.

H: heat (calor).

W: wet (humeda).

L: low.

S: smoke.

GABINETE EN

MEDIA TENSIÓN

PROTECCIÓNPROTECCIÓN

TABLERO DE

ALUMBRADO

PROTECCIÓNDERIVADOS CARGA

Alimentador

Tablero general BT

CÁLCULO DE CONDUCTORES

AMPACIDAD: corriente máxima que un conductor puede transportar continuamente bajo las

condiciones de uso, sin exceder su rango de temperatura.

CARGA CONTINUA

( )

ITABLA = 310 – 15(b)(16)

FA = factor de ajuste

FT: factor de temperatura.

CARGA NO CONTINUA

En ambos casos el interruptor termomagnético debe ser menor o igual a la ampacidad.

ITM = corriente del termomagnético.

EJERCICIO

CALCULAR EL DERIVADO Y EL CONDUIT PARA EL SALÓN 2211.

CONCEPTO CANTIDAD CARGA UNITARIA CARGA TOTAL ITM TIPO DE CARGA

LUMINARIA 9 70 W 630 W 15 A Continua

CONTACTOS 11 180 VA ó 162W 1944 W 20 A No continua

Considerando Tubo Conduit Metálico Ligero y L = 20 m.

LUMINARIA (1φ, 2 H)

Por corriente

( )

Nota: esta corriente será la empleada en el método por caída de tensión.

Por ser carga continua.

( ) ( )

Considerando 2 salones:

Para escoger FA y FT se considera:

Tubo conduit

Cables salón 1

Cables salón 2

Cable de puesta a tierra

NOTA: el cable de puesta a tierra no se considera portador de corriente.

TABLA 310-15(b)3(a) FACTOR DE AJUSTE

4 – 6 conductores 80%

TABLA 310-15(b)2(a) FACTOR DE TEMPERATURA (máxima temperatura del ambiente)

RANGO DE TEMPERATURA DEL CONDUCTOR

Temperatura ambiente

60oC 75oC 90oC

31 - 35 0.91 0.94 0.96

ART. 110-14 inciso “C” apartado 1

Si , por lo tanto TCONDUCTOR(CALCULO) = 60oC.

Columna de 60oC de tabla 310-15(b)-16.

Si , por lo tanto TCONDUCTOR(CALCULO) = 75oC.

Columna de 75oC tabla 310-15(b)-16

Al ser dos salones

Circuito derivado

Por tabla 310-15(b)-16 se escogen

I14AWG= 15 A

I12AWG = 20 A

I10AWG= 30 A

Se usa calibre 12 AWG para el derivado de luminaria en 2 salones.

NOTA: para derivados la distancia máxima es de 28 metros.

Por caída de tensión

| ( )|

( ) ( )

TABLA 9 “RESISTENCIA Y REACTANCIA EN CORRIENTE ALTERNA PARA LOS CABLES.

| | ⁄

Nota: se determina para calibre por calibre o sección transversal del cálculo por corriente.

| | ⁄

| | ⁄

| | ⁄

| | ( )

| |

Para interruptor termomagnético

≅

ZL

ZL

ZCARGA VE

CONTACTOS (1φ, 2H)

Por corriente

Se trabajara con una temperatura de 60oC de conductores.

I10AWG = 30 A

I8AWG = 40 A

I6AWG = 55 A

Tomando la corriente del calibre 10 AWG

Por caída de tensión.

| | ⁄

| | ⁄

| |

| | ( )

| |

Para termomagnético

≅

Se usará calibre 10 AWG para el derivado de contactos de un solo salón.

NOTA: en derivados de carga continua no debe llevar corriente mayor al 80% de lo nominal del

conductor, también para derivados es permitido un %e no mayor al 3%.

Despejando e, queda:

PARA 12 AWG

Alumbrado: se determino un termomagnético de 15 A, uso del calibre 12 AWG.

12 A = (0.8) (15 A) = 12 A máximos.

Contactos: se determino un termomagnético de 20 A, uso del calibre 10 AWG.

16 A = (0.8) (20 A) = 16 A máximos.

CALCULANDO LAS DISTANCIAS MÁXIMAS PARA ESTOS CONDUCTORES, CON EL FIN DE EVITAR QUE

SE EXCEDA EL PORCIENTO DE CAIDA DE TENSIÓN.

(

)

( )

NOTA: solo se manda el neutro cuando se tienen cargas monofásicas.

EJERCICIO.

EJERCICIO DEL PISO (CIRCUITOS DERIVADOS)

CARGA POR TABLERO CIRCUITOS

8 salones 4 circuitos alumbrado y 8 circuitos de contactos

½ pasillo 2 circuitos

1 baño 1 circuito

DIAGRAMA UNIFILAR

1x15

salon 9,101x15

salon 11, 121x15

salon 13,141x15

salon 15,161x15

Baño1x15

Pasillo1x15

Pasillo

1x20

salon 9

1x20

salon 10

1x20

salon 11

1x20

salon 12

1x20

salon 13

1x20

salon 14

1x20

salon 15

1x20

salon 16

RESERVA

RESERVA

RESERVA

TAB 22A

TAB 22B

N

T

NOTA: #neutros = #derivados.

CUADRO DE CARGAS.

Datos:

Pasillo con 24 luminarias, se dividen en pasillo y escalera, 70 watts por luminaria, 9 luminarias por

salón.

TABLA DE ALUMBRADO 22 B

T N

A B C

1 2

35

7

9

11

46

8

10

121413

15 16

3F

3N

1d

Número Circuito luminaria (70 W) Contactos 162 W W VLN I Factor de uso Ampacidad requerida AWG L %e A B C

1 Salón 9-10 18

1260 127 11.02 1.25 13.77 12 20 1.93 1260 2 Salón 11-12 18

1260 127 11.02 1.25 13.77 12 20 1.93 1260

3 Salón 13-14 18

1260 127 11.02 1.25 13.77 12 20 1.93

1260 4 Salón 15-16 18

1260 127 11.02 1.25 13.77 12 20 193

1260

5 Baño 8 4 1208 127 10.56 1.25 13.77 12 20 1.85

1208

6 Pasillo 18

1260 127 11.02 1.25 13.77 12 20 1.93

1260

7 Pasillo 10

700 127 6.12 1.25 12.67 12 20 1.07 700 8 Salón 9

12 1944 127 17 1 13.77 10 20 1.92 1944

9 Salón 10

12 1944 127 17 1 7.65 10 20 1.92

1944 10 Salón 11

12 1944 127 17 1 17 10 20 1.92

1944

11 Salón 12

12 1944 127 17 1 17 10 20 1.92

1944

12 Salón 13

12 1944 127 17 1 17 10 20 1.92

1944

13 Salón 14

12 1944 127 17 1 17 10 20 1.92 1944 14 Salón 15

12 1944 127 17 1 17 10 20 1.92 1944

15 Salón 16

12 1944 127 17 1 17 10 20 1.92

1944

7560 16200

9052 8352 6356

Si movemos 700 W de fase A a fase C, queda:

A = 8352 W

B = 8352 W

C = 7056 W

Se busca el 5% pero en este caso el 16% es aceptable.

CÁLCULO DEL ALIMENTADOR DEL TABLERO UPZ-220

POR CORRIENTE

Coca: distancia preferencial para el alimentador de la distancia calculada, 10%.

L = 70 m. (del TGN al UPZ).

CÁLCULO POR CORRIENTE O TEMPERATURA.

Condiciones de instalación

4 conductores en tubería conduit

tA = temperatura ambiente.

√

√

√ ( )( )

Es la corriente real si estuviera balanceada (corriente de la carga), se usa para el cálculo por caída

de tensión.

De acuerdo a 215-2(a)(1)

Tabla 240-44 FACTOR DE DEMANDA PARA CONTACTOS.

Primeros 10 KVA 100%

El resto 50%

Aplicando factor:

Corriente contactos:

√ ( )

Corriente alumbrado:

√ ( )( )

Al ser carga continúa:

( )( )

Usando

Tabla 250-122

NEUTRO: conductor puesto a tierra.

TIERRA: conductor de puesta a tierra.

Tabla 250-122 (Conductor desnudo)

Int. automático Cable de cobre

15 14

20 12

60 10

100 8

200 6

El desnudo será de calibre 8 AWG.

Art. 240-6 Capacidades estandarizadas de interruptores automáticos.

DERIVADOS

ALIMENTADOR

%e=5

%e=2 %e=3

POR CAÍDA DE TENSIÓN

Considerando a las cargas balanceadas, por lo tanto la corriente en el neutro es 0.

F.P = 0.9

( )

IL

IL

IL

IN

ZL

ZL

ZL

ZC ZC

ZC

R XL

ZC

e

VE VR

e

VR

VE

IL X

ILR

TABLA 9 IMPEDANCIA DEL CONDUCTOR.

Considerando un calibre de 2AWG ¿Cuánto vale e?

( )

R= 0.60/1000m

XL=0.187/1000m

( ) (

)

( )

Se pasa de lo establecido para alimentadores donde

Por lo tanto el conductor se cambia a:

Calibre 1/0 AWG

R = 0.39

XL= 0.180

L=70 m

R= 0.39 x 70 /1000 = 0.0273

XL=0.180 x 70/1000 = 0.0126j

( )( ) ( )( )

R = Se utilizará calibre 1/0 AWG.

Usando el % de regulación para el primer caso:

| |

Considerando ahora que la tensión nominal está al principio.

( )( )

NOTA: siempre habrá un de la tensión suministrada.

MÉTODO APROXIMADO (método examen)

( )

Donde si

[( ) ( )]

De la tabla 9, evaluar de | | para cable de 2 AWG.

| | (

)

Nota: Peor condición de desbalanceo es cuando se pierden 2 fases y solo queda una, se convierte

en un sistema monofásico

Si se pierde una fase:

Si se pierde una fase, la corriente que pasará el neutro es del valor de la fase.

VB

IAIB

VA

VB

VA

VB

RE

SU

LTA

NTE

BAJO LA PEOR CONDICIÓN DE DESBALANCEO.

Por lo tanto:

del ejercicio anterior.

| | | || |

MODELO CON CARGAS DESBALANCEADAS (EJERCICIO DE LOS ANTERIORES)

Análisis de caída de tensión para el tablero UPZ-220R en condición de 34% de desbalanceo.

Recordando

FASES A B C

9052 W 8352 W 6356 W

ZL

ZCARGA VE

ZL

( )

CAÍDA DE TENSIÓN.

2AWG = Z = (0.66 + 0.187j) (70/1000) = 0.045 + 0.01308j

Despejando, queda:

( ) ( )

( ) [( )( )]

[( )( )]

Que corresponde a la tensión a la carga.

( ) [( )( )]

[( )( )]

( ) [( )( )]

[( )( )]

Para Z1

Para Z2

Para Z3

EJERCICIO 1(MÉTODO 1)

Calcular los parámetros del alimentador en un edificio de oficinas de 600m2.

Considerando:

Empleados = 4m2 x empleado.

No. empleados = 600/4 = 150 empleados.

Contactos por empleado = 150 x 2 = 300 contactos.

Norma de eficiencia energética para luminaria no residencial.

NOM-007-SENER-2005

Determina 14 Watts x m2.

CARGA INSTALADA = KWCARGA.

KWCARGA = (300 x 180 x 0.9) + (600 x 14) = 57 KW

√ ( )( )

La corriente anterior será la empleada para cálculo por caída de tensión.

Carga instalada

300 x 180 x 0.9 + 600 x 14 = 57 kW

10 KVA + (0.5)(54-10) + [8.4 (1.25)]/0.9

32 + 11.66

Después de aplicar los factores correspondientes queda:

KWcarga = 43.66 KVA = 39.29 KW

Calculando las corrientes de la carga continúa (Icc) y la corriente de la carga no continua (Icnc):

√ ( )( )

√ ( )( )

Nota: se ocupa un factor de temperatura de 0.94, ya que la corriente es mayor a 100 A.

CONCLUSIÓN: se ocupara un alimentador de calibre 4/0 AWG, a una temperatura de 75oC.

Carga no continua (x 1) Carga continua (x 1.25)

EJERCICIO 1 (MÉTODO 2)

Calcular los parámetros del alimentador en un edificio de oficinas de 600m2.

A = 600 m2

4m2 x empleado, por lo tanto 600/4 =150 empleados

L = 50 m

V = 220/127

Densidad de personal

4 a 10 m2 por persona.

No. contactos = 150 x 2 = 300 contactos (162 W)= 48600 Watts (carga no continua).

Alumbrado NOM-007-SENER-2005 “alumbrado para uso No- residencial”

600 m2 x 14 W/m2 = 8400 Watts (carga continua).

TABLA DE CARGAS

concepto KWI F.D KWD

Contactos 48.6 0.6 29.16

alumbrado 8.4 0.6 5.04

TOTAL 34.2

M

M

M

M

SERVICIOS

GENERALES

TR

TIPO SUMERGIBLE

23kV-220/127

DPTO. 1

DPTO. 2

DPTO. 30

3X6003X12

CÁLCULO DEL ALIMENTADOR

( )

Pero también se pueden aplicar los Factores de demanda.

( )

[

( )

]

√ ( )

Como la corriente de línea es mayor a 100 A, se ocupara una temperatura de 75oC que es 0.94.

( )

⁄

CÁLCULO PARA CONDUCTOR DESNUDO.

TABLA 250-122

INTERRUPTOR COBRE CALIBRE

100 8.37 mm2 8 AWG

200 13.3 mm2 6 AWG

Como se tienen una corriente de 114.57 A se toma el 6 AWG

( )

CÁLCULO PARA EL TUBO CONDUIT SEMIPESADO (ART 342) DEL ALIMENTADOR.

Tabla 5: Dimensiones de los conductores aislados THW-LS

THW-LS 2/0 169.3 mm2

Tabla 8: El desnudo

6 AWG COBRE 13.3 mm2

Área total

4 x 169.3 = 677.2

1 x 13.3 = 13.3

Área total = 690.5 mm2

Tabla 4: Factores de relleno (art 342 semi pesado)

Área disponible = 937 mm2, Tubo de 53 mm ó 2 pulgadas

Entonces el tubo conduit a usar será de 2 pulgadas ya que: 937 mm2 > 690 mm2

EJERCICIO 2 (MÉTODO 1)

Un edificio de 30 departamentos, cada uno de 110 m2. Determinar la capacidad del alimentador

de concentración de medidores.

NOTA: los contactos de baños, cocina y zonas húmedas son con conexión a tierra.

CUADRO DE CARGAS POR DEPARTAMENTO

CANTIDAD CONCEPTO CONTACTOS (2 x 162 W)

ALUMBRADO (22 W)

WT VLN

3 Recamara 2 2 2076 127

2 Baño 2 2 1384 127

1 Sala 4 4 1384 127

1 cocina 4 2 1340 127

18 x 324 16 x 22 6184

5832 352 W

( )

Haciendo la consideración que la corriente es muy alta, se decidió usar un sistema bifásico, por lo

tanto:

M

M

M

M

SERVICIOS

GENERALES

TR

TIPO SUMERGIBLE

23kV-220/127

DPTO. 1

DPTO. 2

DPTO. 30

3X6003X12

Con esta corriente de 27.43 A, se empleara un termomagnético de 2 x 30 A.

Siendo un sistema bifásico

∑

∑

√ ( )

√ ( )

SERVICIO GENERAL

η= eficiencia (0.84)

ZL

ZCARGA VE

ZL

ZL

VE ZCARGA

TABLA DE SERVICIOS GENERALES

Número Concepto Capacidad nominal Total KW

2 Bombas 10 hp 20 hp 3.35

2 Elevadores 10 kW 20 Kw 20

1 Alumbrado 5 kW 5 Kw 5

10 contactos 0.162 W 1.62 kW 1.65

TOTAL 29.97 KW

CUADRO DE CARGAS GENERAL

Cantidad Concepto KW unitarios

KW instalados

F.D. KW demandados

KVA demandados

1 Serv. General

29.97 29.97 0.6 17.98 19.97

30 Deptos. 6.272 188.16 0.6 112.89 125.43

TOTAL 130.87 145.43

Factor de utilización

Proponiendo un transformador de 150 KVA

Proponiendo un transformador de 225 KVA

CONCLUSIÓN: el alimentador tendrá una concentración de 145.43 KVA por todos el edificio, con

ello se empleará un transformador de 250 kVA.

EJERCICIO 2 (MÉTODO 2, USANDO EXCLUSIVAMENTE LA NOM)

Edificio de 30 departamentos de 110 m2. Definir la capacidad del alimentador de concentración de

medidores.

Tabla 220-12 Cargas de alumbrado y contactos por tipo de inmueble.

- Unidades de vivienda = 33 VA /m2

Art. 220-52 Cargas para aparatos pequeños y lavadoras en viviendas.

a) Se necesitan 2 circuitos de 1500 VA/cu para aparatos pequeños.

b) Se necesita un circuito de 1500 VA para lavadora.

Por tablas

110 m2 x 33 VA = 3630 VA

1 cto lavadora = 1500 VA

2 cts electrodomésticos = 300 VA

Total = 8130 VA

Tabla 220-42 Factores de demanda de cargas de alumbrado

( )

Tabla 220-84 Factor de demanda para edificio (varias viviendas)

VIVIENDAS F.D

28 a 30 33%

LAVADORA

ELECTRODOMESTICOS-1

ELECTRODOMESTICOS-2

CIRCUITOS GENERALES

M 3C - 8 AWG

1d -14 AWG

T-25mm

L=50m

x 0.9

CÁLCULO DE DEMANDA DEL EDIFICIO

KWINTALADOS F.D KWDEMANDADOS

SERVICIOS GENERALES 29.97 0.6 17.98

30 DEPARTAMENTOS 71.2 0.6 42.72

TOTAL 60.70

Se considera ahora un transformador de 75 KVA

CONCLUSIÓN: la capacidad del alimentador será de 67,44 KVA, para ello se utilizara un

transformador de 75 KVA.

Finalmente se considera 3 KW de demanda por departamento. Lo anterior se determinó por

medio de experiencias en proyectos semejantes y datos propios de CFE.

CUADRO DE CARGAS PARA CFE

KWINSTALADOS F.D KWDEMANDADOS KVADEMANDADOS

Servicios generales 29.97 0.6 17.98 19.97

30 deptos 150 0.6 90 100

TOTAL 107.98 119.97

Por la carga en KVA que se tiene, se considerará un transformador de 150 kVA (23000 -220/127),

tipo sumergido.

MOTORES

POTENCIA DE MOTORES Y TENSIÓN ELÉTRICA RECOMENDADA

HP No. FASES TENSIÓN (placa o nominal)

TENSIÓN NOMINAL DEL SISTEMA

Fraccionarios: ½, ¼, ¾

1 115 230

127 220

1 - 50 3 230 220

1-250 3 460 480

250 - 5000 3 4000 4160

5000 - 10000 3 13800 138000

Por interacción de campos magnéticos se produce el movimiento

MOTORES

CD

CA

SINCRONOS 2%: alta potencia y se usan

para regular el factor de potencia.

INDUCCIÓN

ROTOR DEVANADO: 15%

JAULA DE ARDILLA: 85%

Velocidad síncrona

( )

( )

NOTA: la diferencia de los motores es por el tamaño de sus conductores, por lo tanto, la capacidad

de llevar y aguantar la corriente de arranque.

VS = velocidad síncrona (la da el fabricante)

VM = velocidad motor (la que tiene el motor, es 0 cuando ya arranco)

S = deslizamiento

MOTOR EUROPEO EN KW.

MOTOR AMERICANO EN HP.

Para corriente aparente

√

√

√

≅

√

Cos Ө = 0.85

n = 0.88

√ ( )( )

0.85 x 0.88 = 0.746

Por lo tanto la formula queda:

√

≅

EJEMPLO

Motor de 100 HP, 460 V, sistema 480 V.

Suponiendo:

F.P. = 0.87

n = 0.9

√ ( )( )( )

La potencia reactiva no cambia, puesto que es dividida a los devanados.

Conclusión: el F.P. depende de la carga mecánica; la eficiencia depende de las condiciones reales

del motor.

CÁLCULO DEL ALIMENTADOR DEL MOTOR

Tabla 430-250: Corriente del motor a plena carga (IPC)

Motor de 100 HP, 460 Volts.

Q =36.12 Q =36.12

P =74.6 =100 x 0.746 P = 1 HP =0.746 W

F.P. = 0.9

Q = 74.6 tan (25.84)

Q = 36.12 VAR

Ө = arc tan (36.12 / 0.746)

Ө = 88.81

F.P. = Cos-1(88.1)

F.P. = 0.02

Artículo 430-22: Corriente del motor al 125%

Artículo 240-6: Termomagnéticos

Los conductores se calculan para 175 A

C.D.México

F.A = 1 (al ser 3 conductores)

F.T = 0.94 (se toma al ser la corriente mayor a 100 A)

⁄

NOTA: los conductores también se pudieron calcular en lugar de 175 A, se pudo utilizar la

corriente de 155 A, esto se debe a que la corriente es menor a 800 A, como se puede apreciar a

continuación.

⁄

DIAGRAMA DE UN ARRANCADOR

PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGA

PROTECCIÓN

DE

SOBRECORRIENTE

PROTECCIÓN CONTRA

SOBRECARGA (minutos)

PROTECCIÓN CONTRA

CORTOCIRCUITO

(instante)

Relevadores de sobrecarga.

Elemento térmico del interruptor termomagnético

ISC= corriente de sobrecarga.

Elemento magnéticos del interruptor

termomagnético.

PROTECCIÓN CONTRE SOBRECARGA

Artículo 430-32

a) 1.

Motores con factor de servicio marcado de 1.15 ó más 125%

Motores con un aumento de temperatura marcado de 40oC ó menos 125%

El resto 115%

EJERCICIO

Motor de 100 HP, IPC = 124 A.

F.S. = 1.0

( )

EJERCICIO

Motor de 100 HP, IPC = 124 A.

F.S. = 1.15

ΔT < 40OC

124 x 1.25= 155 A

PROTECCIÓN CONTRA CORTO CIRCUITO Y FALLA A TIERRA

Artículo 430-52 letras b y c

Tabla 430-52 b) Debe soportar la corriente de arranque.

Tabla 430-7b: Letras de código de indicación para rotor bloqueado

LETRA CÓDIGO KVA POR HP CON EL ROTOR BLOQUEADO

B 3.15-3.54

G 5.60 – 6.29

EJERCICIO

Motor de 100 HP, letra de código E, 460 Volts

√ ( )

Además de la corriente de rotor bloqueado, puede existir un transitorio causado por energizar

súbitamente un circuito muy inductivo.

F.A. = 1.3

Corriente

asimétrica

IRB(simétrica

Tabla 430-52: Ajuste máximo de los dispositivos de protección contra corto circuito y falla a tierra

para circuitos derivados de motores.

INSTANTANEO TIEMPO INVERSO

MOTOR DE JAULA DE ARDILLA 800% 250%

IINST=Valor máximo requerido por la Tabla430-52

Tabla 430-52

IINSTANTANEO = Valor máximo de ajuste requerido por la norma en protección instantánea.

ITIEMPO-INVERSO = Valor máximo de ajuste requerido por la norma

Ajustando a 5 veces el disparo magnético.

5

0.5

10

100

1000

1

10 In

(175A)

ITERMICA≈1.1 A 1.2 INOMINAL

Protección contra tiempo inverso. Disparo térmico.

Protección instantánea. Disparo magnético.

Protección de tiempo inverso.

( )

Sí ajustando a 5 veces el disparo magnético, ¿Se disparará en falso al arranque del motor?

IARRANQUE = 814.28 A

IMAGNÉTICA = 5 x 175 = 875

875 > 814.28 A

CONCLUSIÓN: la protección no se disparará en falso, ya que la corriente magnética es mayor a la

corriente de arranque.

CÁLCULO POR CORRIENTE.

Art 430-24

( ) ∑

( ) ( )

√ ( )

NOTA: al ser la corriente muy alta; se usarán 3 conductores en paralelo por cada fase.

De manera que cada tubería lleve un conductor de cada fase (A,B y C), con el fin de anular el

campo magnético producido por cada conductor. El conductor desnudo irá únicamente en una

tubería. Como se muestra en la siguiente figura

( )

M

TR-01

1000kVA

23000-480

%Z=5.75

TABLERO

GRAL.

EN B.T

ALIMENTADOR

3X700 3X700L=50m

3C-3C-250Kcm

1d-1/0 Cu

3T-621mm

ó

9C-250Kcm

1d-1/0 Cu

3T-621mm

3X175

100HP

100HP

50HP

50HP

50HP

50HP

TR-02

112.5kVA

480-220/127

%Z=5.75

CIRCUITO

AÉREO DE M.T

23kV

Considerando un conductor de 75oC, tipo THW-LS

CÁLCULO DEL DESNUDO (TABLA 250-122):

Po lo tanto le corresponde un Conductor de cobre de 1/0 AWG.

CÁLCULO DEL TUBO CONDUIT (TABLA 4)

3 x 250 KCM = 3 x 296.5 mm2 = 889.5 mm2

1 d = 1/0 AWG = 53.5 mm2

Por lo tanto se usarán tubos conduit de 2.5 pulgadas.

CÁLCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN.

e = 224.7 [(0.0088 x 0.9)+(0.00855 x 0.4358)] = 2.6271 volts.

CHAROLAS

Más común son las de tipo escalera

Tabla 392-22 (a) área a ocupar en las charolas.

392-80 a 2(c)

Para elegir conductor se usará: 310-14(b) 17

Por Caída de tensión

e = 224.7 [(0.0165 x 0.9)+(0.00705 x 0.4358)] = 4.0273 volts.

Ancho interior

Factor Temperatura 310-15(b) 2(b)

Cable a 75oC -> F.T = 1.07

Ilínea= 224.7 A

Para la corriente 310-15b (20)

ITABLA = I2/0 = 212 > 210 A OK.

SOLUCIONES PARA ALIMENTADORES PESADOS ( I > 300 A)

Conductores THW-LS 75oC, cubierto

Uso de charolas

Tubería

conduit

-ligera x

-semipesada

-pesada (áreas peligrosas)

Fondo sólido cables de M.T. o cables calibre pequeño.

Fondo Sólido con agujeros cables de calibre pequeños, pero están ventilados.

Malla de alambre de acero.

Tipo Escalera muy usados pero en cables mayores a 4 AWG.

65% Tabla 310-15(b) 17

100% Tabla 310-15(b) 17

Tabla 310-15 (b)

1D

1D

2.5D

Uso de cable armado o Metal Clad multiconductor

Cobre

Aluminio rinde más, a menor área se

puede conducir más corriente.

A

B C

N

SUBESTACIÓN

23000-480/277

%Z=5.75

CIRCUITO

AÉREO DE

MEDIA TENSION

23kV

Mas usado:

1C-3C-XLPE-1/0 Al

3T-PAD-3"

subterráneo

PUNTO DE

CONEXION

APARTARRAYOS

Protege contra

sobretensiones.

Corta circuito

fusible ("canillas")

Cable de potencia Cable de energía

CABLE DE M.T.

1) XLPE, Cu

XLPE, Al

(Polietileno de

cadena cruzada)

2)EPR (Ambientes

mas difíciles)

M

T.C. 50:5

T.P. 100:1

L=20m

Cuchilla tripolar de

paso (Sin carga)

Bus

400A

TGN 480V

GAB. 1 GAB. 2 GAB. 3

TRANSICIÓN

CFE Exige medidor en la calle

Seccionador tripolar de accion con carga

Fusible limitador de corriente

Desconectador de 2 pasos.

1. Se abre navajas de corriente (2 soleras de cobre paralelas).

2. Se abre navaja de arqueo ó de potencial.

1.14m

GAB. 2 GAB. 3

M

1.44m 0.8m

GAB. 1

SUBESTACIÓN: es un arreglo de materiales y equipos destinados a modificar los parámetros de la energía para su uso:

Elevadores

Potencia

Usuarios

Reductores.

1000kVA

23000-480/277

%Z=5.75

Mas usado:

1C-3C-XLPE-1/0 Al

3T-PAD-3"

subterráneo

PUNTO DE

CONEXION

APARTARRAYOS

Protege contra

sobretensiones de

origen atmosférico.

Corta circuito fusible ("canillas")

Operación sin carga

Cable de energía

M

25:5

T.C. 50:5

100:5

T.P. 100:1

L=20m

Cuchilla tripolar de

paso (Sin carga para

mantenimiento )

Bus

400A

TGN 480V

Red de M.T.

13.2, 23, 34.5kV

Terminal para

cable de energía

(Paso de un

aislamiento al aire

a otro de tipo

solido que tiene el

cable)

3x50

3x1500

ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Punto de conexión con CFE.

Acometida (transición).

Equipo de medición.

Tablero de Media Tensión.

Transformadores

Tablero general principal en baja tensión.

alimentadores

Centro de control de motores

Tablero de sub-distribución.

Tablero de alumbrado y contactos.

Circuitos derivados

Cargas

Sistema de emergencia (planta generadora)

Sistema no interrumpible (UPS)

Electrodos de puesta a tierra.

Protección contra descargas atmosféricas

Electrodo individual baja tensión.

Malla de tierra M.T. , A.T, Extra A.T.

Blindaje electrostático o

pararayos

Apartarayos

DIFERENTES TIPOS DE ACOMETIDA

M

Un solo usuario con

medición en parte de

acometida.

Un solo usuario con medición

en M.T. y en el gabinete del

usuario.

INSTALACIÓN

M

CONDOMMINIO.

EDIFICIO DE OFICINAS

M

M

M

M

M

M

DPTO. 2

DPTO. 3

DPTO. 4

DPTO. 5

DPTO. "n"

S.G.TR. PEDESTAL

NORMA "K" DE CFE

225kVA

23kV-220/127V

DPTO. 1

CONCENTRACIÓN

DE MEDIDORES

M

M

M

CONCENTRACIÓN DE MEDIDORES

de 200A CADA RECEPTACULO

S

M

M

M

TR

750kVA

Seccionador Si kVA ≥1000

TRANSFORMADORES

(ART 450)

Capacidades normalizadas

15

30

45

75

112.5

150

225

300

500

TRANSFORMADORES TIPO BÓVEDA O SUMERGIBLE (SOLO CFE)

112.5

150

225

300

TRANSFORMADORES PARTICULARES

500

750

1000

1250

1500

2000

USO

POSTE

Tipo pedestal o tipo subestación.

CFE

Distribución Subterranea

INTERPERIA: aceite mineral, 150o C de punto de ingnición.

INTERIOR:

- Aceite mineral bóveda a prueba de 3 horas de fuego.

- Aceite de alto punto de ignición (300oC) biodegradable.

- Transformador tipo seco: seco con distancias al aire, encapsulado en resina

epoxica.

PROTECCIONES PARA EL TRANSFORMADOR.

*Se calculan con la potencia del transformador

PARA EL PRIMARIO

√ ( )

( )

( )

1000kVA

23000-480/277

%Z=5.75

3x50

3x1500

PARA EL SECUNDARIO

√ ( )

( )

( )

INTERRUPTOR ELECTROMAGNÉTICO (interruptor de potencia en B.T.)

Cámaras de arqueo.

Contactos principales.

Mecanismo de carga con palanca o motor.

Interruptor construido sobre un marco de acero

Relevador ajustable microprocesado asociado con T.C.

INTERRUPTOR TERMOMAGNÉTICO (interruptor en caja moldeada)

Cámaras de arqueo.

Contactos principales.

Se carga con la mano en una sola acción.

Bimetal más solenoide.

INTERRUPTOR ELECTRÓNICO (interruptor en caja moldeada)

Cámaras de arqueo.

Se carga con la mano en una sola acción.

Caja moldeada

Relevador microprocesado con T.C.

PRUEBA DE CORTO CIRCUITO (Se realiza del lado de Alta tensión.)

√

XpRp XsRs

c.c.

XpRp a2xXsa2xRs

XRPRRP

√

El tanto de %Z es el mismo por ciento de la tensión línea-neutro necesaria para obtener el valor de

la corriente nominal con el secundario en corto circuito o relación en % entre la Z de corto circuito

y la Z aparente del transformador a plena carga.

CORTO CIRCUITO EN EL SECUNDARIO

√

√

OTRA MANERA DE CALCULAR LA ISCC

CAMBIADOR DE DERIVACIONES SIN POTENCIAL (TAPS)

NOTA: Los TAPS solo se pueden cambiar si el transformador esta sin potencial .

Aunque existen TAPS especiales para operar con potencial.

TAPAS con variaciones de ±5% para un transformador de 23000V

Ejemplo:

La medición del transformador en vacío indica VLL=457V

¡Que se requiere hacer con el Tap para obtener la tensión de 480V requerida?

√

Usando un tap de relación:

√