33,000 440/254 V
INSTALACIN DE UNA SUBESTACION TIPO H DE 112.5 KVA. 33,000
440/254 VMEMORIA TECNICA DESCRIPTIVA Y DE CLCULO INSTALACION
ELECTRICA FECHA: MAYO 2014
MEMORIA TCNICA DESCRIPTIVA Y DE CLCULOINSTALACIN ELCTRICA
SUBESTACIN TIPO H DE 112.5 KVA 33,000-440/254 V
LUGAR: ?
MAYO 2014
Memoria tcnica descriptiva
ndice general:I.- ANTECEDENTES Y OBJETIVOSII.- MEDIA TENSIN
II-a.1.- DESCRIPCION II-a.2.- SELECCIN DE LA CAPACIDADII-b.- EQUIPO
DE PROTECCIN CONTRA SOBRETENSIONES II-c.- EQUIPO DE PROTECCIN
CONTRA SOBRECORRIENTE EN MEDIA TENSIN II-d.- CALCULO DE CORTO
CIRCUITOII-e.- ALIMENTADOR DE MEDIA TENSIN II-f.- SISTEMA DE
TIERRASIII.- BAJA TENSIN III-a.- EQUIPO DE PROTECCIN CONTRA
SOBRECORRIENTE EN BAJA TENSIN III-b.- ALIMENTADORES EN BAJA TENSIN
IV.- CONCLUSIONES
I.- ANTECEDENTES Y OBJETIVO PEMEX ES PROPIETARIO DE ESTA
SUBESTACIN QUE SE ENCUENTRA UBICADA EN CON OBJETO DE OBTENER EL
SERVICIO DE ENERGA ELCTRICA, PROYECTA INSTALAR UNA SUBESTACIN
ELCTRICA TIPO H DE 112.5 KVA RELACIN 33,000-440/254 VOLTS, CON SU
EQUIPO DE PROTECCIN CORRESPONDIENTE EN MEDIA Y BAJA TENSIN, PARA LO
CUAL SE ELABORA EL PRESENTE PROYECTO ELCTRICO.LA CARGA CONECTADA
QUE VA A TENER ESTE SERVICIO SER DE 82 KW.
II.- MEDIA TENSION II-a.- SUBESTACIN ELCTRICA II-a.1.-
DESCRIPCIN SE PROPONE INSTALAR UNA SUBESTACIN ELCTRICA TIPO H DE
112.5 KVA, RELACIN 33,000-440/254 VOLTS. LA LLEGADA DE LA ACOMETIDA
EN MEDIA TENSIN SER CON CABLE DE ALUMINIO 1/0 AAC.EL TRANSFORMADOR
ESTAR INSTALADO CON DISPOSITIVOS DE DESCONEXIN DE MEDIA TENSIN.EL
PUNTO DE INTERCONEXIN DE ESTA SUBESTACIN CON LAS INSTALACIONES
ELCTRICAS DE C.F.E. SER CON VOLTAJE 33 KV PARA LO CUAL SE INSTALARA
UN JUEGO DE 3 CORTACIRCUITOS FUSIBLE DE 38 KV-100 AMPERES TIPO
EXPULSIN.
EN LA ELABORACIN DE ESTE PROYECTO SE ACATARON LAS DISPOSICIONES
VIGENTES INDICADAS EN LA:NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-SEDE-2012,
INSTALACIONES ELECTRICAS (UTILIZACION)II-a.2.- SELECCIN DE LA
CAPACIDAD DE LA SUBESTACIN ELCTRICASE SELECCIONA EN FUNCIN DE LAS
CARGAS TOTALES INSTALADAS DE ALUMBRADO, CONTACTOS Y FUERZA QUE SE
VAN ALIMENTAR Y QUE INTERVIENEN EN LAS INSTALACIN.DE ACUERDO CON EL
CENSO DE CARGA DEL TRANSFORMADOR 112.5 KVA SE TIENE UNA CARGA
INSTALADA TOTAL DE 82 KW. POR LO TANTO: KAAT = * F.D. * F.C.
DONDE: KWAT = POTENCIA APARENTE DEL TRANSFORMADOR 112.5 KVAKW =
CARGA TOTAL DE LA INSTALACION = 82 KWF.C. = FACTOR DE CRECIMIENTO =
0.00F.P. = FACTOR DE POTENCIA Y ES IGUAL 0.90 YA QUE ES EL MINIMO
PERMITIDO POR C.F.E. F.D. = FACTOR DE DEMANDA = 1.00 D.M. = DEMANDA
MXIMA = 82 KW
POR LO ANTERIOR:KWAT = = 91 KVASE SELECCION UN TRANSFORMADOR QUE
EXISTE EN EL MERCADO COMERCIALMENTE Y EN CASO DE QUE NO HAYA DE LA
CAPACIDAD CALCULADA SE ELIGE EL DE CAPACIDAD NOMINAL INMEDIATA
SUPERIOR.EN ESTE CASO SE SELECCION UN TRANSFORMADOR CUYAS
CARACTERSTICAS SON:CAPACIDAD: 112.5 KVAVOLTAJE: PRIMARIO 33 KV
SECUNDARIO 440/254 VOLTSNo. DE FASES: 3FRECUENCIA: 60 CICLOS
CONEXIN: DELTA ESTRELLATIPO: DISTRIBUCION II-B.- EQUIPO DE
PROTECCIN CONTRA SOBRETENSIONES DE ORIGEN EXTERNO O INTERNO
PROBABLES EN EL SISTEMA Y SERN TIPO XIDOS METLICOS USO INTEMPERIE
CLASE DISTRIBUCIN, PARA UNA FRECUENCIA DE 60 CICLOS/SEGUNDOS,
ALTITUD DE 2000 METROS. LAS ESPECIFICACIONES DE LOS APARTARRAYOS
SON:CORRIENTE DE DESCARGA NOMINAL 36,000 AMPERES.CORRIENTE DE
DESCARGA MXIMA 67,000 AMPERES.TENSIN NOMINAL 24 KVTENSIN MNIMA DE
ARQUEO 18 KVNIVEL BSICO DE IMPULSO 85 KVNIVEL DE AISLAMIENTO EN
SECO 34 KVNIVEL DE AISLAMIENTO EN HMEDO 24 KV
CON LA SELECCIN DE ESTE APARTARRAYO SE CUMPLE CON LA SELECCIN
280-4-B DE LA NOM-001-SEDE-2012, QUE ESTABLECE LA CAPACIDAD NOMINAL
DE UN APARTARRAYOS NO SER MENOR QUE EL 12.5% DE LA TENSIN ELCTRICA
MXIMA CONTINUA DE FASE A TIERRA (MCOV) QUE SE PUEDA TENER EN EL
PUNTO DE APLICACIN.Vnom= 1.25 * Mcov = 1.25 * 18 = 22.5 KV
II-c SELECCIN DE LA PROTECCIN CONTRA SOBRECORRIENTE EN MEDIA
TENSIN DE ACUERDO CON LA SELECCIN No. 450.3 (a)(1) Y LA TABLA
No.450.3 (a)(1) de la NOM- 001-SEDE-2012, LA CAPACIDAD NOMINAL DE
LOS FUSIBLES NO DEBE DE EXCEDER EL 300% DE LA CORRIENTE NOMINAL DEL
TRANSFORMADOR EN EL LADO DE MEDIA TENSIN. POR LO ANTERIOR Ia.t. = =
= 1.97 AMPS.
POR LO TANTO, LA CAPACIDAD MAXIMA DE LOS FUSIBLES NO DEBE
EXCEDER DE: IMAS:FUS = IA.T. X 3 = 1.97 X 3 = 5.91 AMPS.
LISTON FUSIBLE PARA EL LADO DE MEDIA TENSIN DEL TRANSFORMADOR
CUYAS CARACTERSTICAS SON:CORRIENTE NOMINAL: 5 A VOLTAJE: 33
KVCAPACIDAD INTERRUPTIVA: 11,300 AMPERES TIPO: FUSIBLEII-d.-
CALCULO DE CORTO CIRCUITODE ACUERDO AL DIAGRAMA UNIFILAR (1), Y
CONSIDERANDO UNA APORTACIN AL CORTOCIRCUITO POR PARTE DE C.F.E. DE
100 MVAs. SE CALCULA LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO (Icc) EN EL BUS
PRINCIPAL POR EL MTODO DE LOS MVAs.CONOCIENDO LA IMPEDANCIA (z) DEL
TRANSFORMADOR QUE ES DE 3.25%
Icc = 0.531 x 1,000 = 696 AMPS. x 0.440
II-e ALIMENTADOR DE MEDIA TENSINLAS CARACTERSTICAS ELCTRICAS DEL
ALIMENTADOR GENERAL EN MEDIA TENSIN SON:TIPO CABLE DESNUDOCONDUCTOR
ALUMINIOCALIBRE No. 1/0VOLTAJE NOMINAL 33 KVCAPACIDAD DE CONDUCCIN
247 AMPERESLONGITUD 16MFASES 3HILOS 3
ESTE ALIMENTADOR CUMPLE CON LA CADA DE VOLTAJE MXIMA PERMITIDA
QUE ES DEL 1% COMO SE VE EN LOS CLCULOS SIGUIENTES:NORMA C.F.E. No.
05-00-06. CADA DE VOLTAJE EN LNEAS PRIMARIAS. CADA DE VOLTAJE = e =
K * I * LDONDE:L = LONGITUD DEL ALIMENTADOR EN MEDIA TENSIN EN
KILMETROS = 0.016 kmI = CORRIENTE NOMINAL EN EL LADO DE MEDIA
TENSIN DEL TRANSFORMADOR = 21.90 amperesK = CADA DE VOLTAJE POR
AMPERE POR KILOMETRO = 1.213 a F.P. de 0.9
e = 1.213 * 2.62 * 0.016 = 0.05 VOLTS %e = * 100 = 0.0001 %POR
LO TANTO, EL CALIBRE DEL CONDUCTOR No. 1/0 AAC, CUMPLE CON LA NORMA
QUE ESPECIFICA QUE LA CADA MXIMA DEL VOLTAJE NO DEBE EXCEDER DEL 1%
EN CONDICIONES NORMALES DE OPERACIN. II- f CLCULO DE RED DE TIERRAS
GENERALLA PROTECCIN CONTRA FALLAS A TIERRA, SE REALIZARA MEDIANTE
UNA RED DE TIERRAS ADECUADA, QUE OFREZCA UN CIRCUITO DE BAJA
IMPEDANCIA PARA LA CIRCULACIN DE LAS CORRIENTES DE TIERRA
OCASIONADAS POR UNA FALLA Y EVITAR QUE DURANTE LA CIRCULACIN DE
ESTAS CORRIENTES SE PRODUZCAN DIFERENCIAS DE POTENCIAL ENTRE
DISTINTOS PUNTOS DEL SISTEMA, QUE PUEDAN SER PELIGROSOS TANTO AL
PERSONAL COMO AL EQUIPO.
DETERMINAR LA RESISTENCIA ADECUADA DE LA RED DE TIERRAS, AS COMO
EL ARREGLO ADECUADO DE LA MISMA, EN BASE A CONDUCTORES DESNUDOS DE
COBRE DE TEMPLE SEMIDURO TRENZADO CLASE B Y LA COLOCACIN DE
ELECTRODOS.
TODAS LAS UNIONES SERN SOLDABLES TIPO CADWELD EXCEPTO LAS
CONEXIONES A LOS EQUIPOS, QUE PUEDEN SER RETIRADOS PARA
MANTENIMIENTO, ETC. COMO LO MUESTRAN LOS PLANOS DE DISTRIBUCIN DE
EQUIPO.
EL CALIBRE DEL CONDUCTOR A EMPLEAR PARA EL DISEO DE LA RED DE
TIERRAS SER DE 67.43 MM2 (2/0 AWG)
SE CONSIDERAN ELECTRODOS TIPO COPPERWELD DE ACERO REVESTIDO CON
UNA CAPA DE COBRE DE 16 MM. DE DIMETRO (5/8) Y DE 3048 MM. (10) DE
LONGITUD, LA CAPA DE COBRE DEBER TENER UN ESPESOR MINIMO DE 0.254
MM. (0.01)
EN LAS SUBESTACIONES LOS CONDUCTORES PARALELOS DE LA MALLA DE
TIERRA, NO DEBEN TENER UNA SEPARACIN MAYOR A 7 METROS Y EN LAS REAS
DE PLANTAS DE PROCESO, NO MAYOR DE 15 METROS A LA MALLA DE TIERRAS
DEBE SER ENTERRADA A UNA PROFUNDIDAD DE 0.6 M DEL NIVEL DE PISO
TERMINADO.
LOS CLCULOS SE REALIZARAN EN BASE AL SIGUIENTE ARREGLO
PROPUESTO:
Caractersticas del terreno
Resistividad del terreno natural (p) 63 ohms-m
Resistividad de la superficie (rs) 20,00 ohms-m
DATOS PARA EL DISEO:Caractersticas del diseo preliminar de la
red
Temperatura ambiente (Ta)30C
Profundidad de la red (h)0.6m
Calibre del conductor2/0 AWG
rea de la seccin transversal del conductor63.47 mm2
Dimetro del conductor (d)0.01063 m
Longitud del cable de la red (Lc)16 m
Longitud total de las varillas a tierra propias de la red (Lr)
12 m
Longitud total del cable de la red, incluyendo varillas (LT)28
m
Largo de la malla4 m
Ancho de la malla4 m
rea total encerrada por la red (A)16 m2
No. De varillas de tierra4 pzas.
Longitud de la varilla de tierra 3 m
RESISTENCIA DE LA MALLA NMERO UNO (RG)LA RESISTENCIA DE LA RED
DE TIERRAS, SE DETERMINA MEDIANTE LA SIGUIENTE
ECUACIN:ECUACION:
Rg = p
SUSTITUCION: RESULTADO:Rg = 7 Rg= 0.58 ohm
CONCLUSIONES: EL VALOR DE LA RESISTENCIA DEL SISTEMA GENERAL DE
TIERRAS NO DEBE SER MAYOR DE 10 OHMS PARA EDIFICIOS, PLANTAS DE
PROCESO Y SUBESTACIONES. EN INSTALACIONES CON RESISTIVIDAD DEL
TERRENO DE 1000 A 3000 OHM/M SE ACEPTA QUE EL VALOR DE RESISTIVIDAD
DE LA RED SEA HASTA DE 25 OHMS, Y PARA INSTALACIONES CON
RESISTIVIDAD DE TERRENO MAYOR A 3000 OHM/M EL VALOR DE RESISTENCIA
DE LA RED SEA HASTA DE 50 OHMS.
EN CONCLUSIN EL VALOR CALCULADO ES CORRECTO ESTAMOS DENTRO DE LA
NORMAVALOR DE LA NORMAVALOR CALCULADO
10 ohm0.58 ohm
CALCULO DEL CONDUCTOR: EL CLCULO DEL CONDUCTOR, SE DETERMINA
MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIN:ECUACIN Amm2 = I SUSTITUCIN
RESULTADO:
Amm2= 31.41 Amm2 = 78.5
ESTA REA CORRESPONDE A UN CALIBRE DE 85,01 MM2 (3/0 AWG) Y
UTILIZAREMOS UN CALIBRE 4/0 AWG PARA LA MALLA, QUE TIENE UNA SECCIN
TRANSVERSAL DE (107.2) MM2.
CALCULO DEL VOLTAJE DE PASO CRTICO TOLERABLE POR EL CUERPO
HUMANO (EPASO).PARA CALCULAR EL VOLTAJE DE PASO PARA UN PROMEDIO DE
LAS PERSONAS DE 50 KG, EMPLEAREMOS LA SIGUIENTE
ECUACIN:ECUACIN:SUSTITUCIN Epaso50kg=
RESULTADO: Epaso 50kg = 30754 v
CS= FACTOR DE REDUCCIN DE LA RESISTIVIDAD DE LA SUPERFICIE HS=
ESPESOR DEL MATERIAL DE LA SUPERFICIE 0.1 M
ECUACIN:
Cs = 1 -
SUSTITUCINCs = 1 - RESULTADO Cs= 0.6903
CALCULO DEL VOLTAJE DE PASO ROLERABLE POR EL CUERPO HUMANO
(Epaso).PARA CALCULAR EL VOLTAJE DE PASO PARA UN PESO PROMEDIO DE
LAS PERSONAS DE 70KG. EMPLEAMOS LA SIGUIENTE ECUACION:
SUSTITUCION:
RESULTADO:
CALCULO DEL VOLTAJE DE TOQUE CRITICO TOLERABLE POR EL CUERPO
HUMANO (Etoque).PARA CALCULAR EL VOLTAJE DE TOQUE PARA UN PESO
PROMEDIO DE LAS PERSONAS DE 50KG. EMPLEAREMOS LA SIGUIENTE
ECUACION:
SUSTITUCION:
RESULTADO:
CALCULO DEL VOLTAJE DE TOQUE CRITICO TOLERABLE POR EL CUERPO
HUMANO (Etoque).PARA CALCULAR EL VOLTAJE DE TOQUE PAR AUN PESO
PRMEDIO DE LA SPERSONAS DE 70KG. EMPLEAREMOS LA SIGUIENTE
ECUACION:
SUSTITUCION:
RESULTADO:
CALCULO DE LA RESISTENCIA DE LA MALLA (RG).LA RESISTENCIA DE LA
RED DE TIERRAS SE DETERMINA MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACION:
SUSTITUCION:
RESULTADO: 1.21
CALCULO DE LA CORRIENTE MAXIMA DE MALLA (.PARA DETERMINAR LA
CORRIENTE MAXIMA DE LA MALLA, UTILIZAMOS LA SIGUIENTE
FORMULA:DONDE:= CORRIENTE MAXIMA EN LA MALLA DADA EN AMP.Df= FACTOR
DE DECREMENTO PARA ENCONTRAR LA Ig= CORRIENTE DE MALLA SIMETRICA EN
AMP.CORRIENTE DE MALLAECUACION:
DONDE:Sf= FACTOR DIVISOR DE LA CORRIENTE DE FALLA (O.5seg)If=
CORRIENTE DE FALLA (31410 A)SUSTITUYENDO VALORES Y CALCULANDO
OBTENEMOS:Ig= 15705= 17668ACALCULO DE VOLTAJE DE MALLA EM EN
CONDICIONES DE FALLA.ECUACION:
ECUACION:
DONDE: LM= LONGITUD TOTAL EFECTIVA ENTERRADALC= LONGITUD TOTAL
EN EL CONDUCTOR 16MLR= LONGITUD TOTAL DE LOS ELECTRODOS 12MLR=
LONGITUD DE LOS ELECTRODOS USADOS 3MLY= LONGITUD MXIMA DE LA MALLA
EN LA DIRECCIN Y 4MLX= LONGITUD MXIMA DE LA MALLA EN LA DIRECCIN X
4M
SUSTITUCIN: RESULTADO:
LM= 144+ [1.55+1.22 ()] 30 LM= 162 METROS
P= RESISTIVIDAD DEL TERRENO NATURAL 43.000 OHMSKI= FACTOR DE
CORRECCIN QUE DEPENDE DE LA GEOMETRA DE LA RED DONDE: ECUACIN:
SUSTITUCIN: RESULTADO: =0.644+0.148N =0.644+0.148(5) = 1.384
METROSN= NUMERO DE CABLES PARALELOS EN UNA DIRECCIN CON D MNIMO
5
KM= FACTOR DE ESPACIAMIENTO PARA EL VOLTAJE DE MALLA QUE DEPENDE
DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE A LO LARGO DEL PERMETRO DEL CONDUCTOR
CONTRA LA DENSIDAD DE CORRIENTE EN EL INTERIOR DEL MISMO Y SE
CALCULA MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIN: ECUACIN:]
DONDE:D= ESPACIAMIENTO MNIMO ENTRE CONDUCTORES PARALELOS DE LA
RED (D) 7.00 MH= PROFUNDIDAD DE LA RED 0.60 MD= DIMETRO DEL
CONDUCTOR 0.01340 MKII= FACTOR DE CORRECCIN QUE TOMA EN CUENTA LOS
EFECTOS INTERNOS DE LOS CABLES SOBRE LAS ESQUINAS DE LA RED ES
IGUAL A 1.00 PARA MALLAS CON VARILLAS A LO LARGO DEL PERMETRO DE LA
RED O PARA MALLAS CON VARILLAS EN LAS ESQUINAS KH= FACTOR DE
CORRECCIN QUE ENFATIZA EL EFECTO DE LA PROFUNDIDAD DE INSTALACIN DE
LA RED Y SE CALCULA MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIN:
ECUACIN: SUSTITUCIN: RESULTADO:
DONDE:REFERENCIA DE PROFUNDIDAD DE LA RED 1M SUSTITUCIN: 1
RESULTADO: RETOMANDO:ECUACIN: SUSTITUCIN: RESULTADO:EM= P ()
EM=43() EM= 5107 V
VOLTAJE DE PASO (Es), EN CONDICIONES DE FALLA.EL VOLTAJE DE PASO
SE CALCULA UTILIZANDO LA SIGUIENTE EXPRESIN:ECUACIN: SUSTITUCIN:
RESULTADO:Es= P (() Es=43() Es=2587 VLS=0.75*LC+0.85* LS=
0.75*(154) +0.85*(30) LS= 141
DONDE: LC= LONGITUD TOTAL DEL CONDUCTOR 16MLR= LONGITUD TOTAL DE
LAS VARILLAS 12MKS= FACTOR DE ESPACIAMIENTO PARA EL VOLTAJE DE PASO
Y SE CALCULA MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIN:ECUACIN: SUSTITUCIN:
RESULTADO:KS= ( KS= ( KS= 0.347
VERIFICACIN DE LAS CONDICIONES ESTABLECIDAS PARA CONSIDERAR QUE
LA MALLA DE LA SUBESTACIN ES SEGURA PARAS LOS EQUIPOS Y EL
PERSONAL.VOLTAJE DE MALLA EN CONDICIONES DE FALLA () < ()
VOLTAJE DE TOQUE CRITICO TOLERABL POR EL CUERPO HUMANO.
5107 VOLTS
