DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS PARA LA …

INGENIERÍA ELÉCTRICA

II

EVALUACIÓN Y DISEÑO DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS PARA LA FACULTAD DE MEDIO

AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

PROYECTO DESARROLLADO DE FORMA ARTICULADA Y SIMULTÁNEA CON

LA PASANTÍA TITULADA “ESTUDIO Y DIAGNÓSTICO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE LA FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE DE

LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”

ANDRÉS VICENTE LEÓN TOVAR 20141372077

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2017


III

EVALUACIÓN Y DISEÑO DEL SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ELÉCTRICAS ATMOSFÉRICAS PARA LA FACULTAD DE MEDIO

AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES DE LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS.

PROYECTO DESARROLLADO DE FORMA ARTICULADA Y SIMULTÁNEA CON

LA PASANTÍA TITULADA “ESTUDIO Y DIAGNÓSTICO DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE LA FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE DE

LA UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS”

ANDRÉS VICENTE LEÓN TOVAR 20141372077

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE: INGENIERO ELÉCTRICO

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

FACULTAD TECNOLÓGICA PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA ELÉCTRICA

BOGOTÁ D.C. 2017


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Nota de aceptación:

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_____________________________________ M.SC ING. ALEXANDRA PÉREZ

_____________________________________ M. SC ING. CARLOS AVENDAÑO

BOGOTÁ D.C., NOVIEMBRE DE 2017


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DEDICATORIA Este trabajo es dedicado a mi familia, que con todo su esfuerzo hicieron posible mi formación profesional brindándome todo su apoyo y colaboración para seguir adelante y no desfallecer, especialmente: Inicialmente a Dios, quién me guio y me dio la sabiduría necesaria para comprender que estudiar Ingeniería Eléctrica fue la mejor decisión tomada en mi vida. A mi abuela, quien siempre me apoyó y me dio la voz de aliento que requería para no perder las ganas de cumplir mis sueños y metas. A mis padres, quienes con sus consejos hicieron de este arduo camino, uno de los mejores éxitos logrados en mi vida. A mi futura esposa, quién me dio su apoyo en momentos difíciles. “Nada espléndido ha sido creado jamás con sangre fría. Hace falta calor para forjar, y cada logro es el resultado de un corazón en llamas”

Arnold H. Glasgow


VI

AGRADECIMIENTOS

El autor expresa sus agradecimientos a: Ing. Msc. Alexandra Sashenka Pérez Santos, mi tutora, quien estuvo incondicionalmente en todo momento, dispuesta a la solución de problemas, asesoría y acompañamiento. A los docentes de Ingeniería Eléctrica por ciclos propedéuticos de la Universidad Distrital, por brindarme los conocimientos y herramientas para mi desarrollo profesional, en especial a mi evaluador, Ing. Msc. Carlos Alberto Avendaño Avendaño, quien contribuyó notoriamente en los parámetros para la elaboración de este proyecto.


VII

RESUMEN El estudio y diagnóstico de las instalaciones eléctricas de las facultades de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, son una serie de proyectos que se están realizando desde la Facultad Tecnológica en el Proyecto Curricular de Ingeniería Eléctrica con el fin de establecer el estado físico y el cumplimiento de las normas siguiendo cuatro aspectos: levantamiento de planos eléctricos, estudio de calidad de potencia, gestión energética y sistema de protección contra descargas atmosféricas. Adicionalmente, se incluye el análisis económico de la puesta en funcionamiento con las modificaciones planteadas según la necesidad de cada Facultad. En este proyecto se realizará el estudio y diagnóstico de las instalaciones eléctricas de la Facultad de Medio Ambiente de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, siguiendo tres de los cuatro aspectos anteriormente mencionados: levantamiento y actualización de planos eléctricos, estudio de calidad de potencia y el sistema de protección contra descargas atmosféricas, finalizando con un estudio económico de las adecuaciones correspondientes para el correcto funcionamiento de la Facultad.


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TABLA DE CONTENIDO Pág.

JUSTIFICACIÓN 1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 3

OBJETIVOS 4

METODOLOGÍA 5

DEFINICIONES 7

ABREVIATURAS Y SIGLAS 13

1. MARCO TEÓRICO 14

1.1. Levantamiento de planos 14

1.2. Calidad de Potencia 14

1.2.1. Fluctuaciones rápidas de tensión 15

1.2.2. Transitorios de tensión 17

1.2.3. Distorsión armónica 17

1.3. Sistema Integral de Protección Contra Rayos: 18

2. LEVANTAMIENTO DE PLANOS 21

3. CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA 22

3.1. Variaciones de tensión de estado estable 25

3.2. Desbalance de tensión 26

3.3. Flicker 27

3.4. Interrupciones de larga duración 28

3.5. Armónicos de tensión 29

3.6. Armónicos de corriente 31

3.7. Variaciones de frecuencia 35

3.8. Desbalance en corriente 36

3.9. Factor de potencia 37

3.10. Cargabilidad 39

3.11. Resumen y medidas correctivas 40

4. SISTEMA INTEGRAL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS 44

4.1. Área efectiva de la estructura 46

4.2. Proyección de las superficies de captación en la Facultad 48

4.3. Análisis del riesgo 50

4.4. Sistema de protección externo - SPE 58

4.5. Apantallamiento en líneas de transmisión 62

4.6. Sistema de protección interna - SPI 64

5. PROPUESTA ECONÓMICA 66

CONCLUSIONES 67

RECOMENDACIONES 69

BIBLIOGRAFÍA 70


IX

LISTA DE IMÁGENES Pág.

Imagen 1: Tensión en los condensadores debido a la conmutación. 17

Imagen 2: Zonas de protección contra rayos - ZPR 19

Imagen 3: Analizadores trifásicos de calidad eléctrica FLUKE 435 23

Imagen 4: Conexión trifásica del analizador FLUKE 435 23

Imagen 5: Elementos de protección personal - EPP 23

Imagen 6: Facultad sin Sistema de Protección Externa 44

Imagen 7: Procedimiento para decidir la protección 45

Imagen 8: Planta general de la Facultad de Medio Ambiente 45

Imagen 9: Dimensiones de la estructura 46

Imagen 10: Área efectiva de la estructura - Ad 47

Imagen 11: Determinación del Ad 47

Imagen 12: Definiciones de áreas 48

Imagen 13: Fachada occidental de la Facultad 48

Imagen 14: Proyección de la superficie de captación 49

Imagen 15: Superficie de captación para el edificio Natura 49

Imagen 16: Ad y Am para el edificio Natura 50

Imagen 17: Área efectiva equivalente 50

Imagen 18: Características de la estructura 51

Imagen 19: Influencias medioambientales 51

Imagen 20: Líneas conductoras de servicios 52

Imagen 21: Medidas de protección 53

Imagen 22: Categoría de pérdidas 54

Imagen 23: Riesgos calculados 54

Imagen 24: Dimensiones de la estructura 55

Imagen 25: Entorno de la estructura 55

Imagen 26: Características de la estructura 55

Imagen 27: Instalación interna de la estructura 56

Imagen 28: Sistema de protección externo - SPE 56

Imagen 29: Sistema de protección interno - SPI 56

Imagen 30: Acometida eléctrica de la estructura 57

Imagen 31: Acometida de telecomunicaciones de la estructura 57

Imagen 32: Nuevo análisis de riesgo calculado 58

Imagen 33: Riesgo calculado con recomendaciones 58

Imagen 34: Vista aérea de la Facultad 59

Imagen 35: Fachada occidental 60

Imagen 36: Corte CC’ - Fachada norte 61

Imagen 37: Corte BB’ - Fachada oriental 61

Imagen 38: Corte AA’ - Fachada sur 61


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Imagen 39: Diseño del SPE en la Facultad 62

Imagen 40: Disposición del cable de guarda 63

Imagen 41: Línea de alta tensión de 230 [kV] 63

Imagen 42: Diagrama unifilar 65


XI

LISTA DE GRÁFICAS Pág.

Gráfica 1: Tensión eficaz en la fase A del TGA 25

Gráfica 2: Tensión eficaz en la fase B del TGA 25

Gráfica 3: Tensión eficaz en la fase C del TGA 26

Gráfica 4: Desbalance de tensión en el TGA 26

Gráfica 5: Plt en la fase A del TGA 28

Gráfica 6: Plt en la fase B del TGA 28

Gráfica 7: Plt en la fase C del TGA 28

Gráfica 8: THDv en la fase A del TGA 30

Gráfica 9: THDv en la fase B del TGA 30

Gráfica 10: THDv en la fase C del TGA 30

Gráfica 11: Espectro armónico de tensión del TGA 31

Gráfica 12: Espectro armónico de corriente del TGA 34

Gráfica 13: Variación de frecuencia registrada en el TGA 36

Gráfica 14: Desbalance en corriente en el TGA 36

Gráfica 15: Factor de potencia en la fase A del TGA 37

Gráfica 16: Factor de potencia en la fase B del TGA 37

Gráfica 17: Factor de potencia en la fase C del TGA 38


XII

LISTA DE CUADROS Pág.

Cuadro 1: Diagrama de procesos de metodología 6

Cuadro 2: Definición de variables según normatividad 16

Cuadro 3: Circuitos del TGA 24

Cuadro 4: Resumen de las perturbaciones e índices evaluados 40

Cuadro 5: Normas utilizadas en el diseño integral SIPRA 44

Cuadro 6: Definición de áreas 47


XIII

LISTA DE TABLAS Pág.

Tabla 1: Perturbaciones registradas en el TGA conforme a la NTC 5001 ............. 24 Tabla 2: Variación de tensión en estado estable en el TGA .................................. 26 Tabla 3: Porcentaje máximo de desbalance de tensión ......................................... 26 Tabla 4: Desbalance de tensión en el TGA ........................................................... 27 Tabla 5: Valores de referencia de Plt ..................................................................... 27 Tabla 6: Percentil 95 de las Pst y Plt registradas en el TGA .................................. 27 Tabla 7: Máximas horas anuales de indisponibilidad ............................................. 29 Tabla 8: Interrupciones de larga duración registradas en el TGA .......................... 29 Tabla 9: Límites de distorsión de tensión ............................................................... 30 Tabla 10: Distorsión armónica total de tensión en el TGA ..................................... 31 Tabla 11: Percentil 95 de los armónicos individuales de tensión del TGA ............. 31 Tabla 12: Límites de distorsión de corriente cuando 120 < Vn < 69 [kV] ............... 33 Tabla 13: Relación ISC / IL en el TGA y sus circuitos .............................................. 33 Tabla 14: Percentil 95 de los armónicos individuales de corriente del TGA .......... 34 Tabla 15: Armónicos de corriente que no cumplen con la NTC 5001 .................... 34 Tabla 16: Distorsión total de demanda en el TGA y sus circuitos .......................... 35 Tabla 17: Valores de variación de frecuencia del TGA .......................................... 36 Tabla 18: Desbalance en corriente en el TGA y sus circuitos ................................ 37 Tabla 19: Factor de potencia en todos los tableros de la Facultad ........................ 38 Tabla 20: Potencia registrada en el TGA ............................................................... 39 Tabla 21: Factor K suministrado por el analizador de calidad ............................... 39 Tabla 22: Cargabilidad del transformador .............................................................. 39 Tabla 23: Características de la estructura ............................................................. 51 Tabla 24: Influencias medioambientales ................................................................ 51 Tabla 25: Líneas conductoras de servicios ............................................................ 52 Tabla 26: Medidas de protección ........................................................................... 52 Tabla 27: Categoría de pérdidas ............................................................................ 53 Tabla 28: Valores típicos del riesgo tolerable ........................................................ 54 Tabla 29: Valores máximos del radio de la esfera rodante .................................... 59 Tabla 30: Forma de ondas ..................................................................................... 64 Tabla 31: Protección coordinada de DPS .............................................................. 65 Tabla 32: Propuesta económica ............................................................................ 66


XIV

LISTA DE ECUACIONES Pág.

Ecuación 1: Cálculo de la severidad de larga duración ......................................... 27 Ecuación 2: Distorsión armónica total de corriente ................................................ 32 Ecuación 3: Distorsión total de demanda ............................................................... 32 Ecuación 4: Corriente de cortocircuito ................................................................... 32 Ecuación 5: Capacidad requerida del filtro activo .................................................. 42 Ecuación 6: Corriente efectiva armónica requerida ............................................... 42 Ecuación 7: Corriente efectiva reactiva requerida .................................................. 42


XV

LISTA DE ANEXOS Pág.

ANEXO A: INFORME DE LEVANTAMIENTO DE PLANOS 74 ANEXO B: PROBLEMÁTICAS Y SOLUCIONES 75 ANEXO C: DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DE POTENCIA 79 ANEXO D: PLANOS ELÉCTRICOS 91 ANEXO E: ANÁLISIS DE RIESGO 92 ANEXO F: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS - APU 93


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JUSTIFICACIÓN Cuando se habla de una correcta instalación eléctrica, se deben tener en cuenta el cumplimiento tanto de la Norma Técnica Colombiana NTC 2050 “Código Eléctrico Colombiano” como del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas - RETIE con el fin de garantizar un adecuado servicio que permita confiabilidad, funcionalidad y mayor vida útil de las instalaciones; por esta razón, es necesario contar con un diseño eléctrico acorde a la necesidad del servicio de energía eléctrica. Para efectos de mejoras y/o mantenimiento de la instalación, se debe consultar los planos eléctricos y en el caso en que no se cuente con los mismos, se deberá realizar un levantamiento aproximado de las instalaciones dada la importancia de tener acceso a ellos ante cualquier eventualidad. Adicionalmente, para la calidad de potencia se tiene en cuenta el análisis detallado de señales de tensión, corriente y frecuencia, las cuales, son afectadas por los crecientes desarrollos tecnológicos que en las últimas décadas han traído como consecuencia el uso de cargas no lineales susceptibles a perturbaciones tales como distorsión armónica, fluctuaciones rápidas de tensión, transitorios, etc., que generan una condición de operación inadecuada de los equipos. Por lo tanto, es importante en una instalación eléctrica un estudio de calidad de la potencia que permita identificar los posibles problemas descritos anteriormente y adoptar las soluciones requeridas para obtener la que garantice una operación normal de los equipos y buen servicio al usuario final de la instalación eléctrica; para realizar este análisis se aplicará lo expuesto en la Norma Técnica Colombiana 5001 “Calidad de la potencia eléctrica”. Es importante resaltar que actualmente se realizan estudios de calidad de potencia en centrales de generación, líneas de transmisión y distribución y subestaciones, con el fin de aumentar la vida útil de la mayoría de los equipos eléctricos que conforman en general las instalaciones eléctricas, los cuales, se ven afectados por la deficiente calidad de la energía eléctrica que disminuye su vida útil; esta calidad se debe a las fluctuaciones de tensión y distorsión armónica fuera de los rangos máximos permitidos, por lo tanto, resulta fundamental analizar las diferentes variables que influyen sobre la calidad de potencia eléctrica y cómo es posible optimizarlas para un correcto funcionamiento de los elementos que conforman la instalación garantizando el adecuado servicio de suministro eléctrico a los usuarios que conforman la comunidad universitaria. Otro factor que influye en el estado de las instalaciones eléctricas es el sistema de protección contra rayos “SIPRA”, cuyo objetivo principal es el de proteger a los seres vivos, así como las instalaciones eléctricas y equipos eléctricos y electrónicos que se utilicen en una estructura, ya sea en espacios cerrados y abiertos como edificaciones o parques deportivos respectivamente, de descargas atmosféricas de tipo directa o indirecta.


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Colombia por estar ubicada en una zona intertropical está expuesta a una mayor actividad de descargas atmosféricas, por lo que resulta imprescindible implementar lo detallado en la Norma Técnica Colombiana 4552 - 1,2 y 3: “Protección contra descargas eléctricas atmosféricas” con el propósito de mitigar los daños causados por el impacto de rayos.


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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Debido al deterioro y a las modificaciones presentada en las instalaciones eléctricas de la Universidad Distrital, la Facultad Tecnológica desarrolla una serie de proyectos que permiten diagnosticar las instalaciones eléctricas de las facultades evaluando y llevando a cabo el cumplimiento de las normas del sistema eléctrico en los cuatro aspectos anteriormente mencionados y garantizando un adecuado y correcto funcionamiento; en consecuencia, las principales normas para tener en cuenta son:

• NTC 2050: Código Eléctrico Colombiano.

• RETIE: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas.

• NTC 5001: Calidad de la potencia eléctrica.

• NTC 4552 -1,2 y 3: Protección contra descargas eléctricas atmosféricas.

Este proyecto se realizará en la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital en la cual se evidencian dificultades como la falta de identificación de los circuitos, uso inadecuado de los cuartos eléctricos, mal conexión de circuitos en los tableros eléctricos, falta de un sistema de protección interno y externo contra descargas atmosféricas y la conexión de nuevas cargas sin su estudio respectivo. Por lo anterior, es necesario realizar un análisis de todas las instalaciones eléctricas diagnosticando y corrigiendo aspectos como el levantamiento o actualización de planos eléctricos, la calidad de la potencia eléctrica, el sistema de protección contra descargas atmosférica; de esta manera y como resultado final se presentará un estudio técnico económico con las modificaciones necesarias para las instalaciones eléctricas de cada edificio.


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OBJETIVOS OBJETIVO DEL PROYECTO Evaluar y diseñar el sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas para la Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Diagnosticar la calidad de la potencia de la instalación eléctrica de la Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas.

• Evaluar y diseñar el sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas para la Facultad del Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José De Caldas.


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METODOLOGÍA Para el cumplimiento de los objetivos propuestos, se realizarán múltiples visitas a la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales con el fin de diagnosticar las instalaciones eléctricas y el funcionamiento de cada uno de los equipos conectados al sistema eléctrico, así como la adecuación de los cuartos técnicos eléctricos para garantizar seguridad y un correcto uso. Mediante el programa AutoCad se representarán los planos de las instalaciones eléctricas, ubicación de equipos (subestación, tableros, entre otros), identificación de circuitos y recorridos aproximados de tuberías y cableados para dar a conocer las soluciones a las inconsistencias encontradas por el incumplimiento de la normatividad vigente que rige a las instalaciones eléctricas: Norma Técnica Colombiana - NTC 2050 “Código Eléctrico Colombiano” y el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas – RETIE. A continuación, se efectuará el diagnóstico de la calidad de la potencia a las instalaciones eléctricas de la Facultad; la medición se realizará con el analizador de calidad de potencia Fluke 435, para lo cual, se deben tener en cuenta las especificaciones técnicas del equipo tales como los valores nominales, método de conexión, extracción de datos, capacidad de memoria de almacenamiento de datos. Adicionalmente, es necesario realizar visitas previas a las instalaciones de la Facultad para realizar pruebas al equipo durante un periodo de (4) cuatro horas con el fin de garantizar el correcto funcionamiento de las especificaciones técnicas anteriormente descritas. En consecuencia, para realizar el estudio de calidad de la potencia se medirán distintas variables en la subestación de 300 [kVA] y en los tableros que alimentan los edificios de la Facultad durante una (1) semana, con un periodo de agregación de diez (10) minutos en cada uno de los puntos críticos conforme a lo descrito en la NTC 5001 puesto que es el tiempo establecido para conocer el comportamiento de las diferentes variables eléctricas. Posteriormente, se realizará la adquisición de los datos obtenidos en el analizador de red en cada una de las mediciones realizadas a los puntos críticos para su posterior análisis y comparación con la norma, generando un informe preliminar de los resultados obtenidos. Por otra parte, para la implementación del sistema de protección contra descargas eléctricas atmosféricas, se iniciará con el estudio del sistema de protección externo de la Facultad conforme a lo descrito en la NTC 4552-2 y al resultado obtenido mediante el programa IEC Risk Assessment Calculator; con el resultado obtenido se realizará el diseño, en caso de ser necesario, del sistema de protección externo y finalmente el diseño del sistema de protección interno. Los planos diseñados estarán basados en los planos arquitectónicos suministrados por la Oficina Asesora de Planeación y Control de la Universidad Distrital.


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Teniendo el conocimiento de las modificaciones a realizar en las instalaciones eléctricas de la Facultad, se elaborará un informe final con el diagnóstico encontrado y las soluciones a implementar, así como el correspondiente presupuesto estimado para la adecuación de todas las instalaciones eléctrica para el mejoramiento de las mismas con el fin de cumplir la normatividad y garantizar calidad y seguridad. A continuación, se observa el proceso que se maneja para el desarrollo del proyecto: Cuadro 1: Diagrama de procesos de metodología

Fase 1

Levantamiento de planos: • Visita técnica a las instalaciones de la facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales.

• Identificación del estado actual de las instalaciones eléctricas.

• Problemáticas.

• Posibles soluciones.

Fase 2

Calidad de potencia: • Capacitación en el manejo del equipo (Fluke 435).

• Selección de los elementos de protección personal necesarios (EPP).

• Identificación de los puntos de conexión del analizador al tablero general de acometidas.

• Medición de variables según la norma NTC 5001.

• Análisis de datos obtenidos.

• Recomendaciones.

Fase 3

Sistema de protección contra rayos: • Evaluación de riesgos ante descargas atmosféricas.

• Diseño del sistema de protección contra descargas atmosféricas.

Fase 4

Presupuesto: • Identificar mejoras a realizar del estudio de calidad de potencia y del diseño del sistema

contra descargas atmosféricas.


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DEFINICIONES Las definiciones mostradas a continuación son tomadas del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas adoptado por Colombia, RETIE, debido a que es el reglamento que establece los parámetros básicos de instalaciones eléctricas. ACCIDENTE: Evento no deseado, incluidos los descuidos y las fallas de equipos, que da por resultado la muerte, una lesión personal, un daño a la propiedad o deterioro ambiental. ADMINISTRACIÓN DE RIESGOS: La aplicación sistemática de políticas administrativas, procedimientos y prácticas de trabajo para mitigar, minimizar o controlar el riesgo. ALAMBRE: Hilo o filamento de metal, trefilado o laminado, para conducir corriente eléctrica. ALTA CONCENTRACIÓN DE PERSONAS U OCUPACIÓN PARA REUNIONES PÚBLICAS: Es la concentración de 50 o más personas con el fin de desarrollar actividades tales como: trabajo, deliberaciones, comida, bebida, diversión, espera de transporte, culto, educación, salud o entretenimiento. AMBIENTE ELECTROMAGNÉTICO: La totalidad de los fenómenos electromagnéticos existentes en un sitio dado. ANÁLISIS DE RIESGOS: Conjunto de técnicas para identificar, clasificar y evaluar los factores de riesgo. Es el estudio de consecuencias nocivas o perjudiciales, vinculadas a exposiciones reales o potenciales. AVISO DE SEGURIDAD: Advertencia de prevención o actuación, fácilmente visible, utilizada con el propósito de informar, exigir, restringir o prohibir. BIL: Nivel básico de aislamiento ante impulsos tipo rayo. CABLE: Conjunto de alambres sin aislamiento entre sí y entorchado por medio de capas concéntricas. CABLE APANTALLADO: Cable con una envoltura conductora alrededor del aislamiento que le sirve como protección electromecánica. Es lo mismo que cable blindado. CALIBRACIÓN: Diagnóstico sobre las condiciones de operación de un equipo de medición y los ajustes, si son necesarios, para garantizar la precisión y exactitud de las medidas que con el mismo se generan.


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CALIDAD: La totalidad de las características de un ente que le confieren la aptitud para satisfacer necesidades explícitas e implícitas. Es un conjunto de cualidades o atributos, como disponibilidad, precio, confiabilidad, durabilidad, seguridad, continuidad, consistencia, respaldo y percepción. CARGA: La potencia eléctrica requerida para el funcionamiento de uno o varios equipos eléctricos o la potencia que transporta un circuito. CARGABILIDAD: Límite térmico dado en capacidad de corriente, para líneas de transporte de energía, transformadores, etc. CAPACIDAD DE CORRIENTE: Corriente máxima que puede transportar continuamente un conductor o equipo en las condiciones de uso, sin superar la temperatura nominal de servicio. CAPACIDAD O POTENCIA INSTALADA: También conocida como carga conectada, es la sumatoria de las cargas en kVA continuas y no continuas, previstas para una instalación de uso final. Igualmente, es la potencia nominal de una central de generación, subestación, línea de transmisión o circuito de la red de distribución. CIRCUITO ELÉCTRICO: Lazo cerrado formado por un conjunto de elementos, dispositivos y equipos eléctricos, alimentados por la misma fuente de energía y con las mismas protecciones contra sobretensiones y sobrecorrientes. No se toman los cableados internos de equipos como circuitos. Pueden ser de modo diferencial (por conductores activos) o de modo común (por conductores activos y de tierra). COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA: Es la capacidad de un equipo o sistema para funcionar satisfactoriamente en su ambiente electromagnético, sin dejarse afectar ni afectar a otros equipos por energía electromagnética radiada o conducida. CONFIABILIDAD: Capacidad de un dispositivo, equipo o sistema para cumplir una función requerida, en unas condiciones y tiempo dado. Equivale a fiabilidad. CORRIENTE ELÉCTRICA: Es el movimiento de cargas eléctricas entre dos puntos que no se hallan al mismo potencial, por tener uno de ellos un exceso de electrones respecto al otro. CUARTO ELÉCTRICO: Recinto o espacio en un edificio dedicado exclusivamente a los equipos y dispositivos eléctricos, tales como transformadores, celdas, tableros, UPS, protecciones, medidores, canalizaciones y medios para sistemas de control entre otros. Algunos edificios por su tamaño deben tener un cuarto eléctrico principal y otros auxiliares.


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DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES TRANSITORIAS: Dispositivo diseñado para limitar las sobretensiones transitorias y conducir las corrientes de impulso. Contiene al menos un elemento no lineal. EDIFICIO O EDIFICACIÓN: Estructura fija, hecha con materiales resistentes para vivienda humana o para otros usos. ELECTRICIDAD: El conjunto de disciplinas que estudian los fenómenos eléctricos o una forma de energía obtenida del producto de la potencia eléctrica consumida por el tiempo de servicio. ELECTRÓNICA: Parte de la electricidad que maneja las técnicas fundamentadas en la utilización de haces de electrones en vacío, en gases o en semiconductores. ELECTROTECNIA: Estudio de las aplicaciones técnicas de la electricidad. EMERGENCIA: Situación que se presenta por un hecho accidental y que requiere suspender todo trabajo para atenderla. EMPALME: Conexión eléctrica destinada a unir dos partes de conductores, para garantizar continuidad eléctrica y mecánica. EMPRESA: Unidad económica que se representa como un sistema integral con recursos humanos, de información, financieros y técnicos que producen bienes o servicios y genera utilidad. ESPECIFICACIÓN TÉCNICA: Documento que establece características técnicas mínimas de un producto o servicio. ESTRUCTURA: Todo aquello que puede ser construido o edificado, pueden ser fijas o móviles, pueden estar en el aire, sobre la tierra, bajo tierra o en el agua. EVENTO: Es una manifestación o situación, producto de fenómenos naturales, técnicos o sociales que puede dar lugar a una emergencia. EXPLOSIÓN: Expansión rápida y violenta de una masa gaseosa que genera una onda de presión que puede afectar sus proximidades. EXTINTOR: Aparato autónomo, que contiene un agente para apagar el fuego, eliminando el oxígeno. FACTOR DE RIESGO: Condición ambiental o humana cuya presencia o modificación puede producir un accidente o una enfermedad ocupacional.


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FASE: Designación de un conductor, un grupo de conductores, un terminal, un devanado o cualquier otro elemento de un sistema polifásico que va a estar energizado durante el servicio normal. FRECUENCIA: Número de períodos por segundo de una onda. Se mide en Hertz o ciclos por segundo. INCENDIO: Es todo fuego incontrolado. INDUCCIÓN: Fenómeno en el que un cuerpo energizado, transmite por medio de su campo eléctrico o magnético, energía a otro cuerpo, a pesar de estar separados por un dieléctrico. INSPECCIÓN: Conjunto de actividades tales como medir, examinar, ensayar o comparar con requisitos establecidos, una o varias características de un producto o instalación eléctrica, para determinar su conformidad. INSTALACIÓN ELÉCTRICA: Conjunto de aparatos eléctricos, conductores y circuitos asociados, previstos para un fin particular: Generación, transmisión, transformación, conversión, distribución o uso final de la energía eléctrica. La cual para los efectos del presente reglamento, debe considerarse como un producto terminado. INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA: Conjunto de fenómenos asociados a perturbaciones electromagnéticas que pueden producir la degradación en las condiciones y características de operación de un equipo o sistema. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO: Dispositivo diseñado para que abra el circuito automáticamente cuando se produzca una sobrecorriente predeterminada. LÍNEA DE TRANSMISIÓN: Un sistema de conductores y sus accesorios, para el transporte de energía eléctrica, desde una planta de generación o una subestación a otra subestación. Un circuito teórico equivalente que representa una línea de energía o de comunicaciones. MANIOBRA: Conjunto de procedimientos tendientes a operar una red eléctrica en forma segura. MANTENIMIENTO: Conjunto de acciones o procedimientos tendientes a preservar o restablecer un bien, a un estado tal que le permita garantizar la máxima confiabilidad. MATERIAL: Cualquier sustancia, insumo, parte o repuesto que se transforma con su primer uso o se incorpora a un bien como parte de él.


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MÉTODO ELECTROGEOMÉTRICO: Procedimiento que permite establecer cuál es el volumen de cubrimiento de protección contra rayos de una estructura para una corriente dada, según la posición y la altura de la estructura considerada como pararrayos. NIVEL DE RIESGO: Equivale a grado de riesgo. Es el resultado de la valoración conjunta de la probabilidad de ocurrencia de los accidentes, de la gravedad de sus efectos y de la vulnerabilidad del medio. NORMA TÉCNICA COLOMBIANA (NTC): Norma técnica aprobada o adoptada como tal por el organismo nacional de normalización. OPERADOR DE RED: Empresa de Servicios Públicos encargada de la planeación, de la expansión y de las inversiones, operación y mantenimiento de todo o parte de un Sistema de Transmisión Regional o un Sistema de Distribución Local. PARARRAYOS: Elemento metálico resistente a la corrosión, cuya función es interceptar los rayos que podrían impactar directamente sobre la instalación a proteger. Más técnicamente se denomina terminal de captación. PELIGRO: Condición no controlada que tiene el potencial de causar lesiones a personas, daños a instalaciones o afectaciones al medio ambiente. PERTURBACIÓN ELECTROMAGNÉTICA: Cualquier fenómeno electromagnético que puede degradar las características de desempeño de un equipo o sistema. PLANO ELÉCTRICO: Representación gráfica de las características de diseño y las especificaciones para construcción o montaje de equipos y obras eléctricas. RAYO: La descarga eléctrica atmosférica o más comúnmente conocida como rayo, es un fenómeno físico que se caracteriza por una transferencia de carga eléctrica de una nube hacia la tierra, de la tierra hacia la nube, entre dos nubes, al interior de una nube o de la nube hacia la ionosfera. RED DE DISTRIBUCIÓN: Conjunto de circuitos y subestaciones, con sus equipos asociados, destinados al servicio de los usuarios de un municipio. RIESGO: Probabilidad de que en una actividad, se produzca una pérdida determinada, en un tiempo dado. SEGURIDAD: Condición del producto conforme con la cual en situaciones normales de utilización, teniendo en cuenta la duración, la información suministrada en los términos de la presente ley y si procede, la puesta en servicio, instalación y mantenimiento, no presenta riesgos irrazonables para la salud o integridad de los consumidores.


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SEÑALIZACIÓN: Conjunto de actuaciones y medios dispuestos para reflejar las advertencias de seguridad en una instalación. SERVICIO PÚBLICO: Actividad organizada que satisface una necesidad colectiva en forma regular y continua, de acuerdo con un régimen jurídico especial, bien sea que se realice por el Estado directamente o por entes privados. SISTEMA DE EMERGENCIA: Un sistema de potencia y control destinado a suministrar energía de respaldo a un número limitado de funciones vitales, dirigidas a garantizar la seguridad y protección de la vida humana. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA (SPT): Conjunto de elementos conductores continuos de un sistema eléctrico específico, sin interrupciones, que conectan los equipos eléctricos con el terreno o una masa metálica. Comprende la puesta a tierra y la red equipotencial de cables que normalmente no conducen corriente. SISTEMA ININTERRUMPIDO DE POTENCIA (UPS): Sistema diseñado para suministrar electricidad en forma automática, cuando la fuente de potencia normal no provea la electricidad. SOBRECARGA: Funcionamiento de un elemento excediendo su capacidad nominal. SOBRETENSIÓN: Tensión anormal existente entre dos puntos de una instalación eléctrica, superior a la tensión máxima de operación normal de un dispositivo, equipo o sistema. SUBESTACIÓN: Conjunto único de instalaciones, equipos eléctricos y obras complementarias, destinado a la transferencia de energía eléctrica, mediante la transformación de potencia. SUSCEPTIBILIDAD: Es la sensibilidad de un dispositivo, equipo o sistema para operar sin degradarse en presencia de una perturbación electromagnética. TABLERO: Encerramiento metálico o no metálico donde se alojan elementos tales como aparatos de corte, control, medición, dispositivos de protección, barrajes, para efectos de este reglamento es equivalente a panel, armario o cuadro. TENSIÓN: La diferencia de potencial eléctrico entre dos conductores, que hace que fluyan electrones por una resistencia. Tensión es una magnitud, cuya unidad es el voltio; un error frecuente es hablar de “voltaje”. VIDA ÚTIL: Tiempo durante el cual un bien cumple la función para la que fue concebido.


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ABREVIATURAS Y SIGLAS $: Pesos colombianos. A: Amperios. Ad: Área efectiva para descargas directas en estructura aislada. Am: área de influencia para descargas cercanas a la estructura. AT: alta tensión. BIL: tensión al impulso. BT: baja tensión. Cant.: cantidad. CENELEC: Comité Europeo de Normalización Electrotécnica. CREG: Comisión de Regulación de Energía y Gas. DPS: dispositivo de protección contra sobretensiones. EPP: elementos de protección personal. etc.: etcétera. GISPUD: grupo de investigación de sistemas de potencia de la Universidad Distrital. gl: global. Hz: ciclos. ICONTEC: Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. IEC: Comisión Electrotécnica Internacional. IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos. kW: kilovatios. MT: media tensión. NTC: Norma Técnica Colombiana. PCC: punto común de conexión. pf: factor de potencia. Plt: severidad de larga duración. Pst: severidad de corta duración. PU: por unidad. RETIE: Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas. rms: root mean square - valor eficaz. Rt: riesgo tolerable. SIPRA: sistema integral de protección contra rayos. SPE: sistema de protección externa. SPI: sistema de protección interna. STN: sistema de transmisión nacional. TDD: distorsión total de demanda. TGA: tablero general de acometidas. THD: distorsión armónica total. Un.: unidad. UPS: sistema de alimentación ininterrumpida. V: voltios. VA: voltiamperios. VAR: voltiamperios reactivos. ZPR: zona de protección contra rayos.


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1. MARCO TEÓRICO 1.1. Levantamiento de planos La elaboración del levantamiento de planos eléctricos es necesaria cuando no se cuenta con los planos existentes del diseño eléctrico del sitio a evaluar y tiene como finalidad conocer el estado actual de las instalaciones eléctricas, la ubicación de las salidas como luminarias, tomacorrientes, interruptores, tableros eléctricos entre otros elementos que hacen parte de la instalación así como también la ruta aproximada de las tuberías de alimentación de cada una de las salidas con su respectivo cableado. El Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctrica – RETIE consideran como instalaciones eléctricas los circuitos eléctricos incluyendo a sus componentes, conductores, equipos, máquinas y aparatos, que conforman un sistema eléctrico y que son utilizados en la generación, transmisión, transformación, distribución o uso final de la energía eléctrica, dentro de los límites establecidos de tensión, la cual debe ser mayor a 24 V para corriente continua y a 25 V en corriente alterna, y frecuencia que debe ser inferior a 1000 Hz (MinMinas, 2013, p.9). [1] Adicionalmente, este reglamento aclara que los requisitos expuestos serán de obligatorio cumplimiento en el territorio colombiano, en todas las instalaciones eléctricas utilizadas en la generación, transporte, transformación, distribución y uso final de la electricidad, incluidas las que alimenten equipos para señales de telecomunicaciones, electrodomésticos, vehículos, máquinas, herramientas y demás equipos (MinMinas, 2013, p.9). [1] Conforme a lo descrito anteriormente y según la NTC 2050 es necesario el cumplimiento de esta norma para todas las instalaciones eléctricas con el fin de garantizar la calidad del servicio y la seguridad para las personas (ICONTEC, 1998 p.27) [2], por lo tanto, es necesario realizar el estudio de las instalaciones en la Facultad y diagnosticar su estado actual y así conocer los cambios que se requieren para su adecuación. 1.2. Calidad de Potencia De acuerdo con la Norma Técnica Colombiana NTC-5001 “Las políticas que el Estado colombiano ha promulgado a partir de la Constitución de 1991 sobre la prestación de los servicios públicos domiciliarios han estimulado la creación de nuevos marcos legales y regulatorios; para el servicio de Energía Eléctrica existe un nuevo esquema y nuevas regulaciones generadas a partir de Ley 143 de 1994, conocida como Ley Eléctrica, que implican un replanteamiento de la filosofía de prestación del servicio” (ICONTEC, 2008 p.0). [3]


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Adicionalmente, el elevado desarrollo y la utilización de equipos electrónicos sensibles a las perturbaciones electromagnéticas, ha incrementado la atención de los suministradores y consumidores de la calidad de las señales de tensión y corriente. Por lo tanto, la calidad de la energía eléctrica va más allá de la continuidad en el suministro de energía puesto que involucra parámetros como amplitud, frecuencia y forma de onda que son modificadas ante la presencia de perturbaciones electromagnéticas, las cuales se clasifican según su origen (ICONTEC, 2008 p.0): [3]

• Naturales: son las interferencias producidas por las descargas electrostáticas, las descargas eléctricas atmosféricas y las radiaciones naturales (ICONTEC, 2008 p.0). [3]

• Provocadas o artificiales: se originan como consecuencia del funcionamiento de otros dispositivos o sistemas eléctricos como por ejemplo maniobras, fallas, radiaciones de radio y TV, cargas no lineales o puestas a tierra (ICONTEC, 2008 p.0). [3]

En la temática de calidad de potencia se encuentran diferentes definiciones respecto a los términos más utilizados, no obstante, basándose en la NTC 5001 y las Resoluciones CREG 070 y 024, se entiende con más claridad sobre aquellos parámetros que presenta el sistema eléctrico, dentro de los cuales se citan las detalladas en el Cuadro 2. 1.2.1. Fluctuaciones rápidas de tensión Se producen debido a variaciones periódicas o series de cambios aleatorios en la tensión de alimentación. Varía desde varios milisegundos hasta unos 10 segundos y con una amplitud no superior al ±10% de la tensión nominal. Los flickers, de acuerdo con la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI), se clasifican en los siguientes tipos (Sánchez Víctor, s.f., p.12): [4]

• A: Variaciones rectangulares de tensión de periodo constante y misma amplitud.

• B: Variaciones rectangulares de tensión irregulares en el tiempo. Sus amplitudes pueden ser o no iguales y en sentido positivo o negativo.

• C: Variaciones de tensión visiblemente separadas que a menudo llevan escalones de tensión aparejados.

• D: Variaciones de tensiones repetitivas o esporádicas (Sánchez Víctor, s.f., p.12). [4]


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Cuadro 2: Definición de variables según normatividad

Variable Variable según normatividad

Definición

Armónicos de Corriente

Armónicos de Corriente

“Las cargas no lineales conectadas al sistema de suministro eléctrico producen corrientes armónicas que se propagan al sistema de potencia y causan distorsiones armónicas de tensión que afectan a otros usuarios” (ICONTEC, 2008, p.24). [5]

Contenido de Armónicos de las Ondas de Tensión y Corriente

“Son el contenido de ondas con frecuencias que son múltiplos de la frecuencia normal de suministro (60 Hz) y son el resultado de cargas no lineales en el STR y/o SDL. Tanto el OR como los Usuarios conectados a su red deberán cumplir con la norma IEEE 519 - [1992] o la que la modifique o sustituya” (CREG, 1998, S.6.2). [6]

Armónicos de Tensión

Armónicos de Tensión

“Los armónicos de tensión son ondas senoidales cuyas frecuencias son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental (60 Hz). La presente definición cubre armónicos de larga duración o estado estable, excluyendo fenómenos transitorios aislados” (ICONTEC, 2008, pp.22-24). [7]

THDV (Total Harmonic Distortion of Voltage)

“Es un indicador de la Distorsión Armónica Total del Voltaje, respecto de la onda estándar, expresada en porcentaje. La forma de calcularlo se define en el Estándar IEEE 519 (1992)” (CREG, 2005, Art.1). [8]

Desbalance de Tensión

Desbalance de Tensión

“Este índice caracteriza la magnitud y asimetrías del ángulo de fase de las tensiones trifásicas en operación de estado estable. El factor de desbalance de tensión es definido usando la teoría de componentes simétricas, como la relación entre la componente de secuencia negativa de la tensión y la componente de secuencia positiva” (ICONTEC, 2008, pp.17-18). [9]

Flicker

Flicker

“El Flicker es el efecto producido sobre la percepción visual humana por una emisión cambiante de luz debido a iluminación sujeta a fluctuaciones en la tensión de suministro en baja tensión. Las fluctuaciones de tensión consisten en una secuencia de rápidos cambios de tensión espaciadas lo bastante cerca en el tiempo para simular la respuesta del ojo-cerebro definida como Flicker” (ICONTEC, 2008, pp.18-19). [10] “La mayoría de los equipos, sin embargo, no son afectados por este fenómeno” (ICONTEC, 2008, pp.18-19). [10]

Parpadeo (Flicker) “Impresión de inestabilidad de la sensación visual causada por un estímulo luminoso, cuya luminosidad o distribución espectral fluctúa en el tiempo” (CREG, 2005, Art.1). [8]

Frecuencia

Frecuencia de la tensión de alimentación

“Tasa de repetición de la componente fundamental de la tensión de alimentación, medida durante un intervalo de tiempo dado” (ICONTEC, 2008, p.4). [11]

Forma y Frecuencia estándar

“Forma en el tiempo de Una onda sinusoidal pura de amplitud constante, igual a la tensión nominal y una frecuencia de 60 Hz” (CREG, 2005, Art.1). [8]

Frecuencia y Tensión

“La frecuencia nominal del SIN es 6OHz y su rango de variación de operación está entre 59.8 y 60.2 Hz en condiciones normales de operación” (CREG, 1998, S.6.2). [6]

PST (Perceptibilidad de corta duración)

PST (Percibility Short Time)

“Es un indicador de la perceptibilidad de un equipo o sistema, ante fluctuaciones de tensión durante un periodo de tiempo corto (10 minutos), obtenido de forma estadística a partir del tratamiento de la señal de tensión. La forma de calcularlo se define en el Estándar IEC 61000-4-15” (CREG, 2005, Art.1). [8]

Tensión de Alimentación

Tensión de alimentación

“Valor eficaz de la tensión presente en un instante dado en el punto de suministro, y medido en un intervalo de tiempo dado” (ICONTEC, 2008 p.6). [12]

Tensión de alimentación declarada (Vc)

“Es la tensión acordada entre el operador de red y el usuario para ser aplicada en el punto de conexión común. Esta tensión deber estar normalizada en Colombia (véase la NTC-1340)” (ICONTEC, 2008 p.6). [12]

Basado en la NTC 5001 y las Resoluciones CREG 070 y 024. Obtenido de la Norma Técnica Colombiana 5001: “Calidad de la potencia eléctrica” [5] [7] [9] [10] [11] [12] y obtenido de: http://apolo.creg.gov.co/Publicac.nsf/Indice01/Resoluci%C3%B3n-1998-CREG070-98 [6]

http://apolo.creg.gov.co/Publicac.nsf/Indice01/Resoluci%C3%B3n-2005-CREG024-2005 [8] (Fecha de actualización: agosto de 2017)


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1.2.2. Transitorios de tensión Se define como una sobretensión oscilatoria o no oscilatoria, fuertemente amortiguada y cuya duración alcanza como máximo algunos milisegundos. En este tipo de señales, se destaca el aspecto de variación brusca en la tensión, con valores que superan el valor máximo de la tensión nominal y que pueden poner en peligro determinados elementos eléctricos (Sánchez Víctor, s.f., pp.38-39). [13] En función de su origen, se pueden distinguir dos tipos de transitorios:

• De origen atmosférico: externos al sistema eléctrico, cuya fuente principal son las descargas atmosféricas (Sánchez Víctor, s.f., pp.38-39). [13]

• Debidos a maniobras: internos al sistema eléctrico, cuyas fuentes provienen de la denominación de maniobras (Sánchez Víctor, s.f., pp.38-39). [13]

1.2.3. Distorsión armónica

Una señal, como se muestra en la Imagen 1, está distorsionada en un sistema eléctrico cuando la tensión o la corriente tienen deformaciones con respecto a la forma de onda senoidal, la cual, puede deberse a fenómenos transitorios (arranque de motores, conmutación de condensadores, efectos atmosféricos o fallas por cortocircuito, etc.) o a condiciones permanentes que están relacionadas con señales armónicas de estado estable puesto que en los sistemas eléctricos es común encontrar que las señales con una distorsión baja, no ocasiona problemas en la operación de equipos y dispositivos. Existen normas que establecen los límites permisibles de distorsión, dependiendo de la tensión de operación y de su influencia en el sistema (Ramírez, s.f., S1.0). [14]

Imagen 1: Tensión en los condensadores debido a la conmutación.

Eugenio Téllez, Distorsión Armónica. Obtenido de http://ww.watergymex.org/contenidos/rtecnicos/ [14] (Fecha de actualización: agosto de 2017)


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1.3. Sistema Integral de Protección Contra Rayos: El fenómeno de las descargas eléctricas atmosféricas (rayos) varía con el espacio y con el tiempo; pese a que no existen dispositivos tecnológicos ni métodos capaces de evitarlos, sí se pueden prevenir. Cuando los rayos impactan en las estructuras, acometidas de servicios domiciliarios o cerca al suelo, son peligrosos para las personas y las instalaciones de los hogares. Por lo tanto, se debe considerar la aplicación de medidas de protección contra rayos (ICONTEC, 2008, p.0). [15] Con el manejo del riesgo, se evalúa la necesidad de una protección contra rayos, las ventajas económicas de instalación de protección y la selección de las medidas adecuadas para la protección (ICONTEC, 2008, p.0). [15] Este término se define, de acuerdo con la NTC 4552-2, como el “promedio anual probable de pérdidas en la estructura y en las acometidas de servicios debido a descargas atmosféricas”, que depende de (ICONTEC, 2008, p.0): [16]

• El número anual de rayos que afectan a las estructuras y a las acometidas de servicios.

• La probabilidad de daño debido al impacto del rayo.

• El costo promedio de los daños (ICONTEC, 2008, p.0). [16] Adicionalmente, los impactos directos de las descargas eléctricas atmosféricas sobre estructuras o acometidas pueden causar daños físicos y poner en peligro la vida; por otra parte, las descargas indirectas pueden afectar sistemas eléctricos y electrónicos debido a las sobretensiones generadas por acoples resistivos o inductivos con la corriente del rayo (ICONTEC, 2008, p.0). [16] De esta manera, la cantidad de rayos que afectan la estructura y servicios depende de sus características, dimensiones y acometida; igualmente de la densidad de rayos a tierra 1 donde estén ubicadas. Es importante precisar que el daño causado por una descarga atmosférica depende de la cantidad de rayos que recibe una estructura, directa o indirectamente, y de las protecciones que se utilicen para disipar la energía del rayo a tierra (ICONTEC, 2008, p.0). [16] En consecuencia, los daños físicos hacia la estructura y las amenazas a la vida debido a las descargas eléctricas atmosféricas se pueden aminorar con un sistema integral de protecciones contra rayos - SIPRA, constituido inicialmente por un sistema de protección externo - SPE, aislado o no aislado y compuesto por los siguientes elementos:

1 De acuerdo con la NTC 4552-1 Anexo 5.1., se define como la cantidad de rayos que inciden en un área de 30 x 30 km y que varía conforme a la posición geográfica (ICONTEC, 2008, p.35). [17]


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• Captación: bayonetas, cables colgantes y mallas conductoras.

• Métodos de diseño: esfera rodante, ángulo de protección y enmallado.

• Conductores bajantes: aislado y no aislado.

• Sistema de puesta a tierra: tipo A y tipo B (ICONTEC, 2008, pp.4-21). [18]

Sin embargo, al interior de la estructura podrían presentarse descargas eléctricas peligrosas debido a circulación de la corriente del rayo en el sistema de protección externo o en otras partes conductoras de la estructura, por lo que es necesario un sistema de protección interno utilizándose las siguientes estrategias (ICONTEC, 2008, pp.22-26): [19]

• Uniones equipotenciales: entre la parte metálica de la estructura y el sistema de puesta a tierra.

• Dispositivos de protección contra sobretensiones- DPS: tipo o clase 1, 2 y 3.

• Aislamiento eléctrico: distancias de separación (ICONTEC, 2008, pp.22-26). [19]

Por lo anterior, las medidas de protección tales como SIPRA, apantallamiento de cable, pantallas magnéticas y dispositivos de protección contra sobretensiones transitorias, determina las zonas de protección contra el rayo como se muestra a continuación:

Imagen 2: Zonas de protección contra rayos - ZPR

ICONTEC, NTC 4552-1: Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Sección 8.3: Protección de estructuras. Obtenido de http://ww.icontec.org [20]


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Donde:

• S1: impacto a la estructura.

• S2: impacto cerca de la estructura.

• S3: impacto en servicio entrando a la estructura.

• S4: impacto cerca del servicio entrando a fa estructura.

• r: radio de la esfera rodante.

• s: distancia de separación contra peligros de impacto (ICONTEC, 2008, p.19). [20]

Adicionalmente, la norma técnica colombiana NTC 4552-1 estipula las zonas de protección contra rayos de acuerdo con la instalación eléctrica:

• ZPR 0A: expuesto a impactos directos del rayo 2. La corriente y el campo magnético del rayo no son amortiguados.

• ZPR 0B: protegido contra impactos directos del rayo. La corriente parcial o inducida del rayo y el campo magnético del rayo no son amortiguados.

• ZPR 1: la corriente y el campo magnético del rayo no son amortiguados (ICONTEC, 2008, p.19). [20]

Finalmente, para evitar tensiones de paso y de contacto generadas por la cercanía de los conductores bajantes de un SIPRA se deben tomar medidas de protección contra lesiones a seres vivos, las cuales pueden ser (ICONTEC, 2008, p.28): [22]

• Aislante del conductor bajante del sistema de protección externo.

• Restricciones físicas para minimizar contacto con conductores bajantes.

• Equipotencialización (ICONTEC, 2008, p.28). [22]

2 Conforme a la NTC 4552-1 Anexo B., la densidad de la amplitud de la corriente del rayo para la primera descarga es de 10/350 µs. (ICONTEC, 2008, p.38) [21]


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2. LEVANTAMIENTO DE PLANOS Actualmente, de acuerdo con la información suministrada por la Oficina Asesora de Planeación y Control, la Universidad Distrital cuenta únicamente con los planos arquitectónicos de la Facultad de Medio Ambiente, razón por la cual, surge la necesidad de elaborar los planos de las instalaciones eléctricas existentes en los cuales se visualice los diagramas unifilares y la localización de las subestaciones y los tableros principales con sus respectivas acometidas. Es importante resaltar que el presente proyecto fue desarrollado de forma articulada y simultánea con la pasantía titulada “Estudio y diagnóstico de las instalaciones eléctricas de la Facultad de Medio Ambiente de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas” presentada por los Tecnólogos Julián Oswaldo Pérez de la Cuadra y Joan Sebastián Silva Suárez con el fin de establecer el estado físico y el cumplimiento de las normas colombianas. No obstante, y pese a no ser un objetivo específico, vale la pena resaltar las problemáticas encontradas en las instalaciones existentes puesto que son fundamentales para el desarrollo de los objetivos propuestos. En consecuencia, el informe de levantamiento y las soluciones planteadas a las diferentes problemáticas están detallados en los Anexos A y B respectivamente, de los cuales, extraemos los siguientes datos relevantes:

• Subestación de alimentación: Concordia.

• Centro de Distribución - CD: 40223 Codensa.

• Potencia nominal de la subestación de la Facultad - Sn: 300 [kVA].

• Potencia máxima demandada en la Facultad: 148,3 [kVA].

• Tipo de subestación de la Facultad: Capsulada 11,4 [kV] / 208 - 120 [V].

• Potencia nominal de la planta eléctrica emergente: 162 [kVA].


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3. CALIDAD DE LA POTENCIA ELÉCTRICA Para el diagnóstico de la calidad de potencia eléctrica fue necesario consultar la normatividad vigente, identificar el equipo de medición necesario, analizar los resultados obtenidos y con base a ellos concluir y recomendar mejoras. En cuanto al equipo de medida, se utilizó el analizador de calidad eléctrica trifásico Fluke 435 Clase A, el cual, cumple con lo descrito en la norma IEC 61000-4-30 (Fluke, s.f., S. Características) [23] y es el medidor adecuado para verificar el cumplimiento de los valores de referencia de las variables y los tiempos estipulados en la norma NTC 5001, puesto qué:

• Es un instrumento completo para la solución de problemas en sistemas trifásicos ya que mide y captura prácticamente todos los parámetros del sistema eléctrico como tensión, corriente, potencia, energía, desequilibrio, flicker, armónicos, etc. Por otra parte, dispone de visualización de transitorios automática: captura hasta 40 fluctuaciones, interrupciones o transitorios de hasta 5 microsegundos (Fluke, s.f., S. Características) [23].

• El registro detallado de datos de larga duración configurable proporciona lecturas de valores mínimos, máximos y promedios de hasta 100 parámetros distintos en las cuatro fases, con un tiempo medio de medida ajustable desde 0,5 segundos. Adicionalmente, dispone de memoria suficiente para registrar 400 parámetros con un minuto de resolución durante un mes (Fluke, s.f., S. Características). [23]

Mediante dos (2) de estos analizadores, el primero propiedad del Grupo de Investigación de Sistemas de Potencia de la Universidad Distrital - GISPUD y el segundo propiedad del Laboratorio de Electricidad de la Facultad Tecnológica, se midieron las distintas variables en los nueve circuitos ramales que conforman el tablero general de acometidas como se muestra en la Imagen 3; el primer periodo de medición fue desde el 18 de noviembre hasta el 14 de diciembre de 2014 y el segundo desde el 14 de marzo hasta el 9 de mayo de 2015 debido a la disponibilidad de los equipos y al periodo de inactividad en la Facultad en la época de vacaciones. La conexión del analizador Fluke 435 se observa en la Imagen 4. Sin embargo, para la identificación de estos circuitos es necesario la manipulación de los conductores, los barrajes y las protecciones que componen los tableros de distribución por lo que es necesario la utilización de los diferentes elementos de protección personal como lo son el casco aislante con careta categoría 1, guantes de protección (guantes de algodón, guantes aislantes clase 0 y guantes de carnaza), overol ignífugo y botas dieléctricas, los cuales garantizan la seguridad a seres vivos expuestos a riesgos eléctricos. Los elementos anteriormente descritos, suministrados también por el GISPUD, se muestran en la Imagen 5.


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Imagen 3: Analizadores trifásicos de calidad eléctrica FLUKE 435

Imagen 4: Conexión trifásica del analizador FLUKE 435

Fluke Corporation, Fluke 434/435 User’s Manual. Obtenido de http:// http://assets.fluke.com/manuals/434_435_umeng0300.pdf [24] (Fecha de actualización: agosto de 2017)

Imagen 5: Elementos de protección personal - EPP


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Inicialmente y puesto que todas las cargas eléctricas de la Facultad están alimentadas desde el tablero general de acometidas, se registraron cada minuto y en un periodo de una (1) semana por circuito, las perturbaciones de calidad de potencia eléctrica descritas en la NTC 5001 como se muestra a continuación: Tabla 1: Perturbaciones registradas en el TGA conforme a la NTC 5001 Sección norma

Perturbaciones evaluadas

Valores establecidos

Valores registrados Diagnóstico

Fase A Fase B Fase C

7.1 Variaciones de tensión de estado estable [25]

108 < Vrms < 132 [V] 125,65

[V] 125,83

[V] 125,09

[V] Cumple NTC 5001

7.2 Hundimiento – Sags [26] 10 < Vrms < 90 % ;

8.33 [ms] < t < 1 [min] Ningún evento registrado

Cumple NTC 5001

7.3 Elevaciones – Swells [27] Vrms > 110 % ;

8.33 [ms] < t < 1 [min] Ningún evento registrado

Cumple NTC 5001

7.4 Variaciones de tensión de larga duración [28]

90 > Vrms > 110 % ; t > 1 [min]

Ningún evento registrado Cumple NTC 5001

7.5 Desbalance de tensión [9] < 2% 0,72% Cumple NTC 5001

7.6 Flicker [10] PLT < 1 [PU] 0,34 [PU] 0,37 [PU] 0,31 [PU] Cumple NTC 5001

7.7 Interrupciones de corta duración [29]

Vrms < 10 % ; t < 1 [min]


7.8 Interrupciones de larga duración [30]

Vrms < 10 % ; t > 1 [min]

9 eventos registrados Cumple NTC 5001

7.9 Armónicos de tensión [7] THDv < 5 % 2,53% 2,48% 2,49% Cumple NTC 5001

7.10 Armónicos de corriente [31]

TDD < 15 % 18,46% 19,15% 16,48% No cumple NTC 5001

7.11 Muescas de tensión – Notches [32]

Vrms < 100 % ; t < 8,33 [ms]


7.12 Variaciones de frecuencia [33]

59,8 < f < 60,2 [Hz] 59,86 < f < 60,12 [Hz] Cumple NTC 5001

A F2 Desbalance en corriente [34]

Desbalance < 20 % 27,56% No Cumple NTC 5001

A F3 Factor de potencia [35] 0,9 < F.P. < 1 0,86 0,73 0,92 No cumple NTC 5001

Los valores establecidos de las perturbaciones están descritos en la Norma Técnica Colombiana 5001: “Calidad de la potencia eléctrica” (ICONTEC, 2008, pp.:22-24, 17-18, 18-19, 9, 10-12, 12-15, 15-17, 20-21, 21-22, 24-27, 27-29, 23-30, 49-50, 50-51) [7] [9] [10] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35]

Este tablero está compuesto por los siguientes circuitos:

Cuadro 3: Circuitos del TGA 1. Aire acondicionado. 2. Audiovisuales. 3. Auditorio y salas de sistemas. 4. Herbario.

5. Microbiología. 6. Natura. 7. Parqueadero y bienestar. 8. UPS.

Por lo anterior, solo se detallarán las perturbaciones en las cuales se presentaron eventos en el tablero general de acometidas – TGA y adicionalmente, se hará un análisis detallado en los circuitos, indicando su criticidad, para los parámetros de armónicos de corriente, desbalance de corriente y factor de potencia, puesto que superaron el límite de los valores estipulados en la Norma Técnica Colombiana 5001.


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3.1. Variaciones de tensión de estado estable Son desviaciones del valor eficaz de la tensión de alimentación a la frecuencia de la red con una duración mayor a un (1) minuto. El 100 % de los valores registrados en una semana, que es el período de medición, deben estar dentro del rango estipulado en los valores de referencia: ±10 % de la tensión de alimentación declarada (ICONTEC, 2008, p.9). [25] En consecuencia:

• Tensión declarada: 120 [V] 3.

• Tensión mínima: 108 [V].

• Tensión máxima: 132 [V]. El comportamiento de la tensión por fase durante el período de medición se muestra en la Gráficas 1, 2 y 3, aclarando que no se presentaron valores por fuera del intervalo establecido.

Gráfica 1: Tensión eficaz en la fase A del TGA

Gráfica 2: Tensión eficaz en la fase B del TGA

Adicionalmente, de los 10.977 datos registrados, los valores de variación de tensión máximo, mínimo y el percentil 99 se muestran en la Tabla 2.

3 De acuerdo con el Decreto 314 de 1968, es la tensión nominal a 60 ciclos adoptada en el sistema de la red de distribución secundaria de energía eléctrica para la ciudad de Bogotá. (ACIEM, & Alcaldía Mayor de Bogotá, 1968, Decreto 314) [36]


26

Gráfica 3: Tensión eficaz en la fase C del TGA

Tabla 2: Variación de tensión en estado estable en el TGA

Variación de tensión Fase A Fase B Fase C Resultado

Máximo 125,820 126,010 125,260 Cumple NTC 5001

Percentil 99 125,648 125,833 125,098 -

Mínimo 111,060 115,260 113,880 Cumple NTC 5001

3.2. Desbalance de tensión Caracteriza la magnitud y asimetrías en el ángulo de fase de las tensiones trifásicas en operación de estado estable. En los circuitos urbanos, el 99 % de los valores de desbalance de tensión evaluados en una semana con un período de agregación de diez (10) minutos, deben estar dentro de los siguientes valores de referencia (ICONTEC, 2008, pp.17-18): [9]

Tabla 3: Porcentaje máximo de desbalance de tensión

Rango de tensión Valor de referencia

Vn < 69 kV 2,0 %

Vn ≥ 69 kV 1,5 %

ICONTEC; Norma Técnica Colombiana 5001: “Calidad de la potencia eléctrica”. Sección 7.5: Desbalance de Tensión. [9]

A continuación, se muestran el comportamiento y los valores de desbalance de tensión registrados por el analizador en el tablero general de acometidas:

Gráfica 4: Desbalance de tensión en el TGA


27

Tabla 4: Desbalance de tensión en el TGA Desbalance de tensión [%] Resultado

Máximo 2,580 -

Percentil 99 0,720 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 -

3.3. Flicker Es el efecto producido sobre la percepción visual humana debido a una emisión cambiante de luz por la iluminación sujeta a fluctuaciones en la tensión de suministro en baja tensión (ICONTEC, 2008, pp.18-19). [10] Adicionalmente, la intensidad de la molestia provocada por el parpadeo, definida en el método de medida que se encuentra en la norma IEC 61000 – 4 – 15, es evaluada de la siguiente manera (ICONTEC, 2008, p.5): [37]

• Pst: severidad de corta duración, medida en un período de diez (10) minutos.

• Plt: severidad de larga duración, calculada de la siguiente manera (ICONTEC, 2008, p.5): [37]

Ecuación 1: Cálculo de la severidad de larga duración

𝑃𝑙𝑡 = √∑ Pst𝑖3𝑁𝑖=1

𝑁

3

[37]

• 𝑖: Valores consecutivos obtenidos de Pst.

• 𝑁: Cantidad de períodos para el cálculo de PST contenidos en el tiempo de observación. Se escoge una secuencia de 12 valores para tener intervalos de observación de 2 horas.

Puesto que el período de evaluación es una semana, implica un número de 84 datos de Plt por fase, de los cuales el 95 % de los datos deben estar en los siguientes valores de referencia (ICONTEC, 2008, pp.18-19): [10]

Tabla 5: Valores de referencia de Plt

Rango de tensión Valor de referencia

Vn < 69 kV 1,0 p.u.

Vn ≥ 69 kV 0,8 p.u.

ICONTEC; Norma Técnica Colombiana 5001: “Calidad de la potencia eléctrica”. Sección 7.6: Flicker. [10]

El valor del 95 % de los 10.707 datos de Plt y Pst así como el comportamiento de la severidad de larga duración registrado, son presentados en la Tabla 6 y en las Gráficas 5, 6 y 7 respectivamente.

Tabla 6: Percentil 95 de las Pst y Plt registradas en el TGA

Fase Pst [p.u.] Plt [p.u.] Resultado

A 0,314 0,347 Cumple NTC 5001 B 0,313 0,370 Cumple NTC 5001 C 0,307 0,306 Cumple NTC 5001


28

Gráfica 5: Plt en la fase A del TGA

Gráfica 6: Plt en la fase B del TGA

Gráfica 7: Plt en la fase C del TGA

3.4. Interrupciones de larga duración Condición en la que el valor eficaz de la tensión de alimentación es inferior al 10 % de la tensión declarada con una duración mayor a 1 minuto (ICONTEC, 2008, pp.21-22). [30] Para la evaluación de este parámetro, que afecta la calidad de la potencia, se debe contar la cantidad total de interrupciones detectadas y sumar sus tiempos de duración, aunque actualmente no son comparables con los valores de reglamentos vigentes, como se detalla a continuación (ICONTEC, 2008, pp.21-22): [30]


29

Tabla 7: Máximas horas anuales de indisponibilidad

Activos Horas

Conexión al STN 51

Equipos de compensación 31

Línea nivel de tensión 4 38

Módulo de barraje 15

CREG; Resolución 097 de 2008. Sección 11.1.2. [38]

Es importante resaltar que la Comisión de regulación de Energía y Gas – CREG, mediante la resolución 097 de 2008, estableció el índice trimestral agrupado de la discontinuidad – ITAD , reemplazando a los indicadores de duración de las interrupciones en horas – DES y a las frecuencias de las interrupciones en número de veces – FES, el cual indica la cantidad de energía no servida por una empresa a sus usuarios durante un trimestre por cada unidad de energía realmente servida en un mismo período (CREG, 2009, p.119). [39] Las interrupciones de larga duración presentadas en el tablero general de acometidas son las detalladas en la Tabla 8, aclarando que “X” indica la línea en la que primero se obtuvo una tensión de cero (0) [v].

Tabla 8: Interrupciones de larga duración registradas en el TGA

Fecha Hora Duración L1N L2N L3N

23/11/2014 23:51:22.364 05m.15s - - X

24/11/2014 07:51:22.364 14m.31s - X -

Por lo anterior debido a las interrupciones presentadas por el operador de red y a las catástrofes naturales, es necesario la implementación de un sistema de emergencia, no obstante, la Facultad cuenta con una planta eléctrica fuera de servicio debido a que no se cuenta con un espacio en el que pueda ser instalada siguiendo la normatividad vigente, como se expone en el Anexo A. 3.5. Armónicos de tensión En condiciones normales de operación, para estas perturbaciones las medidas serán efectuadas en el punto de conexión común - PCC y serán calculados los percentiles al 95 % de los valores de distorsión armónica individual de tensión – Dv y distorsión armónica total de tensión – THDv en cada fase, los cuales, deben estar en los valores de referencia (ICONTEC, 2008, pp.22-24). [7] Sin embargo, vale la pena mencionar que en la Norma Técnica Colombiana 5001 no existen valores de referencia para tensiones inferiores o iguales a 1000 [V], por lo que se tendrá en cuenta lo recomendado en la norma internacional IEEE Std 519 TM de 2014 como se expone en la Tabla 9.


30

Tabla 9: Límites de distorsión de tensión

Tensión en el punto común de conexión

Armónicos individuales [%]

Distorsión armónica total - THD [%]

V < 1.0 [kV] 5.0 8.0

1 < V < 69 [kV] 3.0 5.0

69 < V < 161 [kV] 1.5 2.5

161 [kV] < V 1.0 1.5

IEEE; Std 519TM de 2014. Sección 5.1 [40]

El comportamiento de la distorsión armónica total de tensión, así como los valores máximo, mínimo y el percentil 95 fueron los siguientes:

Gráfica 8: THDv en la fase A del TGA

Gráfica 9: THDv en la fase B del TGA

Gráfica 10: THDv en la fase C del TGA


31

Tabla 10: Distorsión armónica total de tensión en el TGA

THDv Fase A Fase B Fase C Resultado Resultado

Máximo 4,1 3,7 3,4 - -

95% 2,5 2,5 2,5 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519

Mínimo 1,4 1,3 1,4 - -

Por otra parte, el percentil 95 de los valores de los armónicos individuales de tensión, que están dentro de los rangos recomendado por la norma internacional, desde el armónico 2 hasta el 17 así como el espectro, son los mostrados a continuación: Tabla 11: Percentil 95 de los armónicos individuales de tensión del TGA

Armónico individual

Fase A Fase B Fase C Resultado Resultado

DvH02_95% 0,1500 0,1600 0,1600 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519



DvH05_95% 2,4200 2,3300 2,3700 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH06_95% 0,0500 0,0600 0,0600 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH07_95% 0,7700 0,7400 0,7400 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH08_95% 0,0500 0,0500 0,0600 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH09_95% 0,1700 0,3500 0,1700 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH10_95% 0,0400 0,0700 0,0400 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH11_95% 0,2100 0,3800 0,3300 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH12_95% 0,0500 0,0500 0,0500 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH13_95% 0,2400 0,2900 0,1500 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH14_95% 0,0500 0,0700 0,0700 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH15_95% 0,1600 0,1800 0,1200 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH16_95% 0,0700 0,0700 0,0600 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519 DvH17_95% 0,2700 0,3200 0,3000 Cumple NTC 5001 Cumple IEEE 519

Gráfica 11: Espectro armónico de tensión del TGA

3.6. Armónicos de corriente En condiciones normales de operación, los percentiles calculados en una semana para la distorsión individual de corriente – Dh y la distorsión total de demanda - TDD por fase, no deben sobrepasar los valores de referencia (ICONTEC, 2008, pp.24-27). [31]


32

Para dimensionar los valores de referencia es importante aclarar que la distorsión total de demanda refleja la importancia de las distorsiones armónicas de corriente con respecto a la carga máxima del sistema medido; por causa de las altas distorsiones de corriente o por una medida elevada de distorsión armónica total de corriente, definida en la Ecuación 2, con bajos niveles de carga que no afectan en igual proporción al sistema (ICONTEC, 2008, pp.24-27). [31]

Ecuación 2: Distorsión armónica total de corriente

𝑇𝐻𝐷𝑖 = √∑ 𝐼ɦ

2∞ℎ=2

𝐼₁∗ 100 %

[31]

• 𝐼ɦ: magnitud de la componente armónica

individual (Irms).

• ɦ: orden del armónico (mínimo 40).

• 𝐼₁: magnitud de la componente fundamental

(Irms).

En consecuencia, para el cálculo de la distorsión total de demanda - TDD y su comparación con los valores de referencia establecidos en la NTC 5001, es necesario hacer uso de los datos registrados tanto de distorsión armónica total de corriente - THDi como de los de corriente de carga de demanda máxima – IL puesto que en la mayoría de casos, los instrumentos empleados para mediciones de armónicos expresan la distorsión armónica total de corriente en función de la componente eficaz fundamental y no de la corriente de carga de demanda máxima. Por lo anterior, la distorsión total de demanda se define como (ICONTEC, 2008, pp.24-27): [31]

Ecuación 3: Distorsión total de demanda

𝑇𝐷𝐷 = 𝑇𝐻𝐷𝑖 ∗ 𝐼₁𝐼˻

[31]

• 𝐼˻: corriente de carga de demanda máxima en

el PCC (componente de frecuencia fundamental – Irms) calculada como el valor máximo de corriente eficaz de todas las fases agregada en intervalos de 10 minutos.

Adicionalmente, es necesario el cálculo de la corriente mínima de corto circuito; esta magnitud eléctrica está dada por la siguiente ecuación (Schneider Electric Industries SA., s.f., p.14): [41]

Ecuación 4: Corriente de cortocircuito

𝐼𝑠𝑐 =𝑆𝑟

√3 ∗ 𝑈𝑁𝑜 𝐿𝑜𝑎𝑑 ∗ 𝑈𝑠𝑐

[41]

• 𝑆𝑟: potencia nominal del transformador [VA].

• 𝑈𝑁𝑜 𝐿𝑜𝑎𝑑: tensión del secundario [V].

• 𝑈𝑠𝑐: tensión porcentual de cortocircuito del

transformador [%].


33

Con esta ecuación, se dedujo la corriente de cortocircuito en el tablero general de acometidas teniendo en cuenta los datos de la placa del transformador de la Facultad:

𝐼𝑠𝑐 =300.000

√3 ∗ 208 ∗6,36100

= 13.093,030 [𝐴]

• 𝑆𝑟 = 300.000 [VA].

• 𝑈𝑁𝑜 𝐿𝑜𝑎𝑑 = 208 / 120 [V].

• 𝑈𝑠𝑐 = 6,36 [%].

Así pues, los valores límite de distorsión de corriente armónica individual – Di (armónicos pares limitados al 25% de los impares) y de distorsión total de demanda - TDD en Porcentaje de la corriente de carga – IL para sistemas de distribución, son los detallados en la Tabla 12. Tabla 12: Límites de distorsión de corriente cuando 120 < Vn < 69 [kV]

Relación ISC / IL

h < 11 11 ≤ h < 17 17 ≤ h < 23 23 ≤ h < 35 h ≥ 35 TDD

< 20 4 2 1,5 0,6 0,3 5

20 < 50 7 3,5 2,5 1 0,5 8

50 < 100 10 4,5 4 1,5 0,7 12

100 < 1000 12 5,5 5 2 1 15

> 1000 15 7 6 2,5 1,4 20

ICONTEC; Norma Técnica Colombiana 5001: “Calidad de la potencia eléctrica”. Sección 7.10.5: Armónicos de corriente. [31]

La relación Isc / IL para el tablero general de acometidas y de sus circuitos fue la siguiente:

Tabla 13: Relación ISC / IL en el TGA y sus circuitos

Tablero IL [A] Isc / IL Rango Di

0. TGA 454 28,84 20 < 50

1. Aire acondicionado 101 129,63 100 < 1000

2. Audiovisuales 55 238,06 100 < 1000

3. Auditorio y salas de sistemas 37 353,87 100 < 1000

4. Herbario 89 147,11 100 < 1000

5. Microbiología 26 503,58 100 < 1000

6. Natura 279 46,93 50 < 100

7. Parqueadero y bienestar 74 176,93 100 < 1000

8. UPS 44 297,57 100 < 1000

Con lo expuesto anteriormente, el percentil 95 de los valores de los armónicos individuales de corriente, desde el armónico 2 hasta el 17 y su espectro, son expuestos en la Tabla 14 y la Grafica 12 respectivamente. Asimismo, los armónicos individuales de corriente tanto en el TGA como en sus circuitos, que están fuera de los rangos estipulados por la NTC 5001, son los detallados en la Tabla 15.


34

Tabla 14: Percentil 95 de los armónicos individuales de corriente del TGA


Fase A Fase B Fase C Límite Resultado

DiH02_95% 1,5800 1,7500 1,1300 2 Cumple NTC 5001

DiH03_95% 15,2800 7,0200 7,8500 7 No cumple NTC 5001

DiH04_95% 0,5800 0,6700 1,0100 2 Cumple NTC 5001

DiH05_95% 7,8300 3,6730 4,8730 7 No cumple NTC 5001

DiH06_95% 0,7100 0,5700 0,4400 2 Cumple NTC 5001

DiH07_95% 4,3900 3,1100 2,3600 7 Cumple NTC 5001

DiH08_95% 0,6800 0,3000 0,4500 2 Cumple NTC 5001

DiH09_95% 2,1400 1,8800 1,2300 7 Cumple NTC 5001

DiH10_95% 0,3400 0,4400 0,3000 2 Cumple NTC 5001

DiH11_95% 2,0000 2,1000 2,0800 3,5 Cumple NTC 5001

DiH12_95% 0,6300 0,5100 0,5500 0,9 Cumple NTC 5001

DiH13_95% 2,4600 1,8900 0,9100 3,5 Cumple NTC 5001

DiH14_95% 0,4700 0,6000 0,7200 0,9 Cumple NTC 5001

DiH15_95% 1,9830 1,1000 1,0900 3,5 Cumple NTC 5001

DiH16_95% 0,8200 0,5200 0,5400 0,9 Cumple NTC 5001

DiH17_95% 2,4700 1,8200 2,0700 2,5 Cumple NTC 5001

Gráfica 12: Espectro armónico de corriente del TGA

Tabla 15: Armónicos de corriente que no cumplen con la NTC 5001

Tablero Armónicos individuales

0. TGA 3 y 5.

1. Aire acondicionado 2, 3 y 4.

2. Audiovisuales 2, 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 14, 15, 16 y 17.

3. Auditorio y salas de sistemas 2, 3, 4, 5, 6, 11, 12, 14 y 16.

4. Herbario 2, 3, 4, 5, 6,7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15 y 16.

5. Microbiología 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14 y16

6. Natura 2, 3, 5, 14, 16 y 17

7. Parqueadero y bienestar 2, 3, 4, 5, 11, 13, 16 y 17

8. UPS 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 15, 16 y 17

Finalmente, el valor máximo, mínimo y el percentil 95 de distorsión total de demanda en el tablero general de acometidas y sus circuitos son mostrados en la Tabla 16.


35

Tabla 16: Distorsión total de demanda en el TGA y sus circuitos

TABLERO TDD Fase A Fase B Fase C Resultado

0. TGA

Máximo 3,071 5,736 6,366 -

95% 2,335 3,538 3,886 Cumple NTC 5001

Mínimo 1,151 0,796 0,936 -

1. Aire acondicionado

Máximo 0,000 2,122 25,954 -

95% 0,000 1,687 1,602 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

2. Audiovisuales

Máximo 15,554 15,559 13,372 -

95% 14,974 14,012 11,605 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

3. Auditorio y salas de sistemas

Máximo 16,514 15,723 9,616 -

95% 5,570 5,265 3,941 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

4. Herbario

Máximo 4,504 19,025 2,408 -

95% 0,756 2,326 0,888 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

5. Microbiología

Máximo 6,338 13,354 11,665 -

95% 4,898 10,491 9,754 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

6. Natura

Máximo 3,953 5,161 6,463 -

95% 2,788 3,337 4,175 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

7. Parqueadero y bienestar

Máximo 7,378 11,485 8,569 -

95% 3,800 9,115 2,983 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

8. UPS

Máximo 19,350 21,420 18,986 -

95% 18,456 19,148 16,484 No cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,000 0,000 -

3.7. Variaciones de frecuencia Para Colombia, la frecuencia nominal de la tensión de suministro es 60 [Hz]; este valor se debe a la velocidad de los alternadores en las estaciones de generación (ICONTEC, 2008, pp.29-30). [33] Los valores de frecuencia para redes acopladas por enlaces síncronos a un sistema interconectado, excluyéndolos durante períodos de interrupciones del servicio, deben ser registrados cada 10 minutos y durante una semana de tal forma que puedan ser evaluados los valores de percentil del 95 y 100% así como los valores máximos y mínimos, los cuales, deben estar dentro de los siguientes rangos permisibles: para el 95 % de los datos entre 59,8 y 60,2 [Hz] y para el 100 % entre 57,5 y 63 [Hz] (ICONTEC, 2008, pp.29-30). [33] El comportamiento y los valores de variación de frecuencia en el tablero general de acometidas son los mostrados a continuación:


36

Gráfica 13: Variación de frecuencia registrada en el TGA

Tabla 17: Valores de variación de frecuencia del TGA

Variaciones de frecuencia

[Hz] Resultado

Máximo 60,1 Cumple NTC 5001 95 % 60,0 Cumple NTC 5001 100 % 60,0 Cumple NTC 5001 Mínimo 59,7 Cumple NTC 5001

3.8. Desbalance en corriente Caracteriza la magnitud y asimetría del ángulo de fase de las corrientes trifásicas en operación de estado estable, adicionalmente, el factor de desbalance en corriente es definido como la relación entre la componente de secuencia negativa y secuencia positiva (ICONTEC, 2008, pp.49-50). [34] Este indicador será evaluado usando intervalos de tiempo de periodos de agregación de 10 min con muestreo de 12 ciclos en una semana y bajo condiciones de operación normal; para tensiones inferiores o iguales a 62 [kV] durante el 95 % del tiempo, el desbalance en corriente debe ser inferior o igual al 20 % (ICONTEC, 2008, pp.49-50). [34] Los desbalances en corriente registrados en el tablero general de acometidas se muestran en la Gráfica 14, por otra parte, los valores de este indicador en todos los tableros de la Facultad se exponen en la Tabla 18.

Gráfica 14: Desbalance en corriente en el TGA


37

Tabla 18: Desbalance en corriente en el TGA y sus circuitos

Tablero Máximo [%] Percentil 95 Mínimo [%] Resultado

0. TGA 63,8 27,6 0,0 No cumple NTC 5001 1. Aire acondicionado 279,6 102,5 31,3 No cumple NTC 5001 2. Audiovisuales 123,8 84,9 0,0 No cumple NTC 5001 3. Auditorio y salas de sistemas 92,9 68,1 0,1 No cumple NTC 5001 4. Herbario 95,5 69,9 0,2 No cumple NTC 5001 5. Microbiología 323,4 106,9 0,0 No cumple NTC 5001 6. Natura 56,1 26,7 0,0 No cumple NTC 5001 7. Parqueadero y bienestar 73,4 47,6 0,0 No cumple NTC 5001 8. UPS 20,2 8,7 1,2 Cumple NTC 5001

3.9. Factor de potencia Es la relación entre la potencia útil consumida por un circuito y la potencia máxima que se le puede suministrar, dados unos valores eficaces de tensión y de corriente. Este factor puede ser inductivo (+) o capacitivo (-) dependiendo de la condición de consumo o suministro de potencia reactiva (ICONTEC, 2008, pp.50-51). [35] Este indicador será evaluado usando períodos de agregación de 10 minutos con muestreo de 12 ciclos en una semana y bajo condiciones de operación normal, el 95 % de los registros debe permanecer conjuntamente entre 0,9 y 1 (ICONTEC, 2008, pp.50-51). [35] El comportamiento del factor de potencia en el tablero general de acometidas fue el siguiente:

Gráfica 15: Factor de potencia en la fase A del TGA

Gráfica 16: Factor de potencia en la fase B del TGA


38

Gráfica 17: Factor de potencia en la fase C del TGA

Asimismo, el valor máximo, mínimo y el percentil 95 de todos los tableros son los detallados a continuación.

Tabla 19: Factor de potencia en todos los tableros de la Facultad

Tablero PF Fase A Fase B Fase C Resultado

0. TGA

Máximo 0,990 1,000 1,000 -

95% 0,980 1,000 0,990 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,690 0,720 0,640 -


Máximo 0,000 1,000 0,880 -

95% 0,000 0,950 0,860 No cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,070 0,000 -

2. Audiovisuales

Máximo 0,990 1,000 0,990 -

95% 0,860 0,730 0,920 No cumple NTC 5001

Mínimo 0,200 0,020 0,550 -


Máximo 1,000 1,000 0,990 -

95% 1,000 0,990 0,970 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,020 0,050 0,130 -

4. Herbario

Máximo 1,000 1,000 1,000 -

95% 0,950 0,920 0,810 No cumple NTC 5001

Mínimo 0,000 0,020 0,110 -

5. Microbiología

Máximo 0,960 0,990 0,990 -

95% 0,920 0,960 0,970 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,010 0,030 0,070 -

6. Natura

Máximo 1,000 0,990 1,000 -

95% 0,960 0,940 0,960 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,450 0,450 0,460 -


Máximo 1,000 1,000 1,000 -

95% 0,990 0,980 0,990 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,590 0,640 0,370 -

8. UPS

Máximo 0,990 0,980 0,990 -

95% 0,990 0,970 0,980 Cumple NTC 5001

Mínimo 0,640 0,560 0,670 -


39

3.10. Cargabilidad Pese a no estar entre las perturbaciones ni a los indicadores expuestos en la Norma Técnica Colombiana 5001, es importante dimensionar la capacidad real del transformador con los valores de potencia que se presentaron en el tablero general de acometidas durante los períodos de medida, los cuales fueron los siguientes:

Tabla 20: Potencia registrada en el TGA

La Facultad cuenta con un trasformador de 300 [kVA], sin embargo, se dimensionará la potencia durante la máxima operación mediante el factor K que es entregado por el analizador de calidad Fluke 435 como se detalla en la Tabla 21.

Tabla 21: Factor K suministrado por el analizador de calidad

Este factor indica cuanto se debe reducir la potencia máxima de salida cuando existen distorsiones armónicas. Por lo anterior, la capacidad real del transformador se aproxima con lo explicado por el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica - CENELEC en la Norma HD (Harmonization Documents) 428.4 S1 donde K es la media, por ser un efecto térmico, de los registros promedios en las tres fases (CENELEC, 1994, HD 428.4 S1): [42]

𝑆𝑟𝑒𝑎𝑙 =𝑆𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙

𝐾=300.000

1,204= 249.218 [𝑉𝐴]

De esta manera y como se muestra en la Tabla 22, está disponible tan solo el 16.9% de la potencia real por la presencia de señales armónicas.

Tabla 22: Cargabilidad del transformador

Capacidad nominal

[kVA]

Potencia máxima

registrada [KVA]

Factor K máximo

promedio

Capacidad real

[KVA]

Capacidad disponible

[kVA]

Capacidad disponible

[%]

300 148,3 1,2 249,2 50,7 16,9

Registro Potencia activa

[W] Potencia aparente

[VA] Potencia reactiva

[VAR]

Máximo 135.4 148.3 64.4

Promedio 53.8 57.1 17.3

Mínimo 15.2 15.2 -3.5

Factor K Fase A Fase B Fase C

Máximo 2,960 3,130 2,660

Promedio 1,278 1,176 1,158

Mínimo 1,020 1,030 1,020


40

3.11. Resumen y medidas correctivas Para finalizar este capítulo, es importante resaltar que todas las perturbaciones e índices anteriormente expuestos para los demás tableros o circuitos del TGA, serán detallados en el Anexo C; no obstante, los resultados son resumidos en el siguiente cuadro: Cuadro 4: Resumen de las perturbaciones e índices evaluados

Sección Monografía

Perturbaciones e índices evaluados

Resultados

3.1 Variaciones de tensión de estado estable.

Las mayores desviaciones en los valores máximo y mínimo respecto a la tensión declarada se presentaron en las fases B de los circuitos Herbario y Parqueadero y bienestar con 7,76 [V] (6,46 %) y -11,91 [V] (-9,925 %) respectivamente. De esta manera, tanto en el tablero general de acometidas como en sus ocho circuitos, no se superaron los valores detallados en la Norma Técnica Colombiana 5001: ±10 % de la tensión de alimentación declarada.

3.2 Desbalance de tensión.

El máximo desbalance se registró en el circuito Parqueadero y bienestar con un 22,92 %, por el contrario, el mínimo fue de 0% debido a los momentos en los que no se presentaron consumos de energía eléctrica; de esta manera el desfase de tensión fue de 120°. Pese a que el mayor valor del percentil 99 se presentó en el tablero general de acometidas con un 0,72 %, se da cumplimiento a los valores de referencia expuestos en la NTC 5001.

3.3 Flicker.

Los percentiles 95 de la máxima y mínima severidad de corta duración se presentaron en las fases C del circuito Aire acondicionado y B de Parqueadero y bienestar con valores de 0,319 y 0,221 [p.u.] respectivamente. Adicionalmente, los percentiles 95 de la máxima y mínima severidad de larga duración se presentaron en las fases A de los circuitos Parqueadero y bienestar y Microbiología con valores de 0,927 y 0,251 [p.u.] respectivamente. En consecuencia, todos los circuitos cumplen con los valores estipulados en la Norma Técnica Colombiana 5001.

3.4 Interrupciones de larga duración.

La menor interrupción de larga duración fue de 4 minutos y 40 segundos; por otra parte, la mayor interrupción fue de más de 2 horas, 24 minutos y 38 segundos; pese a la energía suministrada por la UPS, la batería del analizador se agotó y no fue posible continuar con el registro de datos.

3.5 Armónicos de tensión.

Los valores máximo y mínimo de distorsión armónica total de tensión se presentaron en las fases B del circuito UPS y A de audiovisuales con 13,61 y 0,93 % respectivamente. Adicionalmente, el valor máximo del percentil 95 de distorsión armónica total de tensión se registró en las fases A tanto del tablero general de acometidas como del circuito Natura con un 2,53%. La máxima distorsión armónica individual de tensión se presentó en la Fase A del tablero general de acometidas con un 2,42% en su quinto armónico. De esta manera los valores del percentil 95 de THD y Dv cumplen con los valores recomendados en las normas NTC 5001 e IEEE 1159.


41

Sección Monografía

Perturbaciones e índices evaluados

Resultados

3.6 Armónicos de corriente.

La máxima distorsión total de demanda fue registrada en la fase C del circuito aire acondicionado con un 25,954 %, no obstante, en la mayoría de los circuitos la mínima distorsión total de demanda fue de 0% a excepción de la fase B del tablero general de acometidas con un 0,796 %. El mayor valor del percentil 95 de distorsión total de demanda evidencia que el circuito UPS es el único que no cumple con lo recomendado en la NTC 5001. Adicionalmente, el mayor valor del percentil 95 de la distorsión armónica individual de corriente se presentó en el armónico 3 de la fase B del circuito UPS con 91,86%. Infortunadamente, en todos los circuitos, incluyendo el tablero general de acometidas, no cumplen con los valores de distorsión armónica individual de corriente detallados en la Norma Técnica Colombiana 5001.

3.7 Variaciones de frecuencia.

Los valores máximo y mínimo del 100% de los datos en variaciones de frecuencia se presentaron en el circuito Aire acondicionado con 60,191 y 59,576 [Hz] respectivamente. Por su parte, los valores máximos y mínimos del 95 % de los registros fueron 60,038 y 60,033 [Hz] respectivamente cumpliendo así con lo expuesto en la NTC 5001.

3.8 Desbalance en corriente.

A excepción del tablero UPS con un valor de 8,67 %, en todos los circuitos, incluido el tablero general de acometidas, el percentil 95 del desbalance de corriente no cumple con los valores referenciados en la NTC 5001.

3.9 Factor de potencia.

Salvo los circuitos Aire acondicionado, Audiovisuales y Herbario, los demás tableros están en entre 0,9 y 1 para el 95 % de los registros del factor de potencia.

En cuanto a las medidas correctivas es importante precisar, como se expuso en el marco teórico, que la distorsión armónica en señales de corriente se origina por fenómenos transitorios especialmente en equipos con dispositivos electrónicos como los identificados en la Facultad:

• Sistema de alimentación ininterrumpida - UPS.

• Computadores.

• Alumbrado en zonas comunes con lámpara de balasto electrónico.

• Equipos electrónicos usados en las áreas de microbiología y de servicios públicos.


42

Las distorsiones armónicas generadas por estos dispositivos se ven reflejadas en el gran consumo de potencia reactiva y por lo tanto en un bajo factor de potencia. Adicionalmente y con el fin de disminuir el alto contenido armónico en las señales de corriente en los circuitos del tablero general de acometidas, se evidencia la necesidad de la implementación de un filtro: activo o pasivo. Los filtros pasivos atenúan una banda de frecuencias o se ajustan a la frecuencia que debe eliminarse; su implementación solo es eficaz para una instalación específica en donde se utilicen cargas constantes por lo que son difíciles de implementar en las instalaciones ya existentes. Por otra parte, los filtros activos cancelan los armónicos inyectando corrientes armónicas exactamente donde surgen, en tiempo real midiendo la corriente armónica e inyectando una corriente igual en sentido contrario (Schneider Electric Industries SA, 2015, p.13). [43] En consecuencia, se sugiere la implementación de un filtro activo; para dimensionarlo se calculará su capacidad, la cual está dada por la siguiente ecuación (Schneider Electric de Colombia S.A., s.f., pp.10-11): [44]

Ecuación 5: Capacidad requerida del filtro activo

𝐼𝐹𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 = √𝐼𝐻2 + 𝐼𝑅

2

[44]

• 𝐼𝐻: corriente efectiva armónica requerida [A].

• 𝐼𝑅: corriente efectiva reactiva requerida [A].

Con:

Ecuación 6: Corriente efectiva armónica requerida

𝐼𝐻 =𝐼𝑅𝑀𝑆

√1

𝑇𝐻𝐷𝑖2 + 1

[44]

• 𝐼𝑅𝑀𝑆: corriente eficaz de la carga [A].

• 𝑇𝐻𝐷𝑖2: distorsión armónica en corriente [A].

Ecuación 7: Corriente efectiva reactiva requerida

𝐼𝑅 =𝑄𝐶

√3 ∗ 𝑉𝐿−𝐿

[44]

• 𝑄𝐶: potencia reactiva máxima [VAR]

asumiendo un factor de potencia unitario.

• 𝑉𝐿−𝐿: Tensión de línea [A].

Al reemplazar los datos con los valores registrados en el tablero general de acometidas:


43

𝐼𝐹𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 =

√

(

454

√1

(24,72100 )

2 + 1

)

2

+ (64.400

√3 ∗ 208)2

= 209,3425 [𝐴]

De acuerdo con la potencia reactiva y con la capacidad anteriormente dimensionada, del catálogo AccuSine ® (Schneider Electric de Colombia S.A., s.f., pp.10-11) [44] se selecciona un filtro de corriente nominal de 300 [A]. Puesto que la corriente rms total disminuirá drásticamente ya que se eliminan las componentes adicionales que generan los armónicos también lo harán las pérdidas por calentamiento en conductores, devanados y núcleo del transformador asociado, consiguiendo importantes ahorros de energía. Adicionalmente la potencia reactiva también disminuirá logrando aumentar el factor de potencia. Debido a los desbalances en corriente, producto de la incorporación de nuevas cargas de forma desbalanceada al TGA, el filtro deberá ser conectado en paralelo al tablero general de acometidas (conexión serie para desbalances de tensión), sin embargo, aunque la implementación del filtro activo logra hacer un pequeño ajuste en el desbalance de corriente, para dar una solución que evidencie mejores resultados es obligatoria la reestructuración de los circuitos en las fases del TGA de tal manera que las corrientes nominales sean balaceadas. Finalmente y como se expuso en el capítulo 3.4, es necesario la implementación de un sistema de emergencia debido a las interrupciones presentadas por el operador de red y a las catástrofes naturales así la Facultad cuente con una planta eléctrica pero que está fuera de servicio y no cuenta con un espacio para ser instalada siguiendo la normatividad vigente.


44

4. SISTEMA INTEGRAL DE PROTECCIÓN CONTRA RAYOS La Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, conforme al levantamiento de las instalaciones eléctricas detalladas en el Anexo A, no cuenta con un sistema de protección externa - SPE como se muestra en la Imagen 6.

Imagen 6: Facultad sin Sistema de Protección Externa

Por lo anterior, se realizará el diseño del sistema integral de protección contra descargas - SIPRA teniendo en cuenta que la Norma Técnica Colombiana adapta los criterios, definiciones, parámetros y procedimientos establecidos por la Comisión Electrotécnica Internacional para el diseño de un sistema integral de protección contra descargas atmosféricas como se resume a continuación:

Cuadro 5: Normas utilizadas en el diseño integral SIPRA NTC IEC Contenido

4552 - 1 62305 - 1 Principios generales.

4552 - 2 62305 - 2 Evaluación de riesgo.

4552 - 3 62305 - 3 Daño físico a estructuras y riesgo humano.

En principio, se evaluará la necesidad de la protección conforme al procedimiento descrito en la IEC 62305 - 2 y mostrado en la Imagen 7; como primer paso y para nuestro caso, la facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital, compuesta por las edificaciones detalladas en la Imagen 8, es la estructura por proteger. Es importante resaltar que los planos arquitectónicos con los cuales se realizaron los diseños fueron suministrados por la Oficina Asesora de Planeación y Control de la Universidad Distrital.


45

Imagen 7: Procedimiento para decidir la protección

IEC, IEC 62305 - 2: Evaluación del riesgo. Sección 5.5: Procedimiento para evaluar la necesidad de protección. [45]

Imagen 8: Planta general de la Facultad de Medio Ambiente

Planos arquitectónicos suministrados por la Oficina Asesora de Planeación y Control de la Universidad Distrital.


46

En cuanto a la identificación de los tipos de pérdidas y del riesgo tolerable - RT, se utilizará inicialmente el programa IEC Risk Assessment Calculator estableciendo los parámetros de diseño indicados en las normas y aplicados a las edificaciones. En primera instancia y como se exhibe en la Imagen 9, el programa solicita las siguientes dimensiones de la estructura:

• Longitud de la estructura.

• Ancho de la estructura.

• Altura de la estructura medida desde el suelo.

• Altura de la protuberancia más alta del techo medida desde el suelo.

Imagen 9: Dimensiones de la estructura

De esta manera, el programa calcula el área equivalente de la estructura, no obstante, tendremos en cuenta lo definido por las normas para el área efectiva puesto que la Facultad no tiene una forma rectangular. 4.1. Área efectiva de la estructura El área efectiva - Ad (o área de captación según IEC) se define por la intersección entre la superficie del terreno y una línea con pendiente 1/3, la cual pasa por la parte superior de las partes de la estructura y rotando alrededor de esta como se muestra en las Imágenes 10 y 11. [46] En la imagen 12 se definen las Áreas Ad, Am, Ai y Al, las cuales son detalladas en el Cuadro 6.


47

Imagen 10: Área efectiva de la estructura - Ad

ICONTEC, NTC 4552-2: Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Sección 6.5.1: Evaluación del promedio anual de descargas sobre la estructura. Obtenido de http://ww.icontec.org [46]

Imagen 11: Determinación del Ad

ICONTEC, NTC 4552-2: Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Sección 6.5.1: Evaluación del promedio anual de descargas sobre la estructura. Obtenido de http://ww.icontec.org [46]

Cuadro 6: Definición de áreas

Área Definición Ad Área efectiva para descargas directas en estructura aislada; definida entre la

frontera de la estructura y una línea localizada a tres (3) veces la altura de la misma.

Am Área de influencia para descargas cercanas a la estructura definida entre la frontera de la estructura y una línea localizada a 250 m del perímetro de la estructura.

Al Área efectiva para descargas en la acometida de servicio.

Ai Área efectiva para descargas próximas a la acometida del servicio.

ICONTEC, NTC 4552-2: Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Basado en lo expuesto en la Sección 6.5: Evaluación del número anual de eventos peligrosos. Obtenido de http://ww.icontec.org [46]


48

Imagen 12: Definiciones de áreas

ICONTEC, NTC 4552-2: Protección contra descargas eléctricas atmosféricas. Sección 6.5.2: Evaluación del promedio anual de descargas sobre estructuras adyacentes. Obtenido de http://ww.icontec.org [46]

Con lo expuesto anteriormente, se evaluará el área efectiva en el edificio de aulas o Natura de la Facultad debido a que allí se concentran la mayoría de la Comunidad Estudiantil. 4.2. Proyección de las superficies de captación en la Facultad Gracias a los cortes de los planos arquitectónicos suministrados, se acotaron los sectores de la estructura en los cuales había cambios de altura como se muestra en la Imagen 13, procedimiento que también fue realizado en los restantes cortes del edificio; de esta manera, la proyección del área efectiva a través de tres (3) veces la altura de la estructura es la detallada en la Imagen 14.

Imagen 13: Fachada occidental de la Facultad


49

Imagen 14: Proyección de la superficie de captación

El área efectiva para descargas directas en estructura aislada es la mostrada a continuación:

Imagen 15: Superficie de captación para el edificio Natura

Finalmente, el área efectiva, que salvo en el laboratorio de suelos cubre todas las edificaciones y sectores de la Facultad, como el área de influencia para descargas cercanas a la estructura son las detalladas en la Imagen 16. Es importante mencionar que los planos eléctricos están disponibles en el Anexo D.


50

Imagen 16: Ad y Am para el edificio Natura

--: área efectiva para descargas directas en estructura aislada – Ad = 11.766 m2.

--: área de influencia para descargas cercanas a la estructura – Am = 190.496 m2.

4.3. Análisis del riesgo Una vez se cuenta con el valor del área efectiva (11.766 m2), se procede a ingresar en el programa IEC IEC Risk Assessment Calculator en la sección de dimensiones de la estructura (Structure’s Dimensions) números tales que, al momento del cálculo del área equivalente su valor sea aproximado al valor de la superficie de captación. Sin embargo, para el caso de la Facultad se asignó un +10% de incertidumbre (12.941 m2) respetando las distancias verdaderas de longitud y altura de la protuberancia más alta del techo de la estructura puesto que son los valores que no varían en la forma de la estructura.

Imagen 17: Área efectiva equivalente


51

Los demás datos que deben ser ingresados en el programa IEC Risk Assessment Calculator Version 3.0.3 son mostrados y explicados a continuación: Tabla 23: Características de la estructura

Dato solicitado Significado Valor asignado Explicación

Risk of fire or physical damage

Factor de riesgo al fuego – Rf.

Low: 0,001 Bajo uso de material combustible puesto que la planta eléctrica está fuera de servicio.

Structure Screening Effectiveness

Eficacia del apantallamiento según el tipo de estructura externa – Ks1.

Average: 0,2 Promedio: la estructura cuenta con columnas de concreto reforzado.

Internal wiring type

Eficacia del apantallamiento de acuerdo con el cableado interno - Ks3.

Screened: 0,1 Los cables eléctricos están aislados o van por tuberías metálicas.

Imagen 18: Características de la estructura

Tabla 24: Influencias medioambientales


Location relative to surroundings

Factor de ubicación circundante - Cd.

Lower than: 0,25 El edificio de aulas se encuentra rodeado de estructuras más pequeñas

Location density (service line density)

Ubicación de la línea de distribución - Ce.

Urban: 0,0 La estructura está muy cercana a un nodo de distribución.

Number thunderdays Densidad de descargas equivalentes anuales- Td.

4,0 flashes / km2

Valor de la densidad promedio de descargas a tierra - DDT en los cerros orientales de la ciudad de Bogotá. 4 Por la ubicación de la Facultad, no se contempla el promedio expuesto en la Tabla A.6. del Anexo 5 de la NTC 4552 -1.

Imagen 19: Influencias medioambientales

4 Calculado a partir de los niveles ceráuneos mostrados en la Imagen 3 del Capítulo 3. (Torres-Sánchez, Horacio, 2002, p.122). [47]


52

Tabla 25: Líneas conductoras de servicios


Type of service to the structure

Tipo de línea de alimentación - PL.

Overhead cable: 1,0 La red de MT ingresa a la subestación mediante cables aéreos.

Type of external cable Tipo de cableado de alimentación externo - PLD0.

Unscreened: 1,0 Los cables de la red de media tensión son desnudos y solo una pequeña longitud ingresa por tuberías.

Presence or MV / LV transformer

Factor de presencia de un transformador - Ct.

Transformer: 0,2 En la subestación existe un transformador de 300 [kVA].

Number of conductive services - Other

overhead services

Número de otros servicios eléctricos aéreos - Noh.

1 Existe acometida de telecomunicaciones.

Type of external cable - Other overhead

services.

Tipo de cableado de los otros servicios eléctricos aéreas - PLD1.

Unscreened: 1,0 La acometida de telecomunicaciones es aérea y está aislada.

Number of conductive services - Other

underground services

Número de otros servicios eléctricos subterráneos - Nug.

0 Ningún otro servicio eléctrico ingresa a la Facultad por cables subterráneos.

Type of external cable- Other underground

services

Tipo de cableado de los otros servicios subterráneos – PLD2.

Unscreened Por dar un valor de 0, no modifica los resultados

Imagen 20: Líneas conductoras de servicios

Tabla 26: Medidas de protección


LPS type

Eficiencia del sistema de protección contra descargas atmosféricas en la estructura - E.

No protection: 0% La Facultad no cuenta con un sistema de protección contra descargas atmosféricas.

Fire protection level Factor de reducción del fuego en la construcción – r.

Manual systems: 0,5

La facultad no cuenta con un sistema automático de detección contra incendios, no obstante, hay extintores y señalización de emergencia.

Surge protection Factor de protección contra sobretensiones - SP.

No protection: 0

En los distintos tableros de la Facultad no hay instalados dispositivos de protección contra sobretensiones – DPS.


53

Imagen 21: Medidas de protección

Tabla 27: Categoría de pérdidas


Special hazards to life

Factor creciente para la cantidad relativa de daños causados por peligros especiales - h1.

High panic level: 10 La Facultad cuenta con más de 1.000 personas. 5

Life loss due to fire Pérdida de vidas humanas debido al fuego - Lf1.

Commercial, schools, etc.: 0,05

Sector educación.

Life loss due to overvoltages

Pérdida de vidas humanas debido a sobretensiones - Lo1.

No safety critical systems: 0

La Facultad no cuenta con ascensores ni con equipos críticos para la vida (utilizados en hospitales).

Services lost due to fire Pérdida de servicios esenciales debido al fuego - Lf2.

No service exist: 0 La Facultad no suministra ningún servicio público como acueducto o gas.

Services lost due to overvoltages:

Pérdida de servicios esenciales debido a sobretensiones - Lo2.

No service exist: 0 La Facultad no suministra ningún servicio público.

Cultural heritage lost due to fire

Pérdida del patrimonio cultural debido al fuego - Lf3.

No heritage value: 0 No hay artículos de irremplazable valor.

Special hazards to economics:

Factor creciente para situaciones donde existe peligro ambiental - h4.

No special hazard: 0 En la Facultad no hay contaminación con el entorno.

Economic loss due to fire

Pérdidas económicas debido al fuego - Lf4.

Office, school: 0,2 Sector educación.

Economic loss due to overvoltage:

Pérdidas económicas debido a sobretensiones - Lo4,

Museum, school: 0,001 Sector educación.

Step/touch potential loss factor:

Pérdidas económicas debido a tensiones de paso y contacto - Lt4.

No shock risk: 0 La Facultad no cuenta con ganado u otra especie bovina.

Tolerable risk of economic loss

Pérdidas económicas aceptables por año - Rt4.

1 in 1.000 yrs No hay un valor establecido por el propietario, de no conocerse este es el valor predeterminado.

La imagen de los datos asignados en el programa IEC para la categoría de pérdidas son mostrados en la Imagen 22. Finalmente, los resultados de la evaluación del riesgo tolerable son mostrados en la Imagen 23.

5 Según el informe de avance sobre el plan indicativo de gestión realizado por la Oficina Asesora de Planeación y Control de la Universidad Distrital, la Facultad de Medio Ambiente cuenta con 5.871 estudiantes. (Universidad Distrital, 2013, p.10) [48]


54

Imagen 22: Categoría de pérdidas

Imagen 23: Riesgos calculados

De la imagen anterior se observa que R1 = 3,79 ∗ 10−6y R2 = R3 =0; estos valores deben ser comparados con los típicos de riesgo tolerable - RT indicados en la siguiente tabla:

Tabla 28: Valores típicos del riesgo tolerable

Ti-po de pérdidas RT (y-1)

Pérdida de vida humana o daños permanentes 10-5

Pérdida de servicio público 10-3

Pérdida de patrimonio cultural 10-3

IEC, IEC 62305 - 2: Evaluación del riesgo. Sección 5.4: Riesgo tolerable - RT. [45]


55

De acuerdo con los resultados calculados en los cuales R1,2,3 < RT y al procedimiento descrito en la Imagen 7, se concluiría que en el edificio de aulas no sería necesaria la protección contra descargas atmosféricas; sin embargo, es necesario advertir que este programa no contempla algunas variables importantes como la longitud y la altura de la acometida que alimenta la subestación de la estructura ni tampoco indica las medidas necesarias para reducir el riesgo tolerable - RT, por lo que gracias al macro de Excel suministrado por el Grupo de Investigación en Protecciones Eléctricas de la Universidad Distrital - GIPUD, se procederá a identificar la magnitud del riesgo tolerable en los distintos tipos de pérdida así como las medidas que permitan su mitigación. La información necesaria es la explicada en el anterior procedimiento y expuesta a continuación:

Imagen 24: Dimensiones de la estructura

Imagen 25: Entorno de la estructura

Imagen 26: Características de la estructura


56

Imagen 27: Instalación interna de la estructura

Imagen 28: Sistema de protección externo - SPE

Imagen 29: Sistema de protección interno - SPI

Los datos ingresados para las acometidas eléctrica y de telecomunicaciones son detallados en las Imágenes 30 y 31, por otra parte, no se ingresa más información pues no existen acometidas de televisión ni otras de tipo eléctrico; finalmente los resultados calculados se exponen en la Imagen 32, en la cual, se evidencia que el riesgo tolerable supera los valores expuestos para la estructura y la acometida de servicios de la Tabla 28, puesto qué:

• R1 = 1,93*10-5 > 1,00*10-5 .

• R’1 = 1,15*10-5 > 1,00*10-5 .


57

Imagen 30: Acometida eléctrica de la estructura

Imagen 31: Acometida de telecomunicaciones de la estructura

Con el objetivo de llevar el Riesgo Tolerable - RT a la magnitud estipulada en la NTC 4552, se deben contemplar las siguientes recomendaciones:

1. Implementar un sistema de protección externo NPR IV.

2. Implementar un sistema coordenado de protección III o IV instalando DPS en las acometidas de potencia.


58

Imagen 32: Nuevo análisis de riesgo calculado

De esta manera, al incluir estas recomendaciones, los resultados son los siguientes:

Imagen 33: Riesgo calculado con recomendaciones

4.4. Sistema de protección externo - SPE Como se expuso anteriormente, implementando un sistema de protección externo NPR IV se disminuirá el nivel de riesgo, por lo tanto, se diseñará sobre el edificio de aulas o Natura el sistema de protección externo teniendo en cuenta lo expuesto en el Anexo E de la Norma Técnica Colombiana 4552-3: “Guía para el diseño, construcción, mantenimiento e inspección de sistemas de protección contra rayos”, y dada la complejidad de la estructura, se utilizará el método de la esfera rodante con un radio de 55 [m] de acuerdo con los valores detallados en la Tabla 29 (ICONTEC, 2008, p.7). [49]


59

Tabla 29: Valores máximos del radio de la esfera rodante Nivel de protección Radio de la esfera (rsc) [m]

Nivel I 35

Nivel II 40

Nivel III 50

Nivel IV 55

ICONTEC, NTC 4552 - 3: Daños físicos a estructuras y amenazas a la vida. Sección 5.2: Sistema de captación. [49]

La metodología de la esfera rodante sobre los planos arquitectónicos de la Facultad consistió en ubicar las puntas captadoras, en los sectores de mayor incidencia de rayos y sin circulación de personal, teniendo como referencia la fotografía detallada en la Imagen 34 y la proyección, de manera similar a la del área efectiva, de la cubierta con los cortes arquitectónicos. Debido a que la altura de la Universidad no supera los 55 [m] no se contemplaron puntas en los costados.

Imagen 34: Vista aérea de la Facultad

Universidad Distrital. Obtenido de https://www.udistrital.edu.co [51] (Fecha de actualización: septiembre de 2017)

En cuanto al sistema de puesta a tierra - SPT, se diseñará con la configuración tipo A como se expone a continuación: (ICONTEC, 2008, p.16): [18]

• Las bajantes serán distribuidas simétricamente alrededor del edificio Natura, ubicadas en la parte exterior y distanciadas entre sí cada 20 m. Lo anterior, por contemplar el diseñó con un nivel de protección IV.

• Los electrodos verticales instalados fuera del edificio Natura, cuya longitud es aproximadamente 2,5 [m] 6, estarán conectados a cada bajante.

6 Longitud aproximada calculada a partir de lo mostrado en la Figura 6 de la NTC 4552-3: “Longitud mínima ɭ1

de cada electrodo de acuerdo con la clase del NPR”. (ICONTEC, 2008, p.12) [18]


60

De esta manera, el Sistema de Protección Externo - SPE y su respectivo sistema

de puesta a tierra, será equipotencializado al SPT existente de la Facultad por medio

de bajantes y puntas de captación con las siguientes características:

• Puntas captadoras de aluminio de altura de 80 [cm] interconectadas con alambrón de aluminio de ø8 mm, el cual, es soportado en aisladores sobre la cubierta y partes de la fachada del edificio de aulas de la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales. 7

• Base para puntas captadoras en aluminio aleado con tratamientos térmicos y maquinados, incluyendo mordaza para alambrón de aluminio de ø8 [mm] (ICONTEC, 2008, p.12). [50]

• Sistema de protección externo conectado al sistema de puesta a tierra existente mediante conductor 1/0 AWG Cu desnudo que hace la transición con las bajantes mediante grapa bimetálica (ICONTEC, 2008, p.12). [50]

En consecuencia, en la Imagen 39, se detalla una parte del diseño de protección externa; adicionalmente y con el objetivo de corroborar que la esfera no impacte contra ninguna parte de la estructura, en las Imágenes 35, 36, 37 y 38 se muestran los cortes de las fachadas con la ubicación de las puntas captadoras. El diseño completo está disponible en el Anexo D.

Imagen 35: Fachada occidental

7 Material sugerido en la Tabla 5 de la NTC 4552-3: “Material, configuración y mínima área de la sección transversal para cables o varillas del sistema de captación y los conductores bajantes”. (ICONTEC, 2008, p.12) [50]


61

Imagen 36: Corte CC’ - Fachada norte

Imagen 37: Corte BB’ - Fachada oriental

Imagen 38: Corte AA’ - Fachada sur


62

Imagen 39: Diseño del SPE en la Facultad

Finalmente, gracias a los diseños del SPE y Ad, se concluye que el edificio de aulas o natura está protegido contra descargas directas de origen atmosférico; en cuanto al edificio administrativo y los laboratorios de suelos y biología, no es necesario medidas de protección como se expone en el Anexo E. 4.5. Apantallamiento en líneas de transmisión El apantallamiento de las redes eléctricas consiste en la protección contra descargas atmosféricas. El cable de guarda es uno de los métodos y es utilizado en redes eléctricas de media tensión, adicionalmente, se encuentra conectado a tierra y se realiza mediante dos conductores, asimétricos o simétricos, los cuales no representan una diferencia importante en la protección contra sobretensiones como se muestra a continuación (Pérez Alexandra, 2006, C5.4): [52]


63

Imagen 40: Disposición del cable de guarda

Alexandra Pérez, Curso virtual de redes eléctricas. Capítulo 5.4: Apantallamiento. Obtenido de: http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/redeselectricas [52]

La Facultad de Medio Ambiente y Recurso Naturales de la Universidad Distrital está debajo de la línea de alta tensión de 230 [kV] proveniente de la subestación eléctrica el Circo 8 como se detalla en la Imagen 41. Pese a que en la valoración del riesgo este detalle no fue tenido en cuenta, se concluye que la Facultad está protegida contra descargas atmosféricas gracias al cable de guarda de la línea de alta tensión que está por encima del laboratorio de suelos y la portería de bienestar.

Imagen 41: Línea de alta tensión de 230 [kV]

8 Ubicación detallada en el mapa del sistema de transmisión de energía eléctrica en Colombia. (UPME, 2013) [53]


64

4.6. Sistema de protección interna - SPI La Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital tampoco cuenta con un sistema de protección interno - SPI, razón por la cual se dimensionarán los dispositivos de protección contra sobretensiones - DPS que deben ser instalados en los tableros de distribución. Gracias a la nueva evaluación de riesgo, es necesario diseñar un sistema coordinado de protección III o IV; adicionalmente, la Facultad cuenta con equipos de laboratorio, computadores y demás recursos que la Universidad pone a disposición de la comunidad universitaria para la realización de prácticas académicas, los cuales, deben ser protegidos ya sea de sobretensiones propias de la red, perturbaciones eléctricas de otros equipos de conmutación, encendido de equipos reactivos o capacitivos o de impactos de rayos en sus inmediaciones. Gracias al diagrama unifilar, la ubicación de los tableros disponibles en el Anexo D; y al registro de los valores de tensión y corriente suministrados por el analizador de calidad, se proyecta el grado de protección conforme a lo establecido en el Artículo 20.14 del Reglamento Eléctrico de Instalaciones Eléctricas - RETIE y en especial a lo expuesto por la Norma Técnica Colombiana 4552 - 1 respecto al nivel básico de tensión al impulso - BIL para tensiones de 120 / 208 [V] 9:

• Contadores: 4 [kV].

• Tableros, interruptores, cables, etc.: [2,5 kV].

• Electrodomésticos, herramientas portátiles: 1,5 [kV].

• Equipos electrónicos: 0,8 [Kv]. Adicionalmente, teniendo en cuenta las diferentes formas de onda:

Tabla 30: Forma de ondas Onda Tipo DPS Explicación

1,2 / 50 - Forma de onda estándar de sobretensión generada en redes la cual se suma a la tensión de la red.

8 / 20 2 Forma de onda de corriente que fluye a través de los equipos cuando están bajo los efectos de una sobretensión (energía baja).

10 /350 1

Forma de onda de corriente que fluye a través de los equipos cuando están bajo los efectos de una sobretensión producida por la descarga directa de un rayo.

ABB, Protección contra Sobretensiones. Terminología de las características eléctricas. Obtenido de: https://library.e.abb.com [55]

9 Tomado de la Tabla E.3. del Anexo E de la Norma Técnica Colombiana 4552 -1: Tensión al impulso que debe soportar los equipos. (ICONTEC, 2008, p.64) [54]


65

E identificadas las zonas de protección contra rayos - ZPR, la selección de una protección coordinada de DPS es la siguiente:

Tabla 31: Protección coordinada de DPS

Tablero Forma de Onda [µs]

Clase BIL [kV]

0. TGA 10 /350 I 2,5

1. Aire acondicionado 8 / 20 I + II 1,5

2. Audiovisuales 8 / 20 I + II 1,5

3. Auditorio y salas de sistemas 8 / 20 I + II 1,5

4. Herbario 8 / 20 I + II 1,5

5. Microbiología 8 / 20 I + II 1,5

6. Natura 8 / 20 I + II 1,5

7. Parqueadero y bienestar 8 / 20 I + II 1,5

8. UPS 8 / 20 III 0,8

De esta manera, el diagrama unifilar de los principales tableros contemplando el sistema de protección interno es el siguiente:

Imagen 42: Diagrama unifilar

El diagrama unifilar completo está disponible en los planos eléctricos del Anexo D.


66

5. PROPUESTA ECONÓMICA Por último y de acuerdo con las soluciones planteadas en esta monografía, la siguiente es la propuesta económica que incluye las actividades necesarias, dirigidas por un ingeniero eléctrico, que permitirán mejorar las condiciones de funcionamiento de las instalaciones eléctricas de la Facultad en un tiempo de máximo dos meses: Tabla 32: Propuesta económica

Ítem Descripción Un. Cant. Pr. Un. [$] Costo [$]

1. Levantamiento de planos

1 Suministro e instalación de un barraje para neutro adicional al existente.

un 2 391.726 783.452

2 Suministro e instalación de barraje para tierra adicional al existente.

un 2 248.441 496.882

3 Identificación de fases en los tableros de distribución. gl 4 61.399 245.596

4 Suministro e instalación de la placa característica del tablero.

un 5 175.791 878.955

5 Actualización de diagramas unifilares de los tableros de distribución.

gl 3 1.699.501 5.098.503

6 Retiro de elementos no apropiados en cuartos técnicos.

gl 3 107.726 323.178

7 Diseño de un sistema de ventilación para la subestación eléctrica de 300 [kVA].

gl 1 3.117.401 3.117.401

8 Suministro e instalación de bornas terminales para conductores existentes en tableros de distribución.

un 50 43.091 2.154.550

9 Suministro e instalación de interruptores en tableros principales.

un 16 8.377.770 8.377.770

10 Realizar mantenimiento de limpieza y pintura a tableros de distribución.

gl 1 676.901 676.901

2. Calidad de potencia

11 Suministro e instalación de un filtro activo 300 A. gl 1 10.362.741 10.362.741

12 Instalación Planta Eléctrica Emergente 162 [kVA] un 1 104.882.000 104.882.000

3. Protección contra descargas atmosféricas

13 Suministro e instalación de conductor de Aluminio sólido ø8mm.

ml 500 $10.213 $5.106.500

14 Punta captadora de Aluminio de ø 15.87 y altura 80 cm.

un 28 $154.486 $4.325.608

15 Aisladores ø 3.5 mm. un 216 $17.937 $3.874.392

16 Grapa derivación en T de acero inoxidable. un 8 $99.347 $794.776

17 Grapa T de acero inoxidable bimetálica. un 3 $61.212 $183.636

18 Suministro e instalación de conductor Cu desnudo # 1/0 AWG

ml 40 $59.770 $2.390.800

19 Conexión exotérmica varilla-cable #1/0 AWG. un 1 $42.718 $42.718

20 Suministro e instalación de varilla 5/8 x 2,40 Cu. un 10 $156.634 $1.566.340

21 Suministro e instalación de interruptores para protección de los DPS.

un 8 $156.686 $1.253.488

22 Suministro e instalación de DPS I-imp. 10/350 μs. un 1 1.859.581 1.859.581

23 Suministro e instalación de un DPS II I-imp. 8/20 μs, un 7 1.040.765 7.285.355

Costo directo de las instalaciones eléctricos

$166.081.123

Es importante precisar que los análisis unitarios, los cuales incluyen materiales, mano de obra, transporte, etc. de cada ítem están detallados en el Anexo F.


67

CONCLUSIONES

• Gracias al proceso de levantamiento de planos, se plantearon las soluciones necesarias a las principales problemáticas de las instalaciones eléctricas existentes de la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales: uso inadecuado de los cuartos eléctricos, circuitos de los principales tableros sin identificar, tableros sin reservas para cargas futuras y mal dimensionamiento de las acometidas conforme a la protección del interruptor; sobre este inconveniente es importante advertir que en caso de una falla, el sistema puede, probablemente, no tener la correcta coordinación de aislamiento debido a que el interruptor tiene mayor capacidad de corriente nominal en comparación con el calibre del cable instalado. Para el caso de la subestación se hace urgente construir y realizar las adaptaciones que mejoren la ventilación ya que existen objetos inflamables que adicionalmente impiden maniobras sobre las celdas de transformación, inconveniente que también está presente en los demás cuartos eléctricos y en los cuales se dificulta una pronta reacción debido a que las llaves para su ingreso no se encuentran identificadas ni ubicadas en un mismo sitio.

• En cuanto al diagnóstico de la calidad de potencia eléctrica, es importante resaltar que pese a que algunas perturbaciones no se presentaron en los diferentes registros y que aunque las variaciones de tensión, desbalance de tensión, distorsión armónica de tensión, flicker, armónicos de tensión y variaciones de tensión cumplen con lo establecido en la Norma técnica Colombiana; perturbaciones e índices como armónicos de corriente, desbalance de corriente y factor de potencia no están dentro de los rangos detallados en la NTC 5001. Al respecto, se evidenció que el incumplimiento obedece a los armónicos 3 y 5 de corriente del tablero general de acometidas, no obstante, se plantea la reestructuración de los circuitos de forma balanceada y la implementación de un filtro activo de 300 [A] el cual permitirá importantes ahorros energéticos y económicos con la eliminación de los componentes armónicos que actualmente ocasionan que solo se cuente con el 16,9 % de la capacidad nominal del transformador instalado en la Facultad. Adicionalmente y teniendo en cuenta el informe del levantamiento de planos y el registro de interrupciones de larga duración, es indispensable tener un sistema eléctrico emergente que cumpla con lo establecido en el RETIE, superior a los 150 [kVA] y que garantice el normal funcionamiento en la Facultad cuando se presenten fallas en el operador de red o catástrofes naturales.


68

• Finalmente, implementando un sistema de protección externo - SPE y gracias al apantallamiento del cable guarda de la línea de alta tensión y la cantidad de árboles que la rodean, la Facultad estará protegida contra las diferentes pérdidas ocasionadas por las descargas de origen atmosférico. Este análisis fue posible en el capítulo análisis de riesgo en el que se evidenció que el programa IEC Risk Assessment Calculator no tiene en cuenta variables importantes que influyen considerablemente al momento de implementar medidas de protección contra rayos. Adicionalmente y debido a las fallas en la red de distribución o al impacto de rayos en sus inmediaciones, se proyecta la capacidad de los dispositivos de protección contra sobretensiones que permitirán la protección de los equipos que la Universidad coloca a disposición de la comunidad académica. De esta manera y teniendo en cuenta las recomendaciones planteadas gracias a los análisis y diseños realizados con el fin del mejoramiento de las instalaciones eléctricas, se garantiza una alta confiabilidad de servicio de los sistemas eléctricos y el fortalecimiento al nivel de seguridad.


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RECOMENDACIONES

• Realizar el estudio de termografía al transformador de 300 [kVA] ubicado en la subestación de la Facultad debido a la temperatura ambiente de la subestación.

• En caso de que al implementar el filtro activo y distribuir balanceadamente todas las cargas de la Facultad, el factor de potencia no esté dentro de los rangos detallados en la NTC 5001, hacer el cálculo e instalación de un banco de condensadores.

• Solicitar el respectivo diagrama eléctrico en caso de realizar cualquier instalación, alteración o modificación eléctrica en la Facultad.

• Asignar una o más personas capacitadas para el mantenimiento eléctrico y la operación de la subestación de la Facultad.

• Realizar un nuevo levantamiento de planos y estudio de calidad de potencia, una vez sean implementadas todas las soluciones propuestas en esta monografía.

• Implementar el sistema de protección externo con los materiales sugeridos en la Norma Técnica Colombiana 4552-3, asimismo, realizar el mantenimiento conforme a lo descrito en el anexo E7: “Mantenimiento e inspección del SIPRA”.


70

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[18] ICONTEC. (26 de Noviembre de 2008). NTC 4552-3 - Protección contra descargas eléctricas

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atmosféricas. pp 22-26. Bogotá D.C. Obtenido de www.icontec.org [20] ICONTEC. (26 de Noviembre de 2008). NTC 4552-1 - Protección contra descargas eléctricas

atmosféricas. pp 19. Bogotá D.C. Obtenido de www.icontec.org [21] ICONTEC. (26 de Noviembre de 2008). NTC 4552-1 - Protección contra descargas eléctricas

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[34] ICONTEC. (28 de Mayo de 2008). NTC 5001 - Calidad de la potencia eléctrica. pp 49-50. Bogotá D.C. Obtenido de www.icontec.org

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74

ANEXO A: INFORME DE LEVANTAMIENTO DE PLANOS


75

ANEXO B: PROBLEMÁTICAS Y SOLUCIONES

Cuadro B.1: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en la subestación eléctrica

Problemática Solución

En el interior de la subestación se encuentra alojada la planta eléctrica emergente fuera de servicio en estado de deterioro.

Es de gran necesidad la instalación de la planta eléctrica ya que la Facultad cuenta con una, no obstante, no está instalada dentro de un sistema de emergencia.

Se encuentran materiales de construcción y también presenta suciedad y polvo dentro de la subestación

Se debe hacer un mantenimiento y limpieza con mayor frecuencia debido al estado de suciedad y no se debe permitir el almacenamiento de ningún objeto.

En esta subestación capsulada no se construyeron ductos ni ventanas que permitieran que la subestación estuviera lo suficientemente ventilada para mantener temperaturas óptimas de operación.

Se requiere construir y realizar adaptaciones como ventanas y ductos para su mejor ventilación.

Dentro de la subestación no se encuentra una buena iluminación para realizar trabajos en diferentes horas del día, además este espacio es demasiado oscuro y esto no permite realizar buenas maniobras de trabajo.

Se debe verificar el funcionamiento de las luminarias instaladas o en el mejor de los casos cambiarlas y realizar mantenimiento periódico de las mismas.

La cuarta celda donde se encuentra el transformador no posee acrílico de protección en su parte frontal, ya que con este permite protección en el momento que se ingrese a la celda del transformador.

Se recomienda la instalación del acrílico de protección en frente del transformador trifásico, dentro de la celda del transformador.

Cuadro B.2: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero general de acometidas


El tablero debe tener un barraje para conexión a neutro y tierra del alimentador con suficientes terminales de salida para los circuitos derivados.

Se recomienda la instalación de barrajes de neutro y tierra adicional para que cada circuito cuente terminales suficientes de conexión.

No todas las fases de los alimentadores de salida de los interruptores se encuentran identificados como se encuentra estipulado en el código de colores de la Tabla 6.5: “código de colores para conductores ca” del RETIE 2013.

Se recomienda la identificación de las fases de cada circuito de acuerdo con el código de colores según el nivel de tensión del RETIE.

El tablero no cuenta con una placa de características con la información básicas requerida por el RETIE capítulo 3 en la sección 20.23.1.4 ni con el respectico cuadro de circuitos y diagrama unifilar.

Se recomienda instalar la placa característica del tablero, el cual, deberá ser suministrado por el fabricante.

En el cuarto exclusivo donde se encuentra el tablero general de acometidas no dispone de iluminación para realizar trabajos en diferentes horas del día.

Se debe instalar las luminarias necesarias para obtener una iluminación adecuada en el tablero.

El tablero no posee acrílico de protección en su parte frontal ya que con este permite protección en el momento que se ingrese al mismo.

Se recomienda la instalación del acrílico de protección que resguarde los barrajes de las fases en el tablero.


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Cuadro B.3: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero audiovisuales




No existe el diagrama unifilar para la identificación de los circuitos existentes en el tablero.

Se recomienda la actualización de los diagramas unifilares de cada tablero.

En el cuarto exclusivo donde se instaló este tablero, se encuentra un orificio en el piso generando inseguridad y alta probabilidad de accidentes en el momento que se realicen actividades.

Se debe terminar o cubrir con concreto el orificio que se encuentra en el piso de este cuarto exclusivo.

Cuadro B.4: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero auditorio y sala de sistemas


El tablero debe tener un barraje para conexión a neutro y tierra del alimentador, con suficientes terminales de salida para los circuitos derivados.

Se recomienda la instalación de barrajes de neutro y tierra adicional para que cada circuito cuente con terminales suficientes de conexión.



El tablero no cuenta con una placa de características con la información básicas requerida por el RETIE capítulo 3 en la sección 20.23.1.4.

Se recomienda instalar la placa característica del tablero, el cual deberá ser suministrado por el fabricante.



El tablero no posee acrílico de protección en su parte frontal ya que con este permite protección en el momento que se ingrese al mismo.

Se recomienda la instalación del acrílico de protección que resguarde los barrajes de las fases en el tablero.

En el cuarto cerrado donde se instaló este tablero se encuentran funcionando dos UPS las cuales no permiten que las puertas del tablero se abran completamente.

Se debe mantener el frente del tablero libre de elementos que obstaculicen el ingreso al mismo.

Cuadro B.5: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero herbario



Se recomienda la identificación de las fases de cada circuito de acuerdo al código de colores según el nivel de tensión del RETIE.




77

Cuadro B.6: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero Microbiología






En el cuarto exclusivo donde se instaló este tablero se encuentra un orificio en el piso generando inseguridad y alta probabilidad de accidentes en el momento que se trabaje en él, ya que este laboratorio está en un segundo piso.

Se debe terminar o cubrir con concreto el orificio que se encuentra en el piso de este cuarto exclusivo.

Cuadro B.7: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero natura



Se recomienda la instalación de barrajes de neutro y tierra adicional, para que cada circuito posea terminales suficientes de conexión.







Cuadro B.8: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero parqueadero y bienestar



Se recomienda la instalación de barrajes de neutro y tierra adicional, para que cada circuito posea terminales suficientes de conexión.







No posee un sistema de fotocontrol para el encendido de las lámparas de alumbrado en las zonas comunes.

Se debe realizar una instalación del sistema de fotocontrol para el alumbrado en las zonas comunes.


78

Cuadro B.9: Soluciones planteadas a las problemáticas encontradas en el tablero UPS


El tablero no cuenta con una placa de características con la información básica requerida por el RETIE en la sección 20.23.1.4, ni con el respectivo cuadro de circuitos y diagrama unifilar.

Se recomienda instalar la placa característica del tablero solicitándola al fabricante.


79

ANEXO C: DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DE POTENCIA

Tabla C.1: Variaciones de tensión de estado estable

Tablero ΔV Fase A Fase B Fase C Resultado

0. TGA

Máximo 125,820 126,010 125,260 -

95% 125,648 125,833 125,098 Cumple NTC 5001

Mínimo 111,060 115,260 113,880 -


Máximo 125,880 126,040 125,630 -

95% 125,560 125,712 125,346 Cumple NTC 5001

Mínimo 119,290 120,280 119,300 -

2. Audiovisuales

Máximo 126,400 126,430 126,020 -

95% 126,100 126,095 125,675 Cumple NTC 5001

Mínimo 115,730 117,270 116,710 -


Máximo 125,530 126,070 125,270 -

95% 124,956 125,650 124,898 Cumple NTC 5001

Mínimo 114,580 109,070 116,080 -

4. Herbario

Máximo 127,730 127,760 127,300 -

95% 127,360 127,482 126,912 Cumple NTC 5001

Mínimo 116,100 117,210 116,960 -

5. Microbiología

Máximo 126,230 126,620 126,020 -

95% 125,878 125,944 125,440 Cumple NTC 5001

Mínimo 119,690 120,530 119,250 -

6. Natura

Máximo 125,770 125,960 125,280 -

95% 125,618 125,792 125,079 Cumple NTC 5001

Mínimo 111,550 115,470 115,980 -


Máximo 125,510 126,040 125,240 -

95% 124,936 125,608 124,886 Cumple NTC 5001

Mínimo 110,080 108,090 115,800 -

8. UPS

Máximo 127,070 127,300 127,160 -

95% 126,418 126,658 126,412 Cumple NTC 5001

Mínimo 119,120 109,290 108,660 -

Tabla C.2: Desbalance de tensión

Tablero Máximo [%] Percentil 95 Mínimo [%] Resultado

0. TGA 2,6 0,7 0,0 Cumple NTC 5001 1. Aire acondicionado 2,0 0,6 0,0 Cumple NTC 5001 2. Audiovisuales 1,9 0,6 0,0 Cumple NTC 5001 3. Auditorio y salas de sistemas 1,3 0,5 0,0 Cumple NTC 5001 4. Herbario 1,3 0,6 0,0 Cumple NTC 5001 5. Microbiología 2,7 0,6 0,0 Cumple NTC 5001 6. Natura 5,1 0,7 0,0 Cumple NTC 5001 7. Parqueadero y bienestar 22,9 0,5 0,0 Cumple NTC 5001 8. UPS 9,5 0,6 0,0 Cumple NTC 5001


80

Tabla C.3: Flicker

Tablero Flicker Fase A

[PU] Fase B

[PU] Fase C

[PU] Resultado

0. TGA Pst_95% 0,314 0,313 0,307 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,347 0,370 0,306 Cumple NTC 5001

1. Aire acondicionado Pst_95% 0,318 0,304 0,319 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,304 0,285 0,291 Cumple NTC 5001

2. Audiovisuales Pst_95% 0,266 0,265 0,269 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,254 0,262 0,280 Cumple NTC 5001


Pst_95% 0,231 0,221 0,258 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,905 0,692 0,789 Cumple NTC 5001

4. Herbario Pst_95% 0,301 0,285 0,291 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,279 0,253 0,277 Cumple NTC 5001

5. Microbiología Pst_95% 0,252 0,252 0,259 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,251 0,274 0,262 Cumple NTC 5001

6. Natura Pst_95% 0,315 0,315 0,306 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,344 0,469 0,354 Cumple NTC 5001


Pst_95% 0,228 0,221 0,255 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,927 0,698 0,834 Cumple NTC 5001

8. UPS Pst_95% 0,292 0,275 0,279 Cumple NTC 5001

Plt_95% 0,272 0,789 0,345 Cumple NTC 5001

Tabla C.4: Interrupciones de larga duración

Tablero Fecha Hora Duración L1N L2N L3N

0. TGA 23/11/2014 23:51:22.364 05m.15s - - X

24/11/2014 07:51:22.364 14m.31s - X -


24/04/2015 12:18:19.364 7m.56s - X -

24/04/2015 12:26:19.364 59m.17s - - X

24/04/2015 13:25:19.364 14m.52s X - -


3/12/2014 15:31:09.364 2h.24m.38s X X X

5/12/2014 17:35:54.364 12m.51s - X -

13/12/2014 18:53:58.364 4m.40s - - X

6. Natura 23/11/2014 23:51:22.364 5m.15s - - X

24/11/2014 07:51:22.364 14m.31s - X -


3/12/2014 15:31:09.364 2h.24m.38s X X X

5/12/2014 17:35:54.364 12m.51s - X -

13/12/2014 18:53:58.364 4m.40s - - X

8. UPS 24/03/2015 02:23:52.579 1h.34m.56s X X X


81

Tabla C.5: Distorsión armónica total de tensión

TABLERO THDv Fase A

[%] Fase B

[%] Fase C

[%] Resultado Resultado

0. TGA

Máximo 4,1 3,7 3,4 - -


Mínimo 1,4 1,3 1,4 - -


Máximo 2,4 2,4 2,3 - -


Mínimo 1,0 1,0 1,0 - -

2. Audiovisuales

Máximo 2,6 2,5 2,6 - -


Mínimo 0,9 1,0 1,0 - -


Máximo 4,5 3,7 6,4 - -


Mínimo 1,3 1,3 1,3 - -

4. Herbario

Máximo 4,0 3,9 4,5 - -


Mínimo 1,0 1,1 1,1 - -

5. Microbiología

Máximo 2,3 2,3 2,3 - -


Mínimo 0,9 1,0 1,0 - -

6. Natura

Máximo 4,1 3,7 3,4 - -


Mínimo 1,3 1,4 1,4 - -


Máximo 4,5 4,1 5,3 - -


Mínimo 1,3 1,4 1,3 - -

8. UPS

Máximo 4,1 13,6 4,3 - -


Mínimo 1,0 1,1 1,1 - -

Tabla C.6: Armónicos individuales de tensión del tablero aire acondicionado


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado






82

Tabla C.7: Armónicos individuales de tensión del tablero audiovisuales


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado





Tabla C.8: Armónicos individuales de tensión del tablero auditorio y sala de sistemas


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado






83

Tabla C.9: Armónicos individuales de tensión del tablero herbario


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado





Tabla C.10: Armónicos individuales de tensión del tablero microbiología


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado






84

Tabla C.11: Armónicos individuales de tensión del tablero natura


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado





Tabla C.12: Armónicos individuales de tensión del tablero parqueadero y bienestar


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado






85

Tabla C.13: Armónicos individuales de tensión del tablero UPS


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Resultado Resultado





Tabla C.14: Distorsión armónica total de corriente

TABLERO THDi Fase A

[%] Fase B

[%] Fase C

[%]

0. TGA

Máximo 24,720 16,260 14,850

95% 17,973 8,760 9,430

Mínimo 1,720 1,540 1,680


Máximo 327,670 92,630 327,670

95% 41,920 11,040 32,276

Mínimo 4,270 1,300 1,330

2. Audiovisuales

Máximo 88,490 164,230 150,950

95% 70,840 96,350 68,040

Mínimo 5,610 1,210 7,480


Máximo 187,950 64,430 74,530

95% 78,210 25,970 27,017

Mínimo 2,300 2,290 2,190

4. Herbario

Máximo 230,790 141,870 46,720

95% 14,119 70,119 14,680

Mínimo 1,170 1,550 1,350

5. Microbiología

Máximo 327,670 327,670 152,780

95% 23,610 27,000 24,330

Mínimo 4,950 5,340 3,420

6. Natura

Máximo 27,030 27,260 32,090

95% 16,330 14,170 17,280

Mínimo 1,920 1,940 1,760


Máximo 42,120 56,650 80,030

95% 28,195 36,625 24,040

Mínimo 2,960 4,780 2,090

8. UPS

Máximo 255,930 261,850 228,290

95% 71,400 96,760 62,620

Mínimo 11,460 20,940 13,510


86

Tabla C.15: Armónicos individuales de corriente del tablero aire acondicionado


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% - 5,080 7,495 3 No cumple NTC 5001

DvH03_95% - 9,9655 29,606 12 No cumple NTC 5001

DvH04_95% - 2,0000 3,580 3 No cumple NTC 5001

DvH05_95% - 5,5000 7,4755 12 Cumple NTC 5001

DvH06_95% - 1,3300 2,2055 3 Cumple NTC 5001

DvH07_95% - 1,5000 3,3200 12 Cumple NTC 5001

DvH08_95% - 0,9500 1,6600 3 Cumple NTC 5001

DvH09_95% - 1,2900 2,5955 12 Cumple NTC 5001

DvH10_95% - 0,7100 1,3300 3 Cumple NTC 5001

DvH11_95% - 0,7400 1,7300 5,5 Cumple NTC 5001

DvH12_95% - 0,6055 1,1000 1,375 Cumple NTC 5001

DvH13_95% - 0,5800 1,5200 5,5 Cumple NTC 5001

DvH14_95% - 0,5200 0,9500 1,375 Cumple NTC 5001

DvH15_95% - 0,6200 1,3600 5,5 Cumple NTC 5001

DvH16_95% - 0,4800 0,8300 1,375 Cumple NTC 5001

DvH17_95% - 0,4500 0,8800 5 Cumple NTC 5001

Tabla C.16: Armónicos individuales de corriente del tablero audiovisuales


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 9,530 12,320 8,140 3,000 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 67,496 91,340 63,576 12,000 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 2,530 4,640 5,880 3,000 No cumple NTC 5001

DvH05_95% 18,190 20,600 16,640 12,000 No cumple NTC 5001

DvH06_95% 2,250 4,810 2,8900 3,000 No cumple NTC 5001

DvH07_95% 8,630 7,6200 11,1700 12 Cumple NTC 5001

DvH08_95% 1,430 2,8100 2,1400 3 Cumple NTC 5001

DvH09_95% 6,480 5,0200 9,0800 12 Cumple NTC 5001

DvH10_95% 1,760 3,440 1,6600 3,000 No cumple NTC 5001

DvH11_95% 4,770 8,970 4,9300 5,500 No cumple NTC 5001

DvH12_95% 1,380 2,660 1,740 1,375 No cumple NTC 5001

DvH13_95% 4,720 4,8500 4,7700 5,5 Cumple NTC 5001

DvH14_95% 1,730 1,1800 1,8700 1,375 No cumple NTC 5001

DvH15_95% 3,790 6,820 3,5000 5,500 No cumple NTC 5001

DvH16_95% 1,030 2,910 1,5900 1,375 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 4,480 7,930 4,6200 5,000 No cumple NTC 5001


87

Tabla C.17: Armónicos individuales de corriente del tablero auditorio y sala de sistemas


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 11,7670 7,0300 6,2870 3 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 47,6400 13,8970 18,5500 12 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 5,3400 3,2100 2,8800 3 No cumple NTC 5001

DvH05_95% 14,5470 14,7000 10,4500 12 No cumple NTC 5001

DvH06_95% 3,5500 2,3100 1,4100 3 No cumple NTC 5001

DvH07_95% 9,0300 10,6800 11,3500 12 Cumple NTC 5001

DvH08_95% 2,7100 1,7100 1,0000 3 Cumple NTC 5001

DvH09_95% 8,2470 7,5180 8,3100 12 Cumple NTC 5001

DvH10_95% 2,2100 1,4000 0,8200 3 Cumple NTC 5001

DvH11_95% 7,1700 4,5700 8,6300 5,5 No cumple NTC 5001

DvH12_95% 3,9800 1,2600 0,6800 1,375 No cumple NTC 5001

DvH13_95% 5,0600 3,7500 3,4870 5,5 Cumple NTC 5001

DvH14_95% 1,8300 1,0000 0,6500 1,375 No cumple NTC 5001

DvH15_95% 3,4400 2,2600 4,1600 5,5 Cumple NTC 5001

DvH16_95% 1,5600 0,8400 0,5800 1,375 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 3,4370 1,8300 4,5600 5 Cumple NTC 5001

Tabla C.18: Armónicos individuales de corriente del tablero herbario


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 5,410 13,3100 5,1100 3 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 12,170 59,5700 11,5500 12 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 2,220 6,3000 1,8900 3 No cumple NTC 5001

DvH05_95% 5,608 37,7680 4,9790 12 No cumple NTC 5001

DvH06_95% 0,939 4,9000 1,1400 3 No cumple NTC 5001

DvH07_95% 3,589 21,4600 7,1100 12 No cumple NTC 5001

DvH08_95% 0,690 3,3300 0,9090 3 No cumple NTC 5001

DvH09_95% 2,270 12,8400 2,1690 12 No cumple NTC 5001

DvH10_95% 0,530 2,8500 0,7400 3 Cumple NTC 5001

DvH11_95% 2,170 9,4700 2,3300 5,5 No cumple NTC 5001

DvH12_95% 0,440 2,5600 0,6000 1,375 No cumple NTC 5001

DvH13_95% 1,790 7,7800 1,5890 5,5 No cumple NTC 5001

DvH14_95% 0,389 1,9700 0,5200 1,375 No cumple NTC 5001

DvH15_95% 1,420 6,9200 1,6600 5,5 No cumple NTC 5001

DvH16_95% 0,339 1,5800 0,4600 1,375 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 0,920 4,2200 1,7900 5 Cumple NTC 5001


88

Tabla C.19: Armónicos individuales de corriente del tablero microbiología


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 22,790 18,9360 7,2900 3 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 17,480 21,1230 23,3430 12 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 11,050 9,1930 3,3500 3 No cumple NTC 5001

DvH05_95% 9,083 9,6800 6,2800 12 Cumple NTC 5001

DvH06_95% 7,060 6,1200 2,2200 3 No cumple NTC 5001

DvH07_95% 6,130 5,9300 4,4100 12 Cumple NTC 5001

DvH08_95% 5,340 4,5300 1,6300 3 No cumple NTC 5001

DvH09_95% 4,810 5,0800 2,5200 12 Cumple NTC 5001

DvH10_95% 4,233 3,6400 1,3030 3 No cumple NTC 5001

DvH11_95% 3,943 3,7000 1,8500 5,5 Cumple NTC 5001

DvH12_95% 3,560 3,0500 1,1400 1,375 No cumple NTC 5001

DvH13_95% 3,330 3,0400 1,6500 5,5 Cumple NTC 5001

DvH14_95% 3,070 2,6000 0,9400 1,375 No cumple NTC 5001

DvH15_95% 2,850 2,8700 1,2700 5,5 Cumple NTC 5001

DvH16_95% 2,640 2,2800 0,8300 1,375 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 2,540 2,3330 0,8300 5 Cumple NTC 5001

Tabla C.20: Armónicos individuales de corriente del tablero natura


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 2,870 2,3430 2,2000 2 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 13,369 10,8730 12,3100 7 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 0,990 0,5600 0,6900 2 Cumple NTC 5001

DvH05_95% 5,760 6,7230 7,7600 7 No cumple NTC 5001

DvH06_95% 0,700 0,3800 0,4900 2 Cumple NTC 5001

DvH07_95% 2,360 2,4000 2,4830 7 Cumple NTC 5001

DvH08_95% 0,480 0,3600 0,4800 2 Cumple NTC 5001

DvH09_95% 0,930 1,2300 1,7530 7 Cumple NTC 5001

DvH10_95% 0,400 0,3400 0,4600 2 Cumple NTC 5001

DvH11_95% 1,760 2,7100 2,6100 3,5 Cumple NTC 5001

DvH12_95% 0,560 0,5300 0,6100 0,9 Cumple NTC 5001

DvH13_95% 2,270 2,3430 1,2000 3,5 Cumple NTC 5001

DvH14_95% 0,580 1,1200 1,4000 0,9 No cumple NTC 5001

DvH15_95% 1,960 2,2600 2,4000 3,5 Cumple NTC 5001

DvH16_95% 1,040 1,0800 1,0800 0,9 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 3,000 3,6000 5,2400 2,5 No cumple NTC 5001


89

Tabla C.21: Armónicos individuales de corriente del tablero parqueadero y bienestar


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 3,315 5,8900 7,0900 3 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 22,785 33,5850 15,5300 12 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 0,920 2,0700 3,1800 3 No cumple NTC 5001

DvH05_95% 9,535 10,5550 12,3000 12 No cumple NTC 5001

DvH06_95% 0,500 1,0100 1,2600 3 Cumple NTC 5001

DvH07_95% 5,290 5,1700 9,7300 12 Cumple NTC 5001

DvH08_95% 0,510 1,6400 2,0400 3 Cumple NTC 5001

DvH09_95% 3,960 5,0100 6,3350 12 Cumple NTC 5001

DvH10_95% 0,500 1,0100 1,3100 3 Cumple NTC 5001

DvH11_95% 5,570 5,0500 6,2000 5,5 No cumple NTC 5001

DvH12_95% 1,180 0,6900 0,9900 1,375 Cumple NTC 5001

DvH13_95% 7,810 4,0850 2,6200 5,5 No cumple NTC 5001

DvH14_95% 1,230 0,8100 0,6700 1,375 Cumple NTC 5001

DvH15_95% 3,610 1,8600 2,0400 5,5 Cumple NTC 5001

DvH16_95% 1,700 0,7600 1,0000 1,375 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 5,260 3,8900 2,7800 5 No cumple NTC 5001

Tabla C.22: Armónicos individuales de corriente del tablero UPS


Fase A [%]

Fase B [%]

Fase C [%]

Límite [%]

Resultado

DvH02_95% 4,510 14,2100 5,3800 3 No cumple NTC 5001

DvH03_95% 67,892 91,8600 58,4200 12 No cumple NTC 5001

DvH04_95% 1,940 4,7200 5,8100 3 No cumple NTC 5001

DvH05_95% 19,610 19,9700 21,3015 12 No cumple NTC 5001

DvH06_95% 1,440 4,9400 2,9200 3 No cumple NTC 5001

DvH07_95% 6,810 15,0200 7,8700 12 No cumple NTC 5001

DvH08_95% 1,550 3,0900 2,0315 3 No cumple NTC 5001

DvH09_95% 5,350 10,1700 5,7600 12 Cumple NTC 5001

DvH10_95% 1,470 3,4500 1,6900 3 No cumple NTC 5001

DvH11_95% 5,180 7,9400 4,5300 5,5 No cumple NTC 5001

DvH12_95% 1,520 2,9500 1,8000 1,375 No cumple NTC 5001

DvH13_95% 5,100 4,8800 4,4700 5,5 Cumple NTC 5001

DvH14_95% 1,720 1,7900 1,8700 1,375 No cumple NTC 5001

DvH15_95% 3,880 6,5800 3,5000 5,5 No cumple NTC 5001

DvH16_95% 1,500 2,9400 1,5400 1,375 No cumple NTC 5001

DvH17_95% 4,740 7,7800 4,2200 5 No cumple NTC 5001


90

Tabla C.23: Variaciones de frecuencia

TABLERO Máximo

[Hz] Percentil 95

[Hz] Percentil 100

[Hz] Mínimo

[Hz] Resultado

0. TGA 60,129 60,038 60,093 59,777 Cumple NTC 5001

1. Aire acondicionado 60,191 60,035 60,112 59,576 Cumple NTC 5001

2. Audiovisuales 60,152 60,034 60,138 59,792 Cumple NTC 5001

3. Auditorio y salas de sistemas 60,134 60,038 60,113 59,721 Cumple NTC 5001

4. Herbario 60,128 60,036 60,074 59,870 Cumple NTC 5001

5. Microbiología 60,146 60,033 60,118 59,769 Cumple NTC 5001

6. Natura 60,129 60,038 60,095 59,777 Cumple NTC 5001

7. Parqueadero y bienestar 60,134 60,037 60,115 59,720 Cumple NTC 5001

8. UPS 60,127 60,034 60,068 59,867 Cumple NTC 5001


91

ANEXO D: PLANOS ELÉCTRICOS


92

ANEXO E: ANÁLISIS DE RIESGO

Imagen E.1: RT edificio Administrativo

Imagen E.1: RT edificio Administrativo

Imagen E.2: RT laboratorios de suelos y biología

El edificio de laboratorio de suelos y el de biología tienen parecidas dimensiones.

Imagen E.3: RT laboratorios de suelos y biología

El edificio de laboratorio de suelos y el de biología tienen parecidas dimensiones, en cuanto a la longitud de la acometida, se escogió la mayor.


93

ANEXO F: ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS - APU Tabla F.1: Suministro e instalación de un barraje para neutro adicional al existente

I.- CANTIDAD DE MATERIALES

Descripción Unidad Precio

unitario Cantidad Valor unitario

Barraje para conexión de tierra 1/ 4” x 2” x 12”

un $ 289.112 1,00 $ 289.112

Ayudante de electricidad hr $ 6.000 8,00 $ 48.000

Impresión de etiquetas

Subtotal material $ 337.112

II. - HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

Descripción Porcentaje Valor unitario

Herramientas y equipos 2% $ 6.742

Transporte 1% $ 3.371

Desperdicio $ 4.501 $ -

Subtotal herramienta y equipos

$ 14.614

III.- MANO DE OBRA

Descripción Tarifa / Hora Tarifa/día Rend. Valor Unitario

Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,00 $ 40.000 $ -

Subtotal mano de obra:

$ 40.000

TOTAL $ 391.726

Tabla F.2: Suministro e instalación de barraje para tierra adicional al existente




TMGB 4" x 1/4"x12" + aisladores un $ 150.000 1,00 $ 150.000

Ayudante de electricidad hr $ 6.000 8,00 $ 48.000

Impresión de etiquetas.








$ 10.441

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,00 $ 40.000 $ -


$ 40.000

TOTAL $ 248.441


94

Tabla F.3: Identificación de fases en los tableros de distribución I.- CANTIDAD DE MATERIALES



Funda termoencogible 12 AWG ml 900,000 2,00 $ 1.800

Funda termoencogible 8 - 10 AWG ml 1150,000 2,00 $ 2.300

Funda termoencogible 4 - 6 AWG ml 1300,000 2,00 $ 2.600

Funda termoencogible 2 AWG ml 1550,000 2,00 $ 3.100

Funda termoencogible 1/0 AWG ml 2300,000 2,00 $ 4.600

Funda termoencogible 2/0 - 4/0 AWG ml 2550,000 2,00 $ 5.100

Funda termoencogible 250 MCM ml 4200,000 2,00 $ 8.400

Funda termoencogible 300-350 V ml 5200,000 2,00 $ 10.400 Subtotal material $ 38.300



Herramientas y equipos 2% $ 766

Transporte 1% $ 383



$ 2.298

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,00 $ 20.800 $ 1


$ 20.801

TOTAL $ 61.399

Tabla F.4: Suministro e instalación de la placa característica del tablero




Diagrama mímico un $ 85.000 1,00 $ 85.000

Accesorios de montaje un $ 8.000 1,00 $ 8.000 Subtotal material $ 93.000




Transporte 1% $ 930

Desperdicio $ 1 $ -


$ 2.791

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 3,50 $ 70.000


$ 70.000

TOTAL $ 165.791


95

Tabla F.5: Actualización de diagramas unifilares de los tableros de distribución




Ingeniero Electricista 5AE hr $ 20.000 15,00 $ 300.000

Plots, impresiones y copias gl $ 450.000 3,00 $ 1.350.000 Subtotal material $ 1.650.000





Desperdicio $ 1 $ -


$ 49.501

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 5,00 $ 100.000

$ -


$ 100.000

TOTAL $ 1.799.501

Tabla F.6: Retiro de elementos no apropiados en cuartos técnicos




Equipo menor y trabajos varios un $ 1.500 5,00 $ 7.500 Subtotal material $ 7.500




Transporte 1% $ 75

Desperdicio $ 1 $ -


$ 226

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 5,00 $ 100.000 $ -


$ 100.000

TOTAL $ 107.726


96

Tabla F.7: Diseño de un sistema de ventilación que cumpla con las especificaciones de funcionamiento para la subestación eléctrica de 300kVA




Reparación obra civil m2 $ 125.000 10,00 $ 1.250.000

Suministro e instalación de puerta cortafuego de 2x2 m, doble hoja con chapa antipánico ap, manta cerámica aislante 1275ºc y ventana de 20x20 cm. norma CTS 549 Codensa

Un $ 4.987.698 1,00 $ 4.987.698

Suministro e instalación de dámper 30x60 cm norma CTS 533 Codensa

Un $ 445.675 2,00 $ 891.350

Suministro e instalación de pasamuros para media tensión 11, 4 kV

Un $ 487.654 2,00 $ 975.308

Suministro e instalación de pasamuros para baja tensión 208v

Un $ 454.876 1,00 $ 454.876

Canalización en zona dura de 4 ductos PVC tipo pesado de 4"

Ml $ 38.117 9,50 $ 362.113

Canalización de 2 ductos PVC tipo pesado de 4"

Ml $ 26.578 2,50 $ 66.445

Construcción caja doble de inspección norma Codensa Cs 276

Un $ 971.200 2,00 $ 1.942.400

Construcción puerta metálica cuarto de celda tríplex norma CTS 548

Un $ 4.765.876 1,00 $ 4.765.876

Construcción de cárcamos gl $ 1.876.987 1,00 $ 1.876.987

Concreto mezclado 3000 psi m3 $ 305.000 3,00 $ 915.000 Subtotal material $ 18.488.054







$ 582.092

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 43,00 $ 860.000 $ -


$ 860.000

TOTAL $ 19.930.146


97

Tabla F.8: Suministro e instalación de bornas terminales para conductores existentes en tableros de distribución




Equipo menor y trabajos varios un $ 1.500 2,00 $ 3.000 Subtotal material $ 3.000




Transporte 1% $ 30

Desperdicio $ 1


$ 91

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,00 $ 40.000 $ -


$ 40.000

TOTAL $ 43.091

Tabla F.9: Suministro e instalación de interruptores en tableros principales




3x800 A, fijo, 100 kA /240 V un $ 1.322.400 1,000 $ 1.322.400

3x600 A, regulable,100 kA /240 V un $ 1.215.300 3,000 $ 3.645.900

3x400 A, regulable, 50 kA /240 V un $ 763.200 1,000 $ 763.200

3x200 A, regulable,100 kA /240 V un $ 587.600 1,000 $ 587.600

3x100 A, regulable, 85 Ka /240 V un $ 213.600 7,000 $ 1.495.200

3x50 A, regulable, 100 kA /240 V un $ 187.800 3,000 $ 563.400 Subtotal material $ 8.377.700





Desperdicio $ 1 $ -


$ 251.332

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,00 $ 40.800 $ -


$ 40.000

TOTAL $ 8.669.032


98

Tabla F.10: Realizar mantenimiento de limpieza y pintura a tableros de distribución




Alquiler compresor de pintura ms $ 50.000 2,000 $ 100.000

Pistola pintura de baja presión un $ 65.000 2,000 $ 130.000 Subtotal material $ 230.000





Desperdicio $ 1 $ -


$ 6.901

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 22,00 $ 440.000


$ 440.000

TOTAL $ 676.901

Tabla F.12: Instalación planta eléctrica emergente 162 [kVA]




Planta eléctrica 162 KVA / 220 V un $ 68.310.000 1,00 $ 68.310.000

Cabina insonora un $ 17.490.000 1,00 $ 17.490.000

Montaje planta un $ 15.600.000 1,00 $ 15.600.000

Subtotal material $ 101.400.000



Herramientas y equipos 2% $ 2.028.000

Transporte 1% $ 1.014.000

Desperdicio $ 1 $ -


$ 3.042.001

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 22,00 $ 440.000


$ 440.000

TOTAL $ 104.882.001


99

Tabla F.11: Suministro e instalación de un filtro activo para reducir los armónicos




Celda general BT NEMA 1 un $ 1.100.000 1,00 $ 1.100.000

Soporte posterior anclaje tableros un $ 15.800 1,00 $ 15.800

Ancla manga 1/4' x 1,3/8' un $ 515 1,00 $ 515

Barraje Cu 600A 18 Cuentas gl $ 1.100.000 1,00 $ 1.100.000

Contactor TELEMEC. Serie LC1D80 un $ 1.153.620 3,00 $ 3.460.860

Condensador ø3 250V 10 Kvar Enerlux

un $ 150.000 1,00 $ 150.000

condensador ø3 250V 25 Kvar Enerlux

un $ 280.000 3,00 $ 840.000

Relé Varlogic 6 pasos 2220 / 440V un $ 1.281.800 1,00 $ 1.281.800

Fusible + portafusible 0 - 10A Riel din un $ 37.000 3,00 $ 111.000

Int. EZC100N 3x30A. 240Vac. 25KA. un $ 132.704 1,00 $ 132.704

Int. EZC100N 3x50A. 240Vac. 25KA. un $ 132.704 3,00 $ 398.112

Luminaria hermética T8 2x32W un $ 100.000 1,00 $ 100.000

Sistema de iluminación celda BT un $ 75.000 1,00 $ 75.000

Mano de obra manufactura hr $ 9.000 35,00 $ 315.000

Accesorios de cableado tableros gl $ 80.000 5,00 $ 400.000 Subtotal material $ 9.480.791







$ 285.550

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 29,82 $ 596.400 $ -


$ 596.400

TOTAL $ 10.362.741


100

Tabla F.13: Suministro e instalación de conductor de Aluminio sólido ø8mm. I.- CANTIDAD DE MATERIALES



Alambrón Al 8mm ml $ 3.648 1,00 $ 3.648

Accesorios de montaje un $ 8.000 0,05 $ 400

Alquiler máquina enderezadora alambrón

un $ 16.000 0,01 $ 1.160





Transporte 1% $ 52

Desperdicio $ 49 $ -


$ 205

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 0,24 $ 4.800 $ -


$ 4.800

TOTAL $ 10.213

Tabla F.14: Punta captadora de Aluminio de ø 15.87 mm y altura de 0.80 m.




Kit base + punta IEC ø5/8"x 80-100 un $ 128.700 1,00 $ 128.700

Ancla manga ø3/8" x 3" un $ 905 4,00 $ 3.620 Subtotal material $ 132.320







$ 5.366

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 0,84 $ 16.800 $ -


$ 16.800

TOTAL $ 154.486


101

Tabla F.15: Aisladores ø 3.5 mm para soporte del conductor sólido. I.- CANTIDAD DE MATERIALES



Soporte de aislador para alambrón de 8mm

un $ 6.554 1,00 $ 6.554

Accesorios de montaje un $ 8.000 0,50 $ 4.000





Transporte 1% $ 106



$ 383

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 0,35 $ 7.000

$ -


$ 7.000

TOTAL $ 17.937

Tabla F.16: Grapa derivación en T de acero inoxidable para soporte del conductor sólido.




Grapa T Al-Al OBO un $ 18.500 2,00 $ 37.000

Accesorios de montaje un $ 8.000 2,00 $ 16.000

Tornillo G-2 3/8x2 Zincado C.H Un $ 365 1,00 $ 365 Subtotal material $ 53.365




Transporte 1% $ 534



$ 1.982

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,20 $ 44.000 $ -


$ 44.000

TOTAL $ 99.347


102

Tabla F.17: Grapa T de acero inoxidable bimetálica para conexión entre el conductor sólido ø8mm Al y el cable 1/0 Cu AWG.




Grapa bimetálica Al - Cu un $ 50.878 1,00 $ 50.878

Ancla multiuso ø 3/8" RL-38 un $ 860 1,00 $ 860

Tornillo G-(2 3/8) x2 Zincado C.H un $ 365 1,00 $ 365 Subtotal material $ 52.103




Transporte 1% $ 521



$ 2.109

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 0,35 $ 7.000

$ -


$ 7.000

TOTAL $ 61.212

Tabla F.18: Suministro e instalación de Conductor Cu desnudo # 1/0 AWG.




Cable de cobre desnudo 1/0 AWG ml $ 14.226 1,00 $ 14.226

Equipo menor y trabajos varios un $ 1.500 2,00 $ 3.000





Transporte 1% $ 172



$ 944

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 2,08 $ 41.600

$ -


$ 41.600

TOTAL $ 59.770


103

Tabla F.19: Conexión exotérmica varilla-cable #1/0 AWG. I.- CANTIDAD DE MATERIALES



Molde Cad Weld Ref: TAC-2G2G 2/0 un $ 145.000 0,05 $ 7.250

Pinza fijación moldes un $ 114.840 0,05 $ 5.742

Chispero manual un $ 20.648 0,00 $ 1.032

Cepillo alambre limpieza un $ 11.542 0,05 $ 577

Cartucho de fundente Ref.: 115 GR un $ 14.000 1,00 $ 14.000 Subtotal material $ 28.602




Transporte 1% $ 286



$ 1.716

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 0,62 $ 12.400 $ -


$ 12.400

TOTAL $ 42.718

Tabla F.20: Suministro e instalación de varilla 5/8 x 2,40 de Cobre Macizo.




Varilla Cooper Weld de 5/8 x 2,40 de Cobre Macizo

un $ 119.200 1,00 $ 119.200

Pinza fijación moldes un $ 20.000 1,00 $ 20.000 Subtotal material $ 139.200







$ 5.034

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 0,62 $ 12.400 $ -


$ 12.400

TOTAL $ 156.634


104

Tabla F.21: Suministro e instalación de interruptores para protección de los DPS




Interruptor EZC100N 3x60A 240V 25KA

un $ 132.704 1,00 $ 132.704






Desperdicio $ 1


$ 3.982

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 1,00 $ 20.000 $ -


$ 20.000

TOTAL $ 156.686

Tabla F.22: Suministro e instalación de DPS: In 50 KA, I impulso 10/350 μs, Up 2 kV, Clase I y Vn 230 VAC 50/60 Hz




Descargador. Sobrt. 3p+T 150V. V20C/3+NPE

un $ 1.750.000 1,00 $ 1.750.000

Oficial Electricista un $ 9.000 4,00 $ 36.000

Subtotal material $ 1.786.000





Desperdicio $ 1 $ -


$ 53.581

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 1,00 $ 20.000


$ 20.000

TOTAL $ 1.859.581


105

Tabla F.23: Suministro e instalación de un DPS: In 30 KA,I impulso 8/20 μs, Up 1.2 kV, Clase II y Vn 130 VAC 50/60Hz




Descargador. Sobrt. 3p 130V. (8/20) V20C/3

un $ 916.199 1,00 $ 916.199

Oficial Electricista un $ 9.000 4,00 $ 36.000






Desperdicio - $ -


$ 28.566

III.- MANO DE OBRA


Cuadrilla M/O $ 2.000 $ 20.000 3,00 $ 60.000


$ 60.000

TOTAL $ 1.040.765

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