Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores de distribución

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID ESCUELA DE INGENIERÍAS INDUSTRIALES Grado en Ingeniería Eléctrica Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores de distribución Autor: GARCÍA PÉREZ, DAVID Tutor: MUÑOZ CANO, MANUEL Dpto. de INGENIERÍA ELÉCTRICA Valladolid, abril de 2024 RESUMEN El siguiente trabajo de fin de grado tiene como objetivo el Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores de distribución. Para ello se han definido los tipos de transformador a fabricar, el proceso productivo de la fabricación de los mismos, asignando una carga eléctrica a la maquinaria implicada en el proceso y al acondicionamiento de los edificios. La instalación eléctrica partirá de un punto de enganche de media tensión a 13,2 kV, hasta un centro de transformación con un transformador de 1.250 kVA y la red de distribución de baja tensión que alimentará las cargas que suman una potencia total de 972 kW. La planta se llevará a cabo en un emplazamiento de 5.400 m2 ubicado en el Polígono Industrial de La Mora, La Cistérniga. Se han realizado tres proyectos eléctricos: red de media tensión, centro de transformación y red de distribución en baja tensión. PALABRAS CLAVE - Instalación eléctrica - Baja tensión - Media tensión - Transformador - Energía ABSTRACT The following final degree essay has the objective of analyze, design and calculate the electrical installation of an electrical transformer manufacturing plant. To achieve this, the types of transformers to be manufactured have been defined, as well as the production process for their manufacture, assigning an electrical load to the machinery involved in the process and to the conditioning of the buildings. The electrical installation will start from a 13,2 kV medium voltage connection point , a sub-station with a 1.250 kVA transformer and a low-voltage distribution network that will supply the loads with a combined power of 972 kW. The plant will be built on a 5.400 m2 site placed in the industrial state of La Mora, La Cistérniga. Three electrical projects have been done: medium voltage network, transformer station and low voltage distribution network. Keywords - Electrical instalation - Low voltaje - Medium voltaje - Transformator - Energy ÍNDICE GENERAL 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ........................................................................... 1 2. MEMORIA DESCRIPTIVA ..................................................................................... 4 3. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS ........................................................................... 78 4. MEDICIONES Y PRESUPUESTO ..................................................................... 109 5. CONCLUSIONES .............................................................................................. 117 6. BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................. 118 7. ANEXOS ......................................................................... DOCUMENTO EXTERNO INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 1 1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 1.1. INTRODUCCIÓN El transformador eléctrico es un elemento indispensable en el correcto funcionamiento de la red eléctrica. Principalmente está compuesto por un núcleo que se comporta como un circuito magnético y una serie de bobinados que se encuentran enrollados alrededor de él. Haciendo circular una corriente alterna por un bobinado se puede inducir una corriente en otro con tensión proporcional a la relación del número de espiras de ambos bobinados. Las funciones del transformador son diversas y vitales para el correcto funcionamiento de la red eléctrica. Su capacidad para aumentar o reducir la tensión lo hace esencial para el transporte de la electricidad en grandes distancias. Esta capacidad permite reducir considerablemente las pérdidas de transporte asociadas al efecto Joule. Otra función es la del aislamiento eléctrico. Los transformadores permiten aislar eléctricamente redes de igual o distinta tensión, previendo así la extensión de cortocircuitos y sobrecargas entre redes. La relevancia de los transformadores en la industria eléctrica es de gran magnitud, acentuándose con el paso de los años. Estas máquinas tienen una importancia mayúscula a la hora de integrar las energías renovables en el sistema eléctrico, permitiendo aumentar el número de puntos que contribuyen a la generación distribuida. Con ello se consigue un sistema más sostenible y resiliente. 1.2. OBJETIVOS El presente trabajo de fin de grado tiene por objeto definir el proceso constructivo de los transformadores de distribución, tanto secos como de aceite. Se determinará la maquinaria necesaria y la instalación eléctrica necesaria para el correcto funcionamiento de la planta de construcción. El complejo industrial donde se realizará la instalación eléctrica está situado en el municipio de La Cistérniga. Se trata de un terreno de 90x60 m, contando con una superficie de 5.400 m2. La instalación constará de una red de distribución de baja tensión, un centro de transformación y una línea de media tensión. La línea media tensión de 13,2 kV partirá de una Estación de Transformación y Distribución cercana, situada a 500 m. El conductor tendrá un diámetro suficiente para alimentar toda la instalación eléctrica, estando sobredimensionado para futuros incrementos de potencia de hasta un 30%. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Imagen por satélite de la parcela. (Fuente: Google Maps) ................... 6 Figura 2: Parcela. (Fuente: Catastro) ...................................................................... 6 Figura 3: Transformador en baño de aceite [23] .................................................... 9 Figura 4: Transformador secos encapsulados en resina epoxi. [19] ................... 9 Figura 5: Comparativa transformadores. [18] ...................................................... 10 Figura 6: Núcleo armado de un transformador. [6] ............................................. 11 Figura 7: Corte de chapas magnéticas [6] ............................................................ 12 Figura 8: Bridas y bulones [6] ............................................................................... 12 Figura 9: Tipo de núcleos magnéticos. [6] ........................................................... 13 Figura 10: Comparación de las dimensiones en los núcleos de tres y cinco columnas. [6] ......................................................................................................... 13 Figura 11: Tipos de construcción núcleo. [6] ...................................................... 14 Figura 12: Corte de chapa step-lap. [6]................................................................. 15 Figura 13: Núcleo de sección escalonada. [6] ..................................................... 15 Figura 14: Tipos de secciones de columnas. [6] ................................................. 16 Figura 15: Núcleo en sección escalonada [6] ..................................................... 16 Figura 16: Núcleo en sección escalonada [6] ...................................................... 16 Figura 17: Vistas de núcleos montados. [6] ......................................................... 17 Figura 18: Bobinado cilíndrico de 1 capa. [6] ...................................................... 18 Figura 19: Bobinado cilíndrico de 2 capas [6] ..................................................... 19 Figura 20: Bobinado cilíndrico multicapa[6] ........................................................ 19 Figura 21: Bobinado tipo hélice.[6] ....................................................................... 19 Figura 22: Bobinado de discos tipo continuo.[6] ................................................ 20 Figura 23: Bobinado de baja tensión en banda de aluminio [6] ......................... 20 Figura 24: Bobinado de AT en bandas de aluminio formando bobinas individuales conectadas en serie [6] .................................................................... 21 Figura 25: Bobinas en bandas de AT cubierta con malla de fibra de vidrio dispuesta para ser introducida dentro de un molde metálico en la autoclave [6] ................................................................................................................................. 21 Figura 26: Calado de bobinas en el circuito magnético [6] ................................ 22 Figura 27: Estufa de secado de partes activas [6] ............................................... 23 Figura 28: Campana de vacío para el llenado de aceite [6] ................................ 23 Figura 29: Proceso de encapsulado en vacío [6] ................................................. 24 Figura 30: Autoclave y colada de resina llenando los moldes con las bobinas. [6] ................................................................................................................................. 25 Figura 31: Comparativa pasatapas de alta y baja tensión. [6] ............................ 27 Figura 32: Transformador en baño de aceite [25] ................................................ 30 Figura 33: Elementos auxiliarles del transformador [26] .................................... 30 Figura 34: Relé Buchholz [27] ............................................................................... 31 Figura 35: Termómetro de esfera [22] .................................................................. 31 Figura 36: Termostato [39] ..................................................................................... 31 Figura 37: Válvula de sobrepresión [27] ............................................................... 32 Figura 38: Nivel magnético [33] ............................................................................. 32 Figura 39: Desecador de aire [34] ......................................................................... 32 Figura 40: Dispositivo de toma de gases [24] ...................................................... 33 Figura 41: Imagen térmica [20] .............................................................................. 33 Figura 42: Cambiador de tomas sin carga [36] .................................................... 34 Figura 43: Cambiador de tomas bajo carga [28] .................................................. 34 Figura 44: Bobinas de chapa de acero al silicio [32] ........................................... 40 Figura 45: Líneas de fabricación. (Fuente: Elaboración propia) ........................ 42 Figura 46: Diagrama del proceso trafos en aceite. (Fuente: Elaboración propia) ................................................................................................................................. 43 Figura 47: Rollos y tiras de chapa [6] ................................................................... 44 Figura 48: Ensamblaje de chapas [6] .................................................................... 44 Figura 49: Solape múltiple step lap y bulones de apriete del núcleo [6] ........... 44 Figura 50: Diagrama del proceso trafos secos. (Fuente: Elaboración propia) . 46 Figura 51: Plano en planta (Fuente: Elaboración propia) ................................... 48 Figura 52: Conductores aislados multipolares y unipolares [30] ...................... 52 Figura 53: Canalización eléctrica prefabricada [31] ............................................ 52 Figura 54: Esquema de distribución TT [29] ........................................................ 53 Figura 55: Cuadro General de Distribución. (Fuente: Elaboración propia) ....... 60 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Factores de aprovechamiento del núcleo .............................................. 17 Tabla 2: Clasificación de los aislantes. [6] ........................................................... 25 Tabla 3: Designación de la refrigeración de un transformador. [13] ................. 26 Tabla 4: Elementos auxiliares de los transformadores en baño de aceite. [17] 29 Tabla 5: Elementos auxiliares de los transformadores secos. [17] ................... 29 Tabla 6: Características eléctricas y de dimensiones de los transformadores en aceite. (Fuente: Elaboración propia) ..................................................................... 38 Tabla 7: Características eléctricas y de dimensiones de los transformadores secos. (Fuente: Elaboración propia) ..................................................................... 40 Tabla 8: Tipos de maquinaria. (Fuente: Elaboración propia) .............................. 47 Tabla 9: Cargas eléctricas. (Fuente: Elaboración propia) ................................... 57 Tabla 10: Alimentación red de baja tensión. (Fuente: Elaboración propia) ...... 60 Tabla 11: Interruptores del Cuadro General de Distribución. (Fuente: Elaboración propia) ..................................................................................................................... 60 Tabla 12: Datos salidas Cuadro General de Distribución. (Fuente: Elaboración propia) ..................................................................................................................... 61 Tabla 13: Datos Subcuadros Nivel 1. (Fuente: Elaboración propia) .................. 66 Tabla 14: Datos consumo en ruta Subcuadros Nivel 1. (Fuente: Elaboración propia) ..................................................................................................................... 68 Tabla 15: Datos Subcuadros Nivel 2. (Fuente: Elaboración propia) .................. 75 Tabla 16: Potencia total instalada. (Fuente: Elaboración propia) ...................... 75 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 4 2. MEMORIA DESCRIPTIVA 2.1. ANTECEDENTES Como punto final al estudio del Grado en Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Valladolid, se realiza el presente Trabajo de Fin de Grado: “Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores de distribución”. Para la construcción de transformadores eléctricos de potencia se definirá la ubicación de la planta, la descripción del proceso de fabricación, los materiales a emplear, la maquinaria necesaria y su implantación y las superficies a ocupar. Partiendo de las potencias eléctricas instaladas de la maquinaria y equipos, además de las de las instalaciones para el acondicionamiento de los edificios, se diseñará y calculará la instalación eléctrica que suministrará energía para el correcto funcionamiento de la planta, justificando las soluciones adoptadas. 2.2. ALCANCE Partiendo de los productos a fabricar, que este caso son transformadores eléctricos de potencia, de acuerdo con las distintas fases del proceso, desde la materia prima que llega a la fábrica hasta el producto acabado que sale de ella, se distribuye, en un plano en planta, cada una de las instalaciones y equipos con sus dimensiones. Además de las instalaciones y los equipos del proceso, se tendrán en cuenta las instalaciones auxiliares de acondicionamiento de los edificios y los servicios centrales, que aseguren un buen funcionamiento de la fábrica. Implantados los equipos, con sus dimensiones y características, se procederá al diseño y cálculo de la instalación eléctrica. Se partirá de un punto de enganche de media tensión, perteneciente a la compañía suministradora, hasta los consumidores finales en la fábrica, pasando por un centro de transformación que reduzca la tensión a la de utilización en baja tensión. Este trabajo incluye los siguientes proyectos: • Proyecto de la Red de Distribución de Baja Tensión. • Proyecto del Centro de Transformación. • Proyecto de la Línea Media Tensión. 2.3. REGLAMENTACIÓN Y NORMATIVA o Real Decreto 337/2014, de 9 de mayo, por el que se aprueban el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en instalaciones eléctricas de alta tensión y sus Instrucciones Técnicas Complementarias ITC-RAT 01 a 23. o Normas UNE y recomendaciones UNESA que sean de aplicación. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 5 o Normas particulares y de normalización de la Compañía suministradora de energía eléctrica. o Real Decreto 1955/2000, de 1 de diciembre, por el que se regulan las actividades de transporte, distribución, comercialización, suministro y procedimientos de autorización de instalaciones de energía eléctrica. o Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión e Instrucciones Complementarias ITC-BT 01 a 52. (Actualización 9 de enero de 2020). o RD 314/2006 del Ministerio de Vivienda (BOE 28/3/2006). CTE HE 3 Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación. o REGLAMENTO (UE) 2019/1781 DE LA COMISIÓN, de 1 de octubre de 2019, por el que se establecen requisitos de diseño ecológico para los motores eléctricos y los variadores de velocidad. o Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de riesgos laborales. o Real Decreto 486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo. o Real Decreto 773/1997, de 30 de mayo, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual. o Real Decreto 2267/2004, de 3 de diciembre, por el que se aprueba el Reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales. o Real Decreto 317/2006, de 17 de marzo. Código Técnico de la edificación. o Real Decreto 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. o Real Decreto 105/2008, de 1 de febrero, por el que se regula la producción y gestión de los residuos de construcción y demolición. o UNE-EN 60076-1: Transformadores de potencia. Parte 1: Generalidades. o UNE-EN 60076-5: Transformadores de potencia. Parte 5: Aptitud para soportar cortocircuitos. o UNE-EN 60076-10: Transformadores de potencia. Parte 10: Determinación de los niveles de ruido. o UNE 21428-1: Transformadores trifásicos sumergidos en aceite, para distribución en Baja Tensión de 50 a 2500 kVA, 50 Hz, con tensión más elevada para el material de hasta 36 kV. Parte 1: Requisitos Generales. o REGLAMENTO (UE) No 548/2014 DE LA COMISIÓN, de 21 de mayo de 2014, por el que se desarrolla la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo en lo que respecta a los transformadores de potencia pequeños, medianos y grandes. o UNE-EN 50588-1: Transformadores de media potencia a 50Hz, con tensión más elevada para el material no superior a 36kV. Parte 1: Requisitos Generales o UNE-EN 61099: Líquidos aislantes. Especificaciones para ésteres orgánicos sintéticos nuevos para uso eléctrico. o UNE-EN IEC 60296:2021 Fluidos para aplicaciones electrotécnicas. Aceites minerales aislantes para equipos eléctricos. o UNE 207019 IN: Modelo único de protocolo de ensayos individuales para transformadores de distribución MT/BT. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 6 o GUÍA RAT 07. Edición: Diciembre 2021 – Revisión: 2. Guía técnica de aplicación – Transformadores y autotransformadores de potencia. Ministerio de Industria, Comercio y Turismo. 2.4. LOCALIZACIÓN Y EMPLAZAMIENTO La fábrica donde se pretende llevar a cabo la fabricación de transformadores de potencia se localiza en una parcela industrial, de tipo de terreno urbano, orientada al norte, situada en el Polígono Industrial de la Mora, en la Calle Haya, 47193, La Cisterniga, Valladolid. Se trata de una parcela industrial de tipo de terreno urbano, orientada al norte, con acceso por carretera asfaltada, con una superficie de 5.400 m2, de forma rectangular y unas dimensiones de 90 x 60 m. Figura 1: Imagen por satélite de la parcela. (Fuente: Google Maps) Figura 2: Parcela. (Fuente: Catastro) 2.5. FUNDAMENTO Y CONSTRUCCIÓN DE TRANSFORMADORES 2.5.1. Fundamento de los transformadores Definición Los transformadores son aparatos estáticos destinados a transferir la energía eléctrica de un circuito a otro, utilizando, como enlace principal entre ambos, un flujo común de inducción. Convierte energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión en energía eléctrica alterna de otro nivel de tensión. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 7 Está constituido por dos o más bobinas aisladas entre si eléctricamente y arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo, por lo tanto, hay que hacer notar que el transformador supone una discontinuidad, es decir, no se pueden unir directamente los dos circuitos. Uno de los devanados se conecta a una fuente de potencia de corriente alterna y se denomina primario, mientras que el otro, que se conecta a la carga se denomina secundario. Si existiese un tercer arrollamiento, sería el devanado terciario. Los arrollamientos de un transformador pueden estar provistos de tomas o derivaciones para variar su relación de transformación. Características de los transformadores Las principales características nominales de un transformador son las siguientes: • Número de fases • Potencia asignada • Relación de transformación • Tensiones asignadas de vacío • Tensión de cortocircuito • Tipo de refrigeración • Grupo de conexión • Frecuencia • Calentamiento • Altitud del emplazamiento sobre el nivel del mar • Pérdidas en vacío • Pérdidas en carga • Margen de regulación • Nivel de aislamiento devanado primario frecuencia industrial • Nivel de aislamiento devanado secundario frecuencia industrial • Nivel de aislamiento devanado primario onda choque • Nivel de aislamiento devanado secundario onda choque • Peso aproximado • Peso del aceite Tipos de transformadores  Por la función que realizan y la clase de servicio a los que se destinan:  Transformadores de potencia  Transformadores de distribución  Transformadores elevadores (monofásicos o trifásicos)  Autotransformadores de interconexión (monofásicos o trifásicos)  Transformadores reductores de 1er escalón: AT/72,5 kV (trifásicos)  Transformadores reductores de 2º escalón: 72,5 a 36-24-17,5 kV (trifásicos)  Transformadores usos especiales: rectificadores, hornos, tracción, etc. (monofásicos, bifásicos o en “V” y trifásicos) MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 8 Se consideran transformadores de potencia a aquellos que superan los 2.000-2.500 kVA y transformadores de distribución aquéllos con potencias inferiores a los 2.500 kVA y tensiones en AT iguales o menores de 30 kV. Los transformadores elevadores son los destinados a elevar la tensión de salida del generador hasta el voltaje de transmisión del sistema que en muchos casos puede llegar a superar los 525 kV. La conexión usual es la de Triángulo-Estrella, debido principalmente a que el arrollamiento primario conectado al generador (en triángulo) mantiene la impedancia de secuencia cero en valores razonablemente bajos y, por otra parte, reduce la corriente de fase en el arrollamiento en √3 veces. Los transformadores reductores reducen la tensión hasta niveles apropiados para la distribución de la energía. Los autotransformadores se utilizan frecuentemente en la transmisión de grandes potencias a sistemas ligados de distintas tensiones, ya que permiten el intercambio entre sistemas tanto de la potencia activa como reactiva. Generalmente se suelen construir para grandes potencias y presentan ventajas importantes respecto del transformador equivalente, puesto que reduce el tamaño, peso, pérdidas y coste.  Según el sistema de tensiones:  Transformadores monofásicos.  Transformadores trifásicos.  Transformadores trifásicos-exafásicos.  Transformadores trifásicos-dodecafásicos.  Transformadores trifásicos-monofásicos.  Etc.  Según el medio para el que estén preparados:  De interior.  De intemperie.  Por el elemento refrigerante:  En baño de aceite.  Secos. Los refrigerados en baño de aceite se pueden dividir en: − Con depósito de expansión. − Herméticos de llenado integral. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 9 Transformadores en baño de aceite y transformadores secos Transformadores en baño de aceite Figura 3: Transformador en baño de aceite [23] Transformadores inmersos en líquidos dieléctricos para Europa están fabricados de acuerdo al Reglamento Europeo Nº548/2014 con bajas pérdidas, transformadores de alta eficiencia energética. Principales aplicaciones − Sector servicios (Hospitales, hoteles, escuelas, centros comerciales, etc.) − Infraestructuras (Aeropuertos, instalaciones militares, puertos, etc.) − Sector industrial (Industrias químicas, fábricas de papel, silos, etc.) − Sector agrícola (Industria agrícola, maquinaria, iluminación, etc.) − Elevación de energía (Parques eólicos, fotovoltaica, centrales hidroeléctricas, etc.) − Tracción (Ferrocarriles, tranvías, etc.) − Marítimo (Cruceros, plataformas en alta mar, etc.) Transformadores secos encapsulados en resina epoxi Figura 4: Transformador secos encapsulados en resina epoxi. [19] Gracias al desarrollo en técnicas de fabricación, así como los materiales que se utilizan (como la resina epoxi) son cada vez más usados debido a su alta fiabilidad y a su poca necesidad de planes de mantenimiento, así como el valor añadido de un menor impacto medioambiental en comparación con otros modelos de transformadores de distribución. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 10 Los transformadores encapsulados en resina epoxi, responden a esta denominación al llevar el devanado de Media Tensión encapsulado en resina, utilizando un tratamiento tanto térmico como de vacío y un proceso de gelificación y polimerización muy específico y controlado, que permiten dar una consistencia dieléctrica y mecánica fundamental. En condiciones ambientales particularmente desfavorables, como la presencia de humedad, la contaminación industrial y marina y el alto riesgo de incendio, los transformadores secos encapsulados cumplen todos los requisitos para su utilización. Principales aplicaciones − Sector servicios (Hospitales, hoteles, escuelas, centros comerciales, etc.) − Infraestructuras (Aeropuertos, instalaciones militares, puertos, etc.) − Sector industrial (Industrias químicas, fábricas de papel, silos, etc.) − Elevación de energía (Parques eólicos, fotovoltaica, centrales hidroeléctricas, etc.) − Tracción (Ferrocarriles, tranvías, etc.) − Marítimo (Cruceros, plataformas en alta mar, etc.) Comparativa entre transformadores en baño de aceite y secos Figura 5: Comparativa transformadores. [18] Comparando ambas tecnologías, cada una presenta ventajas e inconvenientes tecnológicos, sin embargo, es el riesgo de incendio y la toxicidad de los gases emitidos en la combustión los que indudablemente restringen la utilización de los transformadores en baño de aceite en el interior de inmuebles. Han sido estos inconvenientes los que han dado lugar al creciente desarrollo de los transformadores secos por su buen comportamiento al fuego y fácil reciclado al final de su vida útil. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 17 Figura 17: Vistas de núcleos montados. [6] El factor de aprovechamiento es el cociente de dividir la sección del hierro en el núcleo por la totalidad del mismo hierro más aislamiento. Espesor nominal Naturaleza del aislamiento Coeficiente de relleno Chapa de silicio ordinario 35/100 Papel 0,84 35/100 Esmalte 0,89 40/100 Papel 0,845 40/100 Esmalte 0,895 Chapa de cristales orientados 35/100 Esmalte 0,94 35/100 “Carlite” 0,965 Tabla 1: Factores de aprovechamiento del núcleo Arrollamientos o circuito eléctrico (devanados) Conductores Se pueden emplear conductores de cobre electrolítico recocido, o de aluminio, de sección circular para pequeñas intensidades y en forma de banda o de pletina rectangular con aristas redondeadas para las corrientes más intensas. Se deben considerar las características particulares de ambos materiales a la hora de afrontar el diseño del transformador eléctrico. Las ventajas que presentan los devanados de cobre son la resistencia mecánica y una buena conductividad eléctrica (lo que supone una bobina de menor tamaño). Por otro lado, las principales ventajas del aluminio son una eficiente disipación de calor y una considerable reducción en peso. En el caso de los conductores de cobre, existen en forma de hilos redondos (para diámetros inferiores a 4 mm) o de sección rectangular (denominados pletinas de cobre) para secciones mayores. Los conductores están recubiertos por una capa aislante, que suele ser de barniz en pequeños transformadores y que para pletinas está formado de una o varias capas de fibra de algodón o cinta de papel. Cobre Se emplea metal completamente puro, en forma de hilos o rectangulares, sometidos a un recocido para restituirles las propiedades modificadas por las operaciones mecánicas. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 18 El cobre puede ser estirado en hilos del orden de 0,1 mm de diámetro, se le puede recubrir de una fina capa de esmalte y es muy buen conductor de la electricidad y del calor. Aluminio También puede ser estirado en hilos, sin embargo, sus características mecánicas impiden obtener un diámetro menor de 0,6 mm. El aluminio al aire se recubre de una delgada capa de alúmina que dificulta la ejecución de los empalmes por contacto y por ello se recubren los terminales con estaño. Arrollamientos Las bobinas de baja tensión van montadas en la parte interior junto al núcleo y las de alta tensión concéntricas y exteriores a las anteriores, van montadas sobre cilindros aislantes de papel baquelizado de alta resistencia. Tipos de bobinados Existen diferentes tipos de bobinados, dependiendo de las diferentes tensiones e intensidades de los transformadores. Para transformadores de columnas tenemos: • Bobinados tipo cilíndrico de 1 capas: Se utilizan para arrollamientos de BT y terciarios para intensidades bajas y medias, así como para algunos tipos de regulación. Las espiras se disponen unas sobre otras, y pueden estar formadas por uno o varios conductores. Tienen una buena resistencia mecánica, pero al carecer de separadores entre las espiras presentan una escasa refrigeración. Figura 18: Bobinado cilíndrico de 1 capa. [6] • Bobinados tipo cilíndrico de 2 capas: Se utilizan para arrollamientos de BT y muy fuertes intensidades. Cada capa está formada por varios conductores en paralelo dispuestos axialmente; cada capa se bobina en un sentido, y al pasar de una capa a otra es preciso transponer los conductores. El principio y final de bobinado queda siempre en la parte superior del arrollamiento. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 19 Figura 19: Bobinado cilíndrico de 2 capas [6] • Bobinados tipo cilíndrico multicapa: Se utilizan para arrollamientos de AT. Son bobinados con alta resistencia mecánica, entre capas llevan separadores y varios extractos de papel para subdividir el espacio entre capas y obtener tanto un buen aislamiento como una eficaz refrigeración. Figura 20: Bobinado cilíndrico multicapa[6] • Bobinados tipo hélice: Se utilizan para arrollamientos de BT y grandes intensidades. Pueden fabricarse con uno o dos mazos de conductores y disponen de separadores entre espiras y mazos. Para muy altas intensidades se fabrican con dos hélices, el paso de una hélice a otra se realiza en la parte inferior del bobinado. Figura 21: Bobinado tipo hélice.[6] • Bobinados de disco tipo continuo: Se utilizan para arrollamientos de MT, presenta buena resistencia mecánica y de refrigeración. Pueden fabricarse con uno o dos mazos de conductores y disponen de separadores entre espiras y mazos. Para muy altas intensidades se fabrican con dos hélices, el paso de una hélice a otra se realiza en la parte inferior del bobinado. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 20 Figura 22: Bobinado de discos tipo continuo.[6] Finalizada la fabricación de bobinas, estas se comprimen entre placas metálicas y se introducen en una estufa donde se les aplica calor y vacío con objeto de extraer la humedad contenida en los aislantes; en una prensa se comprimen hasta llevarlas a la dimensión axial requerida. Comprimidas, se mantienen hasta el momento de ser montadas en el circuito magnético. Sobre los cilindros aislantes de papel baquelizado de alta resistencia, en los bobinados en hélice y discos, se colocan longitudinalmente tiras aislantes de separación sobre la cuales se arrollan las bobinas quedando entre éstas y el cilindro un canal axial de circulación del fluido refrigerante. Ensambladas con tiras que forman los canales axiales se colocan arandelas prensadas de cartón aislante especial que proporciona la línea de fuga para garantizar el perfecto aislamiento de las bobinas contiguas. En los bobinados por capas, se sitúan entre éstas papeles aislantes y canales de aceite que cumplan la doble función de aislamiento y refrigeración. Debido a los esfuerzos axiales a que pueden estar sometidos los arrollamientos a causa de las sacudidas de corriente pueden tener consecuencias graves si las bobinas no están sólidamente apretadas. En los transformadores de distribución, el arrollamiento de baja tensión se realiza mediante una bobina en banda, permitiendo obtener esfuerzos axiales nulos en cortocircuitos. Figura 23: Bobinado de baja tensión en banda de aluminio [6] Las espiras están separadas por una película aislante de clase térmica A para transformadores en baño de aceite y F o H para los transformadores secos encapsulados. En estos últimos, una vez ensamblada y fijadas las bobinas sobre el circuito magnético, se impregna el conjunto de ambos con una resina de clase F o H, a continuación tiene lugar la polimerización de la resina. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 21 Este proceso garantiza una excelente resistencia a las agresiones ambientales y una excelente resistencia dieléctrica. Los devanados de los transformadores secos encapsulados En los transformadores secos encapsulados, el arrollamiento de alta tensión se realiza empleando cinta de cobre o de aluminio y lámina aislante de alta calidad entre espiras. Varias bobinas individuales se conectan en serie y forman una rama del arrollamiento, que se seca y luego se embebe bajo vacío con resina colada. Loe extremos del arrollamiento y las derivaciones se conectan a terminales con rosca interna que también se embeben en la masa de resina. Figura 24: Bobinado de AT en bandas de Al formando bobinas individuales conectadas en serie [6] El bobinado en banda en el arrollamiento d AT reúne simplicidad y alta seguridad a nivel eléctrico. La tensión de los bobinados en bandas de una sola espira por capa no sobrepasa la simple tensión de espira. Al reducirse las diferencias de potencial entre espiras, disminuyen considerablemente los nivele de descargas parciales en este tipo de transformadores. Figura 25: Bobinas en bandas de AT cubierta con malla de fibra de vidrio dispuesta para ser introducida dentro de un molde metálico en la autoclave [6] En los transformadores de distribución, debido a su menor potencia, se emplea hilo redondo de cobre o aluminio esmaltado en el arrollamiento de AT, con bobinado continuo de gradiente lineal sin entrecapas, este procedimiento permite obtener un gradiente de tensión entre espiras muy débil y una capacidad en serie más uniforme en la bobina, con lo que se consigue reforzar las características dieléctricas, con niveles de descargas parciales particularmente bajos, lo que supone un factor determinante en cuanto al aumento de la vida útil del transformador y una mayor resistencia a las ondas de choque tipo rayo. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 22 Montaje de bobinas, conexionado y tratamiento de los trasformadores en baño de aceite Una vez el circuito magnético levantado, se procede a calar en las columnas los distintos bobinados con los aislantes entre bobinas que precisen. La disposición normal de los bobinados, contados desde el más próximo al núcleo magnético hacia el exterior, es la siguiente: • Terciario (caso de existir) • Baja Tensión • Alta Tensión • Regulación (en caso de llevarla) Figura 26: Calado de bobinas en el circuito magnético [6] Una vez montadas todas las bobinas se procede a la colocación de las piezas de apriete de culata superiores y al ensamblaje con las columnas de la chapa magnética de la chapa superior. Una vez montada la tapa se comprimen las bobinas para dejarlas a la altura conveniente. El siguiente paso consiste en el montaje del bastidor aislante que soporta el conexionado interno y el cableado a bornas, cierre de estrellas, cierre de triángulos y conexiones a los cambiadores de tomas. Finalizadas las operaciones anteriores se procede al tratamiento de secado de la parte activa; para ello se introduce todo el conjunto (parte activa + tapa) en una estufa donde se somete al siguiente proceso: • En una primera etapa se aplica calor y vacío con objeto de extraer la humedad al aislante. Este proceso puede durar algunos días, ya que debe conseguirse que la humedad extraída durante tres horas consecutivas se mantenga por debajo de un cierto valor, generalmente < 0,1 litros/hora. • Una vez conseguido lo anterior se inunda la estufa con aceite caliente debidamente tratado, con objeto de que los poros aislantes dilatados por el calor se impregnen de aceite y se evite la absorción de humedad. Encubado y montaje de accesorios Finalizado el proceso de secado, y en el periodo de tiempo más corto posible, se encuba el transformador, se atornilla la tapa, se montan las bornas, equipo de refrigeración, conservador y tuberías, y en general se procede a cerrar cualquier abertura en cuba y tapa con objeto de iniciar seguidamente el llenado de aceite. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 23 Con el aceite ya tratado previamente, comienza el llenado del transformador bajo vacío; generalmente se realizan dos o tres pasadas por el filtro hasta que se consigan los valores prefijados de rigidez dieléctrica, contenido de humedad y recuento de partículas en suspensión. Figura 27: Estufa de secado de partes activas [6] Figura 28: Campana de vacío para el llenado de aceite [6] Seguidamente se montan el resto de accesorios: termómetros, sondas termométricas, cabinas de control de la refrigeración y mandos a motor de los cambiadores de tomas en carga, cableado interior de los aparatos de protección, etc. Tras un periodo de reposo con objeto de que el posible aire ocluido pueda aflorar a las partes más altas del transformador, se efectúa una purga de todos los elementos susceptibles de almacenar aire en la parte superior: bornas, torretas, cabezas de cambiadores, etc. Así queda el transformador dispuesto para los ensayos finales. Sistema de encapsulado de MT de transformadores secos Se trata de un encapsulado por moldeado en vacío con una resina cargada e ignífuga. El sistema de encapsulado de clase F se compone de: • Bobinado continuo de MT a gradiente lineal con hilo esmaltado. • Resina epoxi a base de bisfenol A, cuya viscosidad está adaptada a una alta impregnación de los arrollamientos. • Un endurecedor anhídrico modificado por un flexibilizador. El endurecedor asegura una gran resistencia térmica y mecánica. El flexibilizador confiere al sistema de MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 24 encapsulado la necesaria elasticidad para suprimir cualquier riesgo de fisura en la explotación. • Una carga activa pulverulenta compuesta de alúmina trihidratada y de sílice, los cuales son íntimamente mezclados con la resina y el endurecedor. Proceso de encapsulado de arrollamientos de MT El proceso de encapsulado es una operación fundamental en el procedimiento de fabricación y deberá realizarse y controlarse en las condiciones más estrictas a fin de garantizar un aislamiento y características mecánicas óptimas. Las bobinas de AT se colocan en un molde, dentro de una autoclave en la que se ha hecho el vacío, previamente, en un mezclador, la resina se mezcla, se agita y desgasifica, bajo vacío, se cuela y se llenen los moldes que contienen las bobinas, sometiéndolas después a un proceso de endurecimiento, el vacío hace posible que en el recubrimiento no aparezcan burbujas de aire. La viscosidad de la mezcla de resina cuando se vierte en los moldes, es muy baja, llenando los espacios y permitiendo alcanzar el nivel más bajo de descargas parciales. Figura 29: Proceso de encapsulado en vacío [6] La alúmina deshidratada y el sílice son secados y desgasificados en vacío, con objeto de eliminar cualquier resto de humedad y de aire que pudiera perjudicar las características dieléctricas del sistema de encapsulado. Su incorporación repartida, una mitad en la resina y la otra en el endurecedor, permite obtener, siempre bajo el más rigurosos vacío y en temperatura óptima, dos premezclas homogéneas. Un nuevo desgasificador en capa fina precede a la mezcla final. Se efectúa a la colada en vacío en moldes previamente secados y precalentados a la temperatura óptima de impregnación. El ciclo de polimerización comienza por una gelificación a 80º C y termina por una polimerización de larga duración a 140º C. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 25 Figura 30: Autoclave y colada de resina llenando los moldes con las bobinas. [6] Aislantes Las características que deberá tener un material para cumplir con las funciones de aislamiento sólido son las siguientes: − Alta rigidez dieléctrica. − Constante dieléctrica lo más cercana posible a la del aceite. − Tangente de delta lo más baja posible (pérdidas dieléctricas bajas). Los aislantes en la construcción de transformadores se clasifican en: CLASE AISLANTE TRATAMIENTO A Sustancias orgánicas, algodón, seda, papel y análogas, así como esmaltes para hilos. Impregnados o sumergidos en aceite. E Fibras sintéticas resistentes al calor, papel con laca, esmalte para hilos. No impregnado B Cintas y telas de micanita y micafolio Impregnado F Sustancias orgánicas, mica, asbesto, resinas, productos a base de vidrio y materiales minerales parecidos. Impregnado/Encapsulado H Materiales tales como la silicona, elestómeros y combinaciones de materiales tales como la mica, la fibra de vidrío, asbestos, etc. Con sustancias aglutinantes como son las resinas y las siliconas apropiadas. Tabla 2: Clasificación de los aislantes. [6] Sistemas de refrigeración Los principales refrigerantes que se utilizan, encontrándose en contacto inmediato con los devanados, son el aire y el aceite mineral.  Transformadores de refrigeración seca En los transformadores de pequeñas potencias la superficie externa de la máquina es suficiente como para lograr la evacuación de calor deseada, lo que se denomina refrigeración en seco. Habitualmente en un rango de potencia asignada no superior a 2.500 kVA, con tensiones de hasta 36 kV. Este tipo de transformador presenta grandes ventajas en instalaciones que requieren de gran seguridad: interiores, locales públicos, centros comerciales, hospitales, fábricas con productos inflamables o combustibles, ferrocarriles metropolitanos… MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 26 Entre sus principales ventajas se encuentran el no propagar las llamas y no derramar materiales inflamables o contaminantes, como pasa en el caso de los transformadores de aceite. Además, no requieren de mucho mantenimiento al no existir niveles que controlar y no requieren equipos para evitar incendios. Es por eso por lo que es uno de los transformadores más seguros que existen en el mercado actualmente.  Transformadores de refrigeración líquida En el caso de potencias elevadas se emplea aceite como refrigerante, dando lugar a los denominados transformadores en baño de aceite o refrigeración líquida. En este último tipo de transformadores el aceite desempeña un doble trabajo: actúa como refrigerante y como aislante. En estos transformadores la parte activa se introduce en un tanque o cuba de aceite mineral, realizándose la disipación de calor a través de los mecanismos de convección y radiación. La cuba puede tener una superficie de refrigeración considerable, construyéndola a base de ondas, con tubos, o con radiadores adosados (normalmente desmontables para facilitar el transporte). La refrigeración externa de la cuba (ondas, tubos o radiadores), puede efectuarse por convección natural o forzada (esto último se obtiene a través de ventiladores que activen la circulación de aire). El transformador es una máquina que apenas necesita de mantenimiento, el elemento que mayor atención requiere es el aceite. Esto es debido a que el aceite mineral empleado es susceptible de sufrir un proceso de envejecimiento (oxidación y polimerización), perdiendo sus propiedades refrigerantes y aislantes, debido a la temperatura, la humedad y el contacto con el oxígeno del aire, formando lodos y productos ácidos. Para atenuar este proceso de degeneración se utilizan depósitos de expansión o conservadores de aceite y productos químicos inhibidores. A este desgaste hay que sumarle dos inconvenientes importantes que tiene el aceite mineral: es inflamable y sus vapores pueden llegar a generar en contacto con el aire explosiones. El tipo de refrigeración de un transformador se designa mediante cuatro letras. Las dos primeras se refieren al refrigerante primario (el que está en contacto directo con la parte activa de la máquina) y las dos últimas se refieren al refrigerante secundario (que enfría al refrigerante primario). De cada par de letras, la primera indica de qué fluido se trata y la segunda señala su modo de circulación. Tipo de Fluido Símbolo Tipo de circulación Símbolo Aceite mineral, vegetal o líquido sintético inflamable O Natural N Líquido sintético no inflamable L Gas G Ventilación forzada F Agua W Circulación dirigida D Aire A Aislante sólido S Tabla 3: Designación de la refrigeración de un transformador. [13] MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 33  Dispositivo de toma de gases Este dispositivo tiene por objeto recoger los gases concentrados en el relé Buchholz para proceder a su análisis. Figura 40: Dispositivo de toma de gases [24]  Imagen térmica Este equipo sirve para indicar la temperatura de los arrollamientos. Mide la temperatura más elevada del arrollamiento. Comprende un equipo termómetro asociado a una resistencia radiante recorrida por una corriente que es el reflejo de la corriente que pasa por el arrollamiento al que se quiere controlar la temperatura. Figura 41: Imagen térmica [20]  Cambiador de tomas sin tensión Son dispositivos empleados en los transformadores para lograr que la tensión del arrollamiento coincida, lo más aproximadamente posible, con la de la red a la cual se conecta. Como su nombre indica, su actuación debe ser realizada exclusivamente con el transformador sin tensión. Existen varios tipos de dispositivos, uno de los más frecuentemente empleados es el de cremallera, que resulta fiable y no requiere mantenimiento. Su dimensionamiento y distancias dependen de la intensidad nominal que deben soportar, de la tensión entre fases y de la tensión en cada escalón. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 34 Figura 42: Cambiador de tomas sin carga [36]  Regulador en carga La posibilidad de ajustar la tensión del arrollamiento a la existente en cada momento en la red, es una necesidad que se evidenció desde los primeros transformadores que se fabricaron. Era totalmente necesario poder variar la tensión del arrollamiento sin corte de suministro, ara lograr una buena calidad de servicio. Para ello se idearon varios dispositivos, pero ninguno tuvo el éxito que alcanzó el patentado por el Dr. Jansen en 1926 y en el cual están basados todos los reguladores en carga que se fabrican hoy en día. Este dispositivo está basado en la idea de realizar el cambio de un escalón al siguiente mediante el empleo de unas resistencias intermedias que limiten la corriente de cortocircuito que se genera al conectar dos escalones consecutivos sin interrupción de la corriente. Figura 43: Cambiador de tomas bajo carga [28] MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 35 Pruebas y control de calidad Cada núcleo individual, bobinado, tanque y otras piezas, están sujetos a la inspección mecánica y eléctrica antes del montaje. La evaluación final de los transformadores se realiza en el laboratorio los siguientes tipos de ensayo:  Ensayos de rutina • Medida de la relación de transformación y comprobación del acoplamiento • Ensayo de tensión aplicada a frecuencia industrial • Ensayo de tensión inducida • Medida de las descargas parciales • Medida de las pérdidas y de la corriente en vacío • Medida de la resistencia de los arrollamientos • Medida de las pérdidas debidas a la carga y tensión de cortocircuito  Ensayos de tipo • Ensayo de calentamiento • Ensayo de impulso tipo rayo • Medida del nivel sonoro  Ensayos espaciales • Medida de la resistencia de aislamiento • Medida de la impedancia homopolar • Medida de los armónicos de la corriente de vacío • Medida de la capacidad paralelo y la tag δ • Ensayo de la protección anticorrosiva Ruidos y vibraciones El transformador es generalmente un generador de vibraciones. El núcleo sometido a un campo magnético creado por una corriente alterna de 50 periodos, se alarga y contrae (efecto magnetostrictivo) 50 veces por segundo originando una vibración cuya frecuencia es de 100 Hz, doble de la alimentación. El núcleo al vibrar, origina ondas sonoras de la misma frecuencia, que se transmiten al aire se alrededor. Si las dimensiones del núcleo son pequeñas comparadas con la longitud de onda de una determinada componente (3,2 m, para 104 Hz) parte del núcleo vibrará fuera de fase por lo que habrá más transmisión de vibraciones que de radiación acústica. Esta es una de las razones por la que los pequeños transformadores tienen zumbidos de más altas componentes que los grandes transformadores. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 36 Son varios los parámetros que influyen en la magnetostricción además de la calidad del material, como es el tratamiento de la chapa, la solicitación mecánica, la dirección del flujo con respecto a la orientación del material. La consideración primaria consiste en reducir el ruido en su fuente, es decir, en el circuito magnético. Para un transformador determinado, ello significa que es necesario disminuir los valores de inducción, lo que conduce a costos de material más elevados. La magnetostricción también depende fuertemente de la uniformidad del flujo, de la dirección del mismo y de la calidad de los ensamblados del circuito magnético, manifestándose más intensamente en los yugos que en las columnas. La mayor parte del ruido transmitido a la cuba del transformador proviene de los yugos, en particular del inferior que tiene un contacto mecánico con la cuba. La mayoría de las veces es posible aumentar la sección del yugo sin que ello implique un aumento del tamaño de la cuba del transformador. El transformador debe ser ensayado, con objeto de explorar el nivel sonoro a lo largo de todo el espectro de frecuencias en diversos puntos del mismo, con el fin de determinar si los índices en decibelios obtenidos están dentro de normas. 2.6. TIPO DE TRANSFORMADORES A FABRICAR 2.6.1. Transformadores de distribución MT/BT La misión de estos transformadores es la de realizar las transformaciones pertinentes para llevar la energía desde el inicio de la red de distribución, punto de conexión con la red de reparto, en alta tensión hasta el inicio de la red de distribución en media tensión, transformadores de AT/MT o hasta los consumidores finales, transformadores de MT/BT. Dentro de la amplia gama de transformadores que hay en el mercado, nos vamos a centrar en la producción de transformadores de distribución de Media Tensión a Baja Tensión (MT/BT). Los transformadores de distribución desempeñan un papel crucial en la transmisión y distribución de energía eléctrica. Los transformadores de distribución tienen la función principal de convertir la energía eléctrica de una tensión elevada a una tensión más baja, apta para su uso en aplicaciones residenciales, comerciales e industriales. Permite que los consumidores utilicen la electricidad a niveles más bajos y más seguros. Los transformadores de distribución se consideran aquéllos con potencias inferiores a los 2.500 kVA y tensiones en AT iguales o menores de 30 kV. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 37 En nuestro caso se trata sobre todo de transformadores trifásicos, que de acuerdo con el tipo de aislamiento en el que están inmersos los devanados tendremos:  Transformadores en baño de aceite  Transformadores secos encapsulados en resina epoxi Transformadores en baño de aceite Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica alimentados en media tensión en el primario y en baja tensión en el secundario. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Tendremos dos tipos de transformadores en baño de aceite:  Transformadores en baño de aceite con depósito de expansión  Transformadores en baño de aceite herméticos de llenado integral Características TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SUMERGIDOS EN BAÑO DE ACEITE Nivel de aislamiento 17,5 kV Características eléctricas Potencia kVA 250 400 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 Tensión asignada Primaria 13,2 kV Secundaria vacío 420 V Regulación de la tensión ± 2,5% ± 5% Grupo de conexión Dyn11 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SUMERGIDOS EN BAÑO DE ACEITE Nivel de aislamiento 17,5 kV Dimensiones estándar Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Largo 1.120 1.430 1.510 1.780 1.860 1.870 2.080 2.140 2.140 Ancho 880 890 910 1.080 1.160 1160 1.250 1.290 1.290 Alto a tapa 820 910 995 1.010 1.065 1120 1.398 1.501 1.501 Alto a MT 1.205 1.295 1.380 1.395 1.450 1.505 1.783 1.886 1.886 Alto a BT 996 1.086 1.269 1.335 1.390 1.445 1.758 1.861 1.861 Volumen de aceite (litros) 240 300 400 540 565 590 1.050 1.400 1.500 Peso total (Kg) 980 1.390 1.790 2.260 2.445 2.575 3.860 5.450 5.750 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SUMERGIDOS EN BAÑO DE ACEITE Nivel de aislamiento 24 kV Características eléctricas Potencia kVA 250 400 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 Tensión asignada Primaria 20 kV Secundaria vacío 420 V Regulación de la tensión ± 2,5% ± 5% Grupo de conexión Dyn11 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 38 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SUMERGIDOS EN BAÑO DE ACEITE Nivel de aislamiento 24 kV Dimensiones estándar Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Largo 1.120 1.430 1.510 1.780 1.860 1.870 2.080 2.140 2.140 Ancho 880 890 910 1.080 1.160 1.160 1.250 1.290 1.290 Alto a tapa 820 910 995 1.010 1.065 1.120 1.398 1.501 1.501 Alto a MT 1.205 1.295 1.380 1.395 1.450 1.505 1.783 1.886 1.886 Alto a BT 996 1.086 1.269 1.335 1.390 1.445 1.758 1.861 1.861 Volumen de aceite (litros) 240 300 400 540 565 590 1.050 1.400 1.500 Peso total (Kg) 980 1.390 1.790 2.260 2.445 2.575 3.860 5.450 5.750 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SUMERGIDOS EN BAÑO DE ACEITE Nivel de aislamiento 36 kV Características eléctricas Potencia kVA 250 400 630 800 1.0 00 1.250 1.600 2.000 2.500 Tensión asignada Primaria 30 kV Secundaria vacío 420 V Regulación de la tensión ± 2,5% ± 5% Grupo de conexión Dyn11 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SUMERGIDOS EN BAÑO DE ACEITE Nivel de aislamiento 24 kV Dimensiones estándar Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Largo 1.120 1.430 1.510 1.780 1.860 1.870 2.080 2.140 2.140 Ancho 880 890 910 1.080 1.160 1.160 1.250 1.290 1.290 Alto a tapa 820 910 995 1.010 1.065 1.120 1.398 1.501 1.501 Alto a MT 1.305 1.395 1.480 1.495 1.550 1.605 1.883 1.986 1.986 Alto a BT 996 1.086 1.269 1.335 1.390 1.445 1.758 1.861 1.861 Volumen de aceite (litros) 240 300 400 540 565 590 1.100 1.450 1.550 Peso total (Kg) 990 1.400 1.800 2.270 2.455 2.585 3.920 5.520 5.830 Tabla 6: Características eléctricas y de dimensiones de los transformadores en aceite. (Fuente: Elaboración propia) Transformadores secos Se utilizan en interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en aceite. Son de aplicación en grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Mucho más accesibles para el usuario final, los transformadores secos pueden instalarse cerca del lugar de utilización, lo que permite optimizar el diseño de instalación reduciendo al máximo los circuitos de baja tensión, con el consiguiente ahorro en pérdidas y conexiones de baja tensión. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 39 Características TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Nivel de aislamiento 17,5 kV Características eléctricas Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Tensión asignada Primaria 13,2 kV Secundaria 230/400 V (420 V en vacío) Regulación de la tensión ± 2,5% ± 5% Grupo de conexión Dyn11 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Nivel de aislamiento 17,5 kV Dimensiones estándar Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Largo 1.140 1.260 1.365 1.380 1.440 1.530 1.630 1.630 1.785 Ancho 670 800 800 800 800 950 950 1.200 1.200 Alto 1.190 1.400 1.550 1.700 1.850 1.960 2.000 2.270 2.350 Peso total (Kg) 800 1.100 1.450 1.700 2.000 2.350 2.800 3.400 4.000 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Nivel de aislamiento 24 kV Características eléctricas Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Tensión asignada Primaria 20 kV Secundaria 230/400 V (420 V en vacío) Regulación de la tensión ± 2,5% ± 5% Grupo de conexión Dyn11 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Nivel de aislamiento 24 kV Dimensiones estándar Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Largo 1.275 1.320 1.470 1.500 1.560 1.650 1.695 1.755 1.870 Ancho 690 800 800 800 950 950 950 1.200 1.200 Alto 1.280 1.480 1.570 1.720 1.870 1.980 2.020 2.290 2.560 Peso total (Kg) 950 1.150 1.550 1.800 2.150 2.600 3.050 3.650 4.300 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Nivel de aislamiento 36 kV Características eléctricas Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Tensión asignada Primaria 30 kV Secundaria 230/400 V (420 V en vacío) Regulación de la tensión ± 2,5% ± 5% Grupo de conexión Dyn11 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 40 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN SECOS ENCAPSULADOS EN RESINA EPOXI Nivel de aislamiento 36 kV Dimensiones estándar Potencia kVA 250 400 630 800 1.000 1.250 1.600 2.000 2.500 Largo 1.410 1.380 1.575 1.620 1.680 1.770 1.760 1.880 1.955 Ancho 700 800 800 800 1.100 950 950 1.200 1.200 Alto 1.370 1.560 1.590 1.740 1.890 2.000 2.040 2.310 2.770 Peso total (Kg) 1.100 1.200 1.650 1.900 2.300 2.850 3.300 3.900 4.600 Tabla 7: Características eléctricas y de dimensiones de los transformadores secos. (Fuente: Elaboración propia) 2.7. PRODUCTOS UTILIZADOS EN LA FABRICACIÓN 2.7.1. Materia prima principal Las dos partes principales de un trasformador eléctrico son el núcleo magnético y los devanados. El núcleo magnético está compuesto por láminas de acero al silicio, aisladas entre sí, dispuestas en forma de apilamiento, y su función principal es proporcionar un camino de baja reluctancia para el flujo magnético. Los devanados son conductores eléctricos aislados, de cobre o de aluminio, enrollados alrededor del núcleo magnético que forman los bobinados primarios y secundarios.  Acero al silicio: Acero especial fabricado para poseer determinadas propiedades magnéticas, aisladas sobre las dos caras para tener pérdidas relativamente bajas por efecto de histéresis y corrientes de Foucault y una alta permeabilidad magnética. El material se importa en forma de bobinas las cuales serán cortadas a la forma necesaria para posteriormente apilarse formando así el núcleo. Figura 44: Bobinas de chapa de acero al silicio [32] Dos son los tipos de conductores empleados en los devanados:  Cobre: Es un metal de alta conductividad eléctrica, ductilidad, maleabilidad y blando que se puede utilizar de diferentes formas: − Hilo − Pletina o banda  Aluminio: Caracterizado por su alta conductividad eléctrica y ligereza que se puede utilizar de diferentes formas: − Hilo − Pletina o banda MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 41 Existen una serie de condicionantes tanto técnicos como económicos a la hora de la elección entre la utilización del cobre o la del aluminio. Cuando el peso es la consideración de diseño, el Al es una excelente opción. Cuando el espacio es una limitación crítica, el Cu puede ser requerido. Es más ventajoso para el cliente dejar abierta la elección del material de fabricación al fabricante, el cual siempre va a tratar de optimizar los diseños no solo de acuerdo a las características del cliente, sino también teniendo en cuenta los materiales disponibles en el mercado. 2.7.2. Otros materiales  Aceite dieléctrico: Es un lubricante estable a elevadas temperaturas y con buenas propiedades aislantes y refrigerantes dada su baja viscosidad. Se vierte en la cuba del transformador donde después se introducen los elementos a aislar.  Resina epoxi, endurecedor y carga activa: Resina perteneciente al grupo de los polímeros empleada para el aislamiento del bobinado de los transformadores secos. Se vierte sobre los devanados al vacío extrayendo toda posible burbuja de aire, para así evitar fallos en el aislamiento.  Barniz: El barniz se usa para los siguientes propósitos: − Para sellar todos los materiales fibrosos o higroscópicos en el devanado contra la absorción de humedad. − Para unir todo el devanado y el aislamiento mecánicamente, en una masa cohesiva sólida, de modo que se haga más resistente a los golpes, vibraciones y tensiones mecánicas. − Para proteger el devanado contra los efectos destructivos del aceite, el ácido y otros productos químicos. − Para mejorar las propiedades eléctricas de los aislantes fibrosos u otros que no deben verse afectados por ninguna de las diversas influencias destructivas durante un período al menos tan largo como la vida útil del componente bajo los ciclos normales de calor y frío.  Aislamientos: Tanto para Cu o Al se utilizan los mismos aislamientos, papel termoestabilizado en los conductores y presspan, pressboard y madera en los demás aislamientos. Los hilos o pletinas pueden ser esmaltados o encintados con papel. El aislamiento entre capas debe ser exclusivamente papel o cartón provisto de resina termoendurecible y se puede utilizar tanto en AT como en BT. El aislamiento entre arrollamientos debe ser básicamente de papel baquelizado. Las cuñas y elementos de apriete deben estar construidos y fijados para que en ningún caso pierdan su posición o puedan extraerse aun contando con un posible aflojamiento fortuito. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 42 2.7.3. Accesorios Se trata de aquellos elementos que van a formar parte del transformador pero que se adquirirán de suministradores externos. No estamos refiriendo entre otros: Cuba, con sus radiadores, depósito de expansión, valvulería, tornillería, bulones, pernos, perfiles metálicos, ventiladores, relé Buchholz, termómetro de esfera, termostato, válvula de sobrepresión, nivel magnético, desecador de aire, dispositivo de toma de gases, imagen térmica, cambiador de tomas, etc. 2.8. LÍNEAS DE FABRICACIÓN El producto a fabricar son transformadores de distribución MT/BT, que dividimos en dos líneas principales de fabricación, una para transformadores en baño de aceite y otra para transformadores secos encapsulados en resina epoxi. Cada una de estas dos líneas las dividimos a su vez en tres líneas de fabricación: para transformadores de tensiones de aislamiento de 17,5 kV, 24 kV y 36 kV. LÍNEAS DE FABRICACIÓN MT/BT TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN MT/BT TRANSFORMADORES EN ACEITE TRANSFORMADORES SECOS L i n e a s T r a f o s 1 L i n e a s T r a f o s 2 L i n e a s T r a f o s 3 L i n e a s T r a f o s 1 L i n e a s T r a f o s 2 L i n e a s T r a f o s 3 Figura 45: Líneas de fabricación. (Fuente: Elaboración propia) MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 49 2.12. INSTALACIÓN ELÉCTRICA 2.12.1. Consideraciones y criterios técnicos Previo al diseño de la instalación eléctrica se van a tener en cuenta una serie de consideraciones y criterios técnicos de tal manera que la instalación puede irse adaptando a la evolución tecnológica que se vaya produciendo, a las modificaciones que haya que acometer o a nuevas necesidades, mediante pequeños, manteniendo siempre una instalación eficiente en cuanto a recursos energéticos utilizados. Punto de enganche y red eléctrica de alimentación Teniendo en cuenta de que la planta está ubicada en un polígono industrial donde ya existe infraestructura de redes eléctricas de distribución, partiendo de los datos de la potencia total instalada en la planta, el primer paso es ponerse en contacto con la compañía distribuidora. La compañía distribuidora de la zona nos propone un suministro de energía eléctrica a la tensión normalizada de 13,2 kV y 50 Hz, desde una Estación de Transformación y Distribución (ETD) cercana a nuestra instalación y nos fija el punto de enganche. La red eléctrica de alimentación, discurrirá por una canalización enterrada bajo tubo. La sección de los conductores se calculará en función de la potencia total instalada, considerando la posibilidad de que en un futuro esta pueda sufrir un incremento de potencia de al menos un 30%. En esa misma canalización se incluirán tubos de reserva. La instalación de la línea se hará de acuerdo a la Reglamentación vigente y las normas particulares fijadas por la empresa suministradora. Teniendo en cuenta que la línea va a discurrir por terrenos ajenos a la fábrica, una vez realizada la instalación y la puesta en servicio se entregará a la empresa suministradora para que se encargue del su mantenimiento y conservación. Centro de transformación El centro de transformación será de abonado y del tipo interior de obra, en la zona de servicios auxiliares centrales, lo más centrado posible con la distribución de las cargas, disminuyendo así las pérdidas y los costes de la instalación. Sus características constructivas y los elementos que lo integran son:  Local del centro de transformación  Instalado en el perímetro del edificio con puertas que den al exterior.  Dimensiones que permitan la ejecución de las maniobras propias de la explotación en condiciones óptimas de seguridad para las personas. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 50 • Pasillos de maniobra: 1m para el caso de la existencia de elementos en tensión a un solo lado y 1,2 m en el caso de que existan en ambos lados. • Pasillos inspección: 0,8 m para el caso de la existencia de elementos en tensión a un solo lado y 1 m en el caso de que existan en ambos lados. • Pasillos libres de todo obstáculo hasta una altura de 2,30 m.  Celdas de los transformadores protegidos por tabiques o muros y rejillas.  Los transformadores deben tener acceso directo al exterior.  Rejillas de ventilación que comunicarán el local con el exterior.  Canaletas y conducciones cerradas con material cortafuego 2 horas.  Cable de puesta a tierra y equipotencialidad de las masas.  Ventilación natural para la renovación del aire. La altura entre la entrada y salida del aire será la máxima posible.  Transformadores  Aislamiento seco encapsulados en resina epoxi.  Tensión: 13,2 kV/400-230 V  Tomas de regulación de la tensión sin carga: ± 2.5%.  Cabinas de media tensión  Cabina de entrada de SF6 con seccionador de corte en carga y seccionador de p.a.t.  Cabina de medida.  Cabinas con interruptor automático para la protección del transformador.  Cuadro General de Distribución de baja tensión  Tipo modular y extensible.  Interruptores automáticos en las entradas y en las salidas.  Interruptores dotados de dispositivos candables en posición de abierto.  Conexiones de consumidores sin interrupción de la alimentación.  Prever como mínimo un 20% de espacio disponible.  Contaje de energía eléctrica en cada acometida y en cada salida a través de tres transformadores de intensidad (In/5).  Cuadros secundarios de baja tensión  Resto de cuadros de baja tensión que estén ubicados en el propio centro de transformación, y alimentados desde el Cuadro General de Distribución.  Batería estacionaria de corriente continua  Alimentación de protecciones y maniobra del Centro de Transformación.  Batería automática de condensadores  Corrección del factor de potencia. Red eléctrica de distribución de baja tensión En un plano en planta de los edificios se sitúan, lo más cerca posible de las cargas y de sus necesidades de agrupamiento, los cuadros de distribución secundarios, que se alimentaran de las redes eléctricas de distribución que parten del Cuadro General de Distribución (CGD) del centro de transformación. Cada línea de salida dispondrá de un dispositivo de mando y protección y discurren por canalizaciones compuestas por los conductores aislados o por canalizaciones eléctricas prefabricadas y sus medios de fijación y protección mecánica. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 51 La red eléctrica de distribución de baja tensión se calcula partiendo de la relación de consumidores de la fábrica teniendo en cuenta su potencia, su factor de potencia y el coeficiente de simultaneidad, así como de la ubicación de los cuadros eléctricos que alimentan dichos consumidores. Las distintas redes eléctricas de distribución se dividen para: • Limitar las consecuencias de un defecto al circuito que concierne. • Facilitar la localización de un defecto. • Realizar las operaciones de mantenimiento de un circuito, manteniendo el resto de la instalación en tensión. • Conseguir una mayor disponibilidad de la energía. Las redes se realizarán atendiendo a criterios de suministrar la mejor calidad y de permitir una buena gestión energética. Para ello se deben realizar tantos circuitos como sea necesario, teniendo en cuenta, entre otros los siguientes criterios: • Redes de proceso separadas de las de acondicionamiento de edificios. • Realización de redes separadas con cargas más contaminantes. • Circuitos de fuerza por línea de proceso o área de trabajo. • Alimentación a los circuitos de control y a los de potencia independiente. • Alimentación de equipos especialmente sensibles a las perturbaciones mediante fuentes de alta calidad. • Para garantizar el mayor equilibrado posible de las cargas, en el caso de cargas monofásicas, éstas se repartirán uniformemente entre las tres fases o conductores polares a lo largo de la instalación. • Redes que permitan medir la energía eléctrica consumida por cada línea de proceso y de acondicionamiento de edificios. Las bandejas y canalizaciones serán de dimensiones suficientes para permitir la refrigeración de los cables que soportan sin alcanzar la temperatura máxima admisible y en los pasos de las paredes y el suelo tendrá un recubrimiento cortafuego de 2 horas. Conductores eléctricos Utilizaremos dos tipos de conductores  Conductores aislados (cables).  Canalizaciones eléctricas prefabricadas.  Distribución con conductores aislados La sección del conductor neutro será igual a la de los conductores de fase. Se utilizarán cables no propagadores del incendio, con emisión de humos y opacidad reducida y libre de halógenos.  Distribución con canalizaciones eléctricas prefabricadas Las canalizaciones prefabricadas se distinguen por su facilidad de puesta en servicio y flexibilidad de instalación y modificación. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 52 Las cargas centralizadas en los cuadros eléctricos se alimentarán mediante redes con cables aislados. Para las cargas, donde su emplazamiento no esté perfectamente definido, y se encuentren distribuidas por la nave se utilizarán canalizaciones eléctricas prefabricadas. Figura 52: Conductores aislados multipolares y unipolares [30] Figura 53: Canalización eléctrica prefabricada [31] Los cables discurrirán por bandejas, dentro de tubos de acero o en canaletas. Los cables de corrientes fuertes y corrientes débiles irán en caminos separados. Las canalizaciones eléctricas prefabricadas se montarán apoyadas o suspendidas de la estructura de la nave. Las secciones de los conductores se calcularán en base a las caídas de tensión máximas admisibles y a la intensidad máxima admisible del cable y resistirá las corrientes de cortocircuito que puedan darse en cualquier punto del recorrido del cable hasta que actúe el dispositivo de protección, sin que alcance la temperatura máxima admisible. Caídas de tensión admisibles De acuerdo con el Apartado 2.2.2 de la ITC-BT-19 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, las caídas de tensión máximas admisibles serán de: • 4,5% para alumbrado • 6,5% para otros usos Puestas a tierra La red de puestas a tierra se establece para limitar la diferencia de tensión entre las masas metálicas y la tierra y para garantizar la actuación de las protecciones. Esquema de distribución El esquema de distribución debe garantizar la correcta actuación de las protecciones dadas las características de la instalación y de las puestas a tierra; por tanto, el MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 53 esquema de distribución se escogerá siguiendo las exigencias y recomendaciones de la instrucción ITC-BT-08 del Reglamento Electrotécnico para Baja tensión. Elegimos un sistema de distribución TT. Neutro conectado a la tierra del transformador (Re) y conductor de puesta a tierra de las masas independiente (RE). Figura 54: Esquema de distribución TT [29] Dispositivos de mando y protección Cada línea dispondrá de su propio dispositivo de seccionamiento omnipolar en el origen destinado a protegerle frente a sobrecargas y cortocircuitos. La intensidad nominal de las protecciones deberá corresponder a la sección de los conductores. Los dispositivos de protección de cada circuito estarán convenientemente coordinados, siendo selectivos con otros dispositivos generales que les precedan.  Protección contra contactos directos. Mediante un dispositivo aislante que impida el acceso a las partes bajo tensión.  Protección contra contactos indirectos. Mediante la puesta a tierra de las masas y los elementos conductores a los que se acceda simultáneamente y estará asociada a la utilización de dispositivos de protección con corte automático de la alimentación. En los circuitos de alumbrado y tomas de corriente se instalarán interruptores diferenciales de gran sensibilidad. En los circuitos de las líneas del proceso se instalarán interruptores diferenciales de baja sensibilidad. Si debido a que el ambiente de la zona industrial puede dar lugar a pequeñas derivaciones a tierra que individualmente no dispararían el interruptor diferencial, sin embargo, la suma de todas ellas si hicieran disparar un interruptor diferencial puesto en cabecera, se instalará en cada una de las salidas del Cuadro General de MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 54 Distribución relés diferenciales regulables con un nivel de alarma y otro de disparo, de tal manera que cuando se llegue al nivel de alarma se compruebe la corriente de defecto a tierra y se busque aguas abajo si alguna de las salidas secundarias tiene una corriente de defecto demasiado elevada y, si es necesario, repararla. Todos los elementos de protección se seleccionarán e instalarán acorde a las ITC-BT22, ITC-BT-23 y ITC-BT-24 del Reglamento Electrotécnico para Baja tensión. Receptores Motores Los motores deben cumplir con el Reglamento (UE) 2019/1781 de la Comisión, de 1 de octubre de 2019, por el que se establecen requisitos de diseño ecológico para los motores eléctricos y los variadores de velocidad de conformidad con la Directiva 2009/125/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. El consumo de energía de los sistemas accionados por motor puede reducirse si los motores que se utilizan en aplicaciones de velocidad y de carga variables se equipan con variadores de velocidad, y también si dichos variadores se rigen por sus propios requisitos mínimos de eficiencia energética. En las aplicaciones de velocidad constante (carga constante), los variadores de velocidad suponen costes adicionales y pérdidas de energía. Iluminación La sección HE-3 del Código Técnico de la Edificación establece como exigencia básica que los edificios dispongan de instalaciones de iluminación, adecuadas a las necesidades de sus usuarios y a la vez eficaces energéticamente. Para obtener óptimos resultados, es necesario disponer de elementos que controlen y regulen la iluminación de la que disponemos en nuestro edificio. Toda zona dispondrá de un sistema de encendidos por horario centralizado en cada cuadro eléctrico. Cada zona dispondrá de un sistema de control y regulación que incluya:  Un sistema de encendido y apagado manual externo al cuadro eléctrico  Un sistema de encendidos por horario centralizado en cada cuadro eléctrico Las zonas de uso esporádico, dispondrán de un sistema de encendido y apagado de las dos siguientes opciones:  Un control de encendido y apagado por sistema de detección de presencia, o  Un sistema de pulsador temporizado MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 55 Tipos de alumbrados:  Ambiente: alumbrado normal del edificio  Proceso: alumbrado específico de los procesos  Emergencia:  Antipánico: alumbrado de seguridad anti-pánico  Evacuación: alumbrado de seguridad evacuación  Exterior: alumbrado de viales • Alumbrado normal del edificio: El edificio se concebirá favoreciendo la utilización máxima de la iluminación natural. Las zonas iluminadas por lucernarios o ventanales dispondrán de sensores lumínicos que podrán encender y apagar las luminarias en función de la iluminación que se reciba del exterior, además de los interruptores externos al cuadro eléctrico. Cuando haya iluminación natural, la iluminación artificial se mandará gradualmente, con arreglo al nivel de alumbrado natural, con 3 niveles (1/3, 2/3 y 3/3 del nominal). Las zonas situadas a lo largo de los ventanales se tratarán específicamente. El edificio se dividirá en zonas, acorde con las zonas de división del proceso. • Alumbrado de procesos: Asegurará un nivel de iluminación óptimo sobre el plano de trabajo y el mejor confort visual para que los trabajadores lleven a cabo su labor de forma segura y cómoda. El alumbrado de ambiente por encima del proceso no será necesario. El apagado y encendido estará condicionado a la marcha del proceso productivo. • Alumbrado de emergencia: Entrará en funcionamiento cuando se produzca un fallo en la alimentación del alumbrado normal. Debe garantizar la correcta instalación y funcionamiento de los servicios de seguridad, en especial las dedicadas al alumbrado que faciliten la evacuación segura de las personas o la iluminación de puntos viales de los edificios. Hay dos tipos de alumbrado de emergencia:  Antipánico: Permite la identificación y accesos a las rutas de emergencia. Debe proporcionar 0,5 lux en todo el espacio hasta 1 metro de altura durante un tiempo mínimo de 1 hora.  Evacuación: Permite reconocer y utilizar las rutas de evacuación. Debe proporcionar 5 lux en los cuadros de distribución y en los puntos de los servicios contra incendios, además de 1 lux en el suelo de las zonas principales de paso. • Alumbrado exterior Situados sobre brazos murales adosados a las fachadas. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 56 Las redes eléctricas de alimentación de los alumbrados generales de la nave se realizarán mediante canalizaciones eléctricas prefabricadas o mediante cable en bandeja para el resto. Otros usos En otros usos se incluyen todo tipo de receptores que no sean iluminación ni motores, como pueden ser tomas de corriente, climatizadores, etc. y todo tipo de consumidores que no estén implícitamente definidas el tipo de cargas. Compensación del factor de potencia En la planta se encuentran presentes muchos consumidores que absorben energía reactiva. Este consumo de energía reactiva produce efectos no deseables en la instalación, un mayor consumo de corriente, pérdidas en los conductores, aumento en las caídas de tensión y sobrecargas en los transformadores y en las líneas de distribución. Además, un factor de potencia bajo acarreará penalizaciones de la empresa suministradora. Para evitar estos problemas, el factor de potencia general de la instalación se compensará mediante la instalación de baterías de condensadores automáticas de baja tensión, de una potencia variable que asegure, en todo momento, que el factor de potencia esté por encima del 0,95. El cuadro de estas baterías se conectará al embarrado del Cuadro General de Distribución de baja tensión, a través de un dispositivo de protección adecuado a la intensidad nominal de los condensadores Los condensadores serán de tipo reforzado y podrán ser instalados en las redes contaminadas que tengan hasta el 25% de generadores de armónicos con relación a la potencia nominal del transformador AT/BT. Antes de instalar una batería se deben medir armónicos en el punto de conexión. Si la tasa de armónicos en tensión THDV > 2,5-3% y en intensidad THDI > 15-20%, hay que instalar baterías reforzadas en tensión para 460 V y montar filtros. Hay que analizar a la vez las THDV y THDI. El análisis puede dar los siguientes resultados:  Tasa de distorsión armónica baja: Instalar baterías convencionales.  Tasa de distorsión armónica próxima al límite: Instalar baterías reforzadas en tensión, con preparación para instalar filtros de armónicos.  Tasa de distorsión armónica alta: Instalar baterías reforzadas en tensión con filtros de armónicos. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 57 2.13. CARGAS ELÉCTRICAS 2.13.1. Cargas del proceso productivo A continuación, se enumeran las maquinas que intervienen en el proceso productivo de la planta, indicando su función, su potencia unitaria y su cantidad. 1. CARGAS ELÉCTRICAS DEL PROCESO PRODUCTIVO Línea de fabricación Nombre de la máquina Cantidad P. Unit. (kW) Transformadores en baño de aceite Puente grúa (para toda la nave) 1 15 Cortadora y apiladora de núcleo 1 30 Horno de recocido del núcleo 1 7,5 Bobinadora 18 5,5 Ensamblado 1 5 Horno de secado por vacío 1 10 Encubado 1 3 Llenado de aceite 1 30 Cinta transportadora 5 2 Transformadores secos encapsulados en resina epoxi Cortadora y apiladora de núcleo 1 30 Horno de recocido del núcleo 1 7,5 Bobinadora 18 5,5 Moldeado de bobina de AT 1 2 Precalentamiento de bobina de AT 1 10 Instalación de vertido de resina 1 20 Horno de curado de resina 1 10 Ensamblado 1 5 Cinta transportadora 2 2 Tabla 9: Cargas eléctricas. (Fuente: Elaboración propia) 2.13.2. Cargas de los servicios auxiliares Cargas de servicios auxiliares de la nave Los servicios generales de la nave comprenden el alumbrado de la nave, la fuerza de la nave (mediante canalizaciones eléctricas prefabricadas), las tomas de corriente de la nave y las cámaras de climatización y ventilación de la nave. • Alumbrado: Se trata del alumbrado general de la planta, el alumbrado localizado en cada zona y el alumbrado exterior. • Fuerza: Se ha dividido la planta en cuatro cuadrantes y se instalarán una canalización eléctrica prefabricada en cada una de ellas. Están pensadas para alimentar máquinas y herramientas. • Tomas de corriente: Se ubicarán tomas de corriente por toda la planta para usarlas en caso de necesidad. Monofásicas a 230 V y trifásicas a 400 V. • Cámaras de climatización y extracción: Se encargan de climatizar y renovar el aire de la planta y los almacenes. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 58 Cargas de servicios auxiliares centrales Las cargas eléctricas de los servicios auxiliares centrales comprenden:  Centro de transformación: Alumbrado y tomas de corriente, ventilación y batería estacionaria.  Central de producción de calor: Alumbrado y tomas de corriente, bombas y pupitres de fuerza y mando de las calderas.  Central de compresores: Alumbrado y tomas de corriente, bombas de alimentación de agua de refrigeración, secador de aire y pupitres de fuerza y mando de los compresores.  Central de bombeo de agua: Alumbrado y tomas de corriente, bombas de alimentación de agua a la planta.  Taller de mantenimiento: Alumbrado, tomas de corriente y red de fuerza.  Laboratorio: Alumbrado y tomas de corriente.  Carga de baterías de carretillas: Alumbrado y tomas de corriente. 2.13.3. Cargas de los almacenes Todos los almacenes constarán de iluminación y fuerza. En el almacén de materias primas hay dos puentes grúa de 7,5 kW cada uno. 2.13.4. Cargas de las oficinas Las oficinas albergan cargas de iluminación, fuerza y climatización, dividido según la zona en la que se encuentran. MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 65 SUBCUADROS NIVEL 1 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora S7.2 FZNAV Agrupación fuerza nave S7.2.1 CAPRL1 Canalización prefabricada línea 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 Consumos en ruta 0,8 S7.2.2 CAPRL3 Canalización prefabricada línea 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 Consumos en ruta 0,8 S7.2.3 CAPRL3 Canalización prefabricada línea 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 Consumos en ruta 0,8 S7.3 TCNAV Agrupación tomas corriente nave S7.3.1 TCCNTS Tomas corriente corte núcleo trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.2 TCB1TS T. corriente bobinadoras lín 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.3 TCB2TS T. corriente bobinadoras lín 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.4 TCB3TS T. corriente bobinadoras lín 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.5 TCCNTA T. corriente corte núcleo trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.6 TCB1TA T. corr. bobinadoras línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.7 TCB2TA T. corr. bobinadoras línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.3.8 TCB3TA T. corr. bobinadoras línea 3 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 Consumos en ruta 0,9 S7.4 CLNAV Agrupación climatización/ventilación nave S7.4.1 CLMP Climatización almacén materia prima Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 20 8 0,8 S7.4.2 CLNZ1 Climatización nave zona 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 30 12 0.8 S7.4.3 CLNZ2 Climatización nave zona 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 50 12 0,8 S7.4.4 CLNZ3 Climatización nave zona 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 70 12 0,8 S7.4.5 CLPT Climatización almacén producto termin. Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 90 10 0,8 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 66 SUBCUADROS NIVEL 1 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora Cuadro 1.9 S8 SAC Servicios auxiliares centrales S8.1 CETRA Alim. subc. nivel 2 Centro Transformación Tensión (V) Longitud (m) C. simultaneid. F. Potencia 400/230 15 0,5 0,85 S8.2 CPRCA Alim. sub. nivel 2 Central producción calor Tensión (V) Longitud (m) C. simultaneid. F. Potencia 400/230 15 0,6 0,8 S8.3 CECOM Alim. subcu. nivel 2 Central Compresores Tensión (V) Longitud (m) C. simultaneid. F. Potencia 400/230 15 0,6 0,8 S8.4 CEBAG Alim. subcu. nivel 2 Central bombeo agua Tensión (V) Longitud (m) C. simultaneid. F. Potencia 400/230 20 0,6 0,8 S8.5 TMANT Alim. subcu. nivel 2 Taller mantenimiento Tensión (V) Longitud (m) C. simultaneid. F. Potencia 400/230 20 0,6 0,8 Tabla 13: Datos Subcuadros Nivel 1. (Fuente: Elaboración propia) CONSUMOS EN RUTA REF. Cuadro REF. Circuito INSTALACIÓN RECEPTORA S7.1 ALNAV Agrupación alumbrados nave S7.1.1 ALCNTS Alumbrado zona corte núcleo trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 35 10 10 10 10 10 10 S7.1.2 ALB1TS Alumbrado zona bobinadoras línea 1 trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 30 10 10 10 10 10 10 S7.1.3 ALB2TS Alumbrado zona bobinadoras línea 2 trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 25 10 10 10 10 10 10 S7.1.4 ALB3TS Alumbrado zona bobinadoras línea 3 trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 20 10 10 10 10 10 10 S7.1.5 ALCNTA Alumbrado zona corte núcleo trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 40 10 10 10 10 10 10 S7.1.6 ALB1TA Alumbrado zona bobinadoras línea 1 trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 35 10 10 10 10 10 10 S7.1.7 ALB2TA Alumbrado zona bobinadoras línea 2 trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 30 10 10 10 10 10 10 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 67 CONSUMOS EN RUTA REF. Cuadro REF. Circuito INSTALACIÓN RECEPTORA S7.1.8 ALB3TA Alumbrado zona bobinadoras línea 3 trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º Potencia (W) 100 100 100 100 100 100 100 Longitud (m) 20 10 10 10 10 10 10 S7.1.9 ALEXC1 Alumbrado exterior circuito 1 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º Potencia (W) 500 500 500 500 500 Longitud (m) 15 30 30 30 30 S7.1.10 ALEXC2 Alumbrado exterior circuito 2 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º Potencia (W) 500 500 500 500 500 Longitud (m) 45 30 30 30 30 S7.1.11 ALEVC1 Alumbrado evacuación circuito 1 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (W) 20 20 20 20 20 20 Longitud (m) 10 20 20 20 20 20 S7.1.12 ALEVC2 Alumbrado evacuación circuito 2 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (W) 20 20 20 20 20 20 Longitud (m) 30 20 20 20 20 20 S7.1.13 ALATC1 Alumbrado antipánico circuito 1 Tramo 1º 2º 3º 4º Potencia (W) 25 25 25 25 Longitud (m) 30 20 20 20 S7.1.14 ALATC2 Alumbrado antipánico circuito 2 Tramo 1º 2º 3º 4º Potencia (W) 25 25 25 25 Longitud (m) 20 20 20 20 S7.1.15 ALATC3 Alumbrado antipánico circuito 3 Tramo 1º 2º 3º 4º Potencia (W) 25 25 25 25 Longitud (m) 20 20 20 20 S7.2 FZNAV Agrupación fuerza nave S7.2.1 CAPRL1 Canalización prefabricada línea 1 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 Longitud (m) 30 45 60 75 90 S7.2.2 CAPRL2 Canalización prefabricada línea 2 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 Longitud (m) 10 25 40 55 70 S7.2.3 CAPRL3 Canalización prefabricada línea 3 Tramo 1º 2º 3º 4º 5º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 Longitud (m) 30 45 60 75 90 S7.3 TCNAV Agrupación tomas corriente nave S7.3.1 TCCNTS Tomas corriente corte núcleo trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 35 10 10 10 10 10 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 68 Tabla 14: Datos consumo en ruta Subcuadros Nivel 1. (Fuente: Elaboración propia) CONSUMOS EN RUTA REF. Cuadro REF. Circuito INSTALACIÓN RECEPTORA S7.3.2 TCB1TS Tomas corriente bobinadoras lín 1 trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 30 10 10 10 10 10 S7.3.3 TCB2TS Tomas corriente bobinadoras lín 2 trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 25 10 10 10 10 10 S7.3.4 TCB3TS Tomas corriente bobinadoras lín 3 trafo seco Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 20 10 10 10 10 10 S7.3.5 TCCNTA Tomas corriente corte núcleo trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 40 10 10 10 10 10 S7.3.6 TCB1TA Tomas corriente bobinadoras línea 1 trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 35 10 10 10 10 10 S7.3.7 TCB2TA Tomas corriente bobinadoras línea 2 trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 30 10 10 10 10 10 S7.3.8 TCB3TA Tomas corriente bobinadoras línea 3 trafo aceite Tramo 1º 2º 3º 4º 5º 6º Potencia (kW) 3 3 3 3 3 3 Longitud (m) 25 10 10 10 10 10 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 69 Subcuadros de nivel 2 Desde cuadros nivel 1 se alimentan los cuadros de nivel 2 siguientes: SUBCUADROS NIVEL 2 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora Cuadro 2.1 S1.1 CNTS Cortadora de núcleo de trafo seco S1.1.1 CANTS Cortadora y apiladora de núcleo Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 25 30 0,8 S1.1.2 CTTS1 Cinta transportadora 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 2 0,8 S1.1.3 HRNTS Horno de recocido del núcleo Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 65 7,5 0,8 S1.1.4 CTTS2 Cinta transportadora 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 75 2 0,8 S1.1.5 ENTS Ensamblado Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 120 5 0,8 Cuadro 2.2 S1.2 BL1TS Bobinadoras trafo seco línea 1 S1.2.1 PBL1TS Polipasto bobinadoras trafo seco línea 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S1.2.2 B1L1TS Bobinadora 1 línea 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 5,5 0,8 S1.2.3 B2L1TS Bobinadora 2 línea 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 23 5,5 0,8 S1.2.4 B3L1TS Bobinadora 3 línea 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 31 5,5 0,8 S1.2.5 B4L1TS Bobinadora 4 línea 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 39 5,5 0,8 S1.2.6 B5L1TS Bobinadora 5 línea 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 47 5,5 0,8 S1.2.7 B6L1TS Bobinadora 6 línea 1 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 5,5 0,8 Cuadro 2.3 S1.3 BL2TS Bobinadoras trafo seco línea 2 S1.3.1 PBL2TS Polipasto bobinadoras trafo seco línea 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S1.3.2 B1L2TS Bobinadora 1 línea 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 5,5 0,8 S1.3.3 B2L2TS Bobinadora 2 línea 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 23 5,5 0,8 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 70 SUBCUADROS NIVEL 2 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora S1.3.4 B3L2TS Bobinadora 3 línea 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 31 5,5 0,8 S1.3.5 B4L2TS Bobinadora 4 línea 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 39 5,5 0,8 S1.3.6 B5L2TS Bobinadora 5 línea 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 47 5,5 0,8 S1.3.7 B6L2TS Bobinadora 6 línea 2 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 5,5 0,8 Cuadro 2.4 S1.4 BL3TS Bobinadoras trafo seco línea 3 S1.4.1 PBL3TS Polipasto bobinadoras trafo seco línea 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S1.4.2 B1L3TS Bobinadora 1 línea 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 5,5 0,8 S1.4.3 B2L3TS Bobinadora 2 línea 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 23 5,5 0,8 S1.4.4 B3L3TS Bobinadora 3 línea 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 31 5,5 0,8 S1.4.5 B4L3TS Bobinadora 4 línea 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 39 5,5 0,8 S1.4.6 B5L3TS Bobinadora 5 línea 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 47 5,5 0,8 S1.4.7 B6L3TS Bobinadora 6 línea 3 trafo seco Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 5,5 0,8 Cuadro 2.5 S1.5 ECTS Encapsulado trafo seco S1.5.1 MBATTS Moldeado de bobina de AT Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 25 2 0,9 S1.5.2 PBATTS Precalentamiento de bobina de AT Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 30 10 0,8 S1.5.3 VBATTS Instalación de vertido de resina Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 35 20 0,8 S1.5.4 HBATTS Horno de curado de resina Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 40 10 0,8 Cuadro 2.6 S2.1 CNTA Cortadora de núcleo de trafo aceite S2.1.1 PGNTA Puente grúa zona de los núcleos Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 25 15 0,8 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 71 SUBCUADROS NIVEL 2 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora S2.1.2 CANTA Cortadora y apiladora de núcleo Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 25 30 0,8 S2.1.3 CTTA1 Cinta transportadora 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 2 0,8 S2.1.4 HRNTA Horno de recocido del núcleo Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 65 7,5 0,8 S2.1.5 CTTA2 Cinta transportadora 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 75 2 0,8 S2.1.6 ENTA Ensamblado Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 85 5 0,8 Cuadro 2.7 S2.2 BL1TA Bobinadoras trafo aceite línea 1 S2.2.1 PBL1TA Polipasto bobinadoras trafo aceite líne 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S2.2.2 B1L1TA Bobinadora 1 línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 5,5 0,8 S2.2.3 B2L1TA Bobinadora 2 línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 23 5,5 0,8 S2.2.4 B3L1TA Bobinadora 3 línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 31 5,5 0,8 S2.2.5 B4L1TA Bobinadora 4 línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 39 5,5 0,8 S2.2.6 B5L1TA Bobinadora 5 línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 47 5,5 0,8 S2.2.7 B6L1TA Bobinadora 6 línea 1 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 5,5 0,8 Cuadro 2.8 S2.3 BL2TA Bobinadoras trafo aceite línea 2 S2.3.1 PBL2TA Polipasto bobinadoras trafo aceite líne 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S2.3.2 B1L2TA Bobinadora 1 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 5,5 0,8 S2.3.3 B2L2TA Bobinadora 2 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 23 5,5 0,8 S2.3.4 B3L2TA Bobinadora 3 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 31 5,5 0,8 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 72 SUBCUADROS NIVEL 2 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora S2.3.5 B4L2TA Bobinadora 4 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 39 5,5 0,8 S2.3.6 B5L2TA Bobinadora 5 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 47 5,5 0,8 S2.3.7 B6L2TA Bobinadora 6 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 5,5 0,8 Cuadro 2.9 S2.4 BL3TA Bobinadoras trafo aceite línea 3 S2.4.1 PBL3TA Polipasto bobinadoras trafo aceite lín 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S2.4.2 B1L3TA Bobinadora 1 línea 3 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 5,5 0,8 S2.4.3 B2L3TA Bobinadora 2 línea 3 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 23 5,5 0,8 S2.4.4 B3L3TS Bobinadora 3 línea 3 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 31 5,5 0,8 S2.4.5 B4L3TA Bobinadora 4 línea 3 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 39 5,5 0,8 S2.4.6 B5L3TA Bobinadora 5 línea 2 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 47 5,5 0,8 S2.4.7 B6L3TA Bobinadora 6 línea 3 trafo aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 55 5,5 0,8 Cuadro 2.10 S2.5 SETA Secado y encubado trafo aceite S2.5.1 CTTA3 Cinta transportadora 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 20 2 0,8 S2.5.2 HSVTA Horno de secado por vacío Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 10 0,8 S2.5.3 CTTA4 Cinta transportadora 4 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 20 2 0,8 S2.5.4 ENCTA Encubado Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 30 3 0,8 S2.5.5 CTTA5 Cinta transportadora 5 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 35 2 0,8 S2.5.6 LLATA Llenado de aceite Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 40 30 0,8 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 73 SUBCUADROS NIVEL 2 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora Cuadro 2.11 S4.1 ALOFIC Alumbrado oficinas S4.1.1 ALOF Z1 Alumbrado oficinas zona 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 10 0,5 1 S4.1.2 ALOF Z2 Alumbrado oficinas zona 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 15 0,5 1 S4.1.3 ALOF Z3 Alumbrado oficinas zona 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 20 0,5 1 S4.1.4 ALOF SE Alumbrado oficinas servicios Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 30 0,06 1 S4.1.5 ALOF VE Alumbrado oficinas vestuarios Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 30 0,06 1 Cuadro 2.12 S4.2 FZOFIC Fuerza oficinas S4.2.1 FZOF Z1 Fuerza oficinas zona 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 10 9 0,9 S4.2.2 FZOF Z2 Fuerza oficinas zona 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 15 9 0,9 S4.2.3 FZOF Z3 Fuerza oficinas zona 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 20 10 0,9 S4.2.4 CLOF Z1 Climatización oficinas zona 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 10 10 0,9 S4.2.5 CLOF Z2 Climatización oficinas zona 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 15 10 0,9 S4.2.6 CLOF Z3 Climatización oficinas zona 3 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 20 10 0,9 Cuadro 2.13 S8.1 CETRA Centro Transformación S8.1.1 AL CT Alumbrado centro transformación Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 10 0,4 1 S8.1.2 FZA CT Fuerza centro transformación Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 10 6 0,9 S8.1.3 VEN CT Ventilación centro transformación Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 2 0,8 S8.1.4 BES CT Batería estac. centro transformación Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 2 0,8 MEMORIA DESCRIPTIVA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 74 SUBCUADROS NIVEL 2 SALIDA Ref. Cuadro Ref. Circuito Instalación Receptora Cuadro 2.14 S8.2 CPRCA Central producción de calor S8.2.1 B1AAC Bombeo 1 agua alimentac. caldera Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S8.2.2 B2AAC Bombeo 2 agua alimentac. caldera Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 3 0,8 S8.2.3 PFMC1 Pupitre fuerza y mando caldera 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 4 0,9 S8.2.4 PFMC2 Pupitre fuerza y mando caldera 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 4 0,9 S8.2.5 ALCPC Alumbrado central producción calor Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 20 0,4 1 S8.2.6 FZACPC Fuerza central producción calor Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 15 6 0,9 Cuadro 2.15 S8.3 CECOM Central compresores S8.3.1 B1ARC Bombeo 1 agua refrigeración compresor Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 2 0,8 S8.3.2 B2ARC Bombeo 2 agua refrigeración. compresor Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 2 0,8 S8.3.3 PFMC1 Pupitre fuerza mando compresor 1 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 20 0,8 S8.3.4 PFMC2 Pupitre fuerza mando compresor 2 Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 15 20 0,8 S8.3.5 ALCEC Alumbrado central compresores Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 20 0,1 1 S8.3.6 FZCEC Fuerza central compresores Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 15 6 0,9 Cuadro 2.16 S8.4 CEBAG Central bombeo de agua S8.4.1 B1AAP Bombeo 1 agua alimentación planta Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 5 0,8 S8.4.2 B2AAP Bombeo 2 agua alimentación planta Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400 10 5 0,8 S8.4.3 ALCBA Alumbrado central bombeo agua Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 20 0,1 1 S8.4.4 FZCBA Fuerza central bombeo agua Tensión (V) Longitud (m) Potencia kW F. Potencia 400/230 15 6 0,8 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 17: Cableado Cuadro General de Mando y Protección. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................ 85 Tabla 18: Cortocircuito Cuadro General de Mando y Protección. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .............................................................................. 85 Tabla 19: Cableado S1 FabricTraf Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 85 Tabla 20: Cortocircuito S1 FabricTraf Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 85 Tabla 21: Cableado S1.1 Cortad. Sec. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) 86 Tabla 22: Cortocircuito S1.1 Cortad. Sec. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 86 Tabla 23: Cableado S1.2 Bob1 Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) . 86 Tabla 24: Cortocircuito S1.2 Bob1 Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 86 Tabla 25: Cableado S1.3 Bob2 Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) . 86 Tabla 26: Cortocircuito S1.3 Bob2 Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 87 Tabla 27: Cableado S1.4 Bob3 Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) . 87 Tabla 28: Cortocircuito S1.4 Bob3 Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 87 Tabla 29: Cableado S1.5 Encaps. Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 87 Tabla 30: Cortocircuito S1.5 Encaps. Seco. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 87 Tabla 31: Cableado S2 FabriTraf Aceit. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 88 Tabla 32: Cortocircuito S2 FabricTraf Aceit. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 88 Tabla 33: Cableado S2.1 Cortad. Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 88 Tabla 34: Cortocircuito S2.1 Cortad. Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 88 Tabla 35: Cableado S2.2 Bob1 Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) 88 Tabla 36: Cortocircuito S2.2 Bob1 Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 89 Tabla 37: Cableado S2.3 Bob2 Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) 89 Tabla 38: Cortocircuito S2.3 Bob2 Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 89 Tabla 39: Cableado S2.4 Bob3 Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) 89 Tabla 40: Cortocircuito S2.4 Bob3 Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 89 Tabla 41: Cableado S2.5 Sec/Enc Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 90 Tabla 42: Cortocircuito S2.5 Sec/Enc Aceite. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 90 Tabla 43: Cableado S3a Almac. MT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ... 90 Tabla 44: Cortocircuito S3a Almac. MT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 90 Tabla 45: Cableado S3b Almac. PT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ... 90 Tabla 46: Cortocircuito S3b Almac. PT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 91 Tabla 47: Cableado S4 Oficina. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......... 91 Tabla 48: Cortocircuito S4 Oficina. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .... 91 Tabla 49: Cableado S4.1 Alumb. Ofic. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) 91 Tabla 50: Cortocircuito S4.1 Alumb. Ofic. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 91 Tabla 51: Cableado S4.2 Frza Ofic. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .... 91 Tabla 52: Cortocircuito S4.2 Frza Ofi. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) 92 Tabla 53: Cableado S5 Laboratorio. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ... 92 Tabla 54: Cortocircuito S5 Laboratorio. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 92 Tabla 55: Cableado S6 Carga Baterias. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 92 Tabla 56: Cortocircuito S6 Carga Baterias. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 92 Tabla 57: Cableado S7 Servic Aux Nave. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 93 Tabla 58: Cortocircuito S7 Servic Aux Nave. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]). (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ...................................................... 94 Tabla 59: Cableado S8 Servic Aux Cent. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 94 Tabla 60: Cortocircuito S8 Servic Aux Centr. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 94 Tabla 61: Cableado S8.1 Centro Trans. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 95 Tabla 62: Cortocircuito S8.1 Centro Trans. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 95 Tabla 63: Cableado S8.2 Centro P.Calor. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 95 Tabla 64: Cortocircuito S8.2 Centro P.Calor. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 95 Tabla 65: Cableado 8.3 Central Compr. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 95 Tabla 66: Cortocircuito 8.3 Central Compr. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 96 Tabla 67: Cableado S8.4 Centr. Bomb. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 96 Tabla 68: Cortocircuito S8.4 Centr. Bomb. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......................................................................................................................... 96 Tabla 69: Cableado S8.5 Taller Mant. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) . 96 Tabla 70: Cortocircuito S8.5 Taller Mant. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ................................................................................................................................. 96 Tabla 71: Intensidad AT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17])................ 97 Tabla 72: Intensidad BT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17])................ 97 Tabla 73: Cortocircuito AT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ........... 98 Tabla 74: Cortocircuito BT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ........... 98 Tabla 75: Ventilación CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .................. 101 Tabla 76: Tensión y corriente de paso CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ............................................................................................................................... 106 Tabla 77: Tensión y corriente de defecto CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) ........................................................................................................................ 106 Tabla 78: Conductor línea MT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) .......... 108 CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 78 3. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Para llevar a cabo los cálculos de la instalación eléctrica se han empleado los módulos CT y CIEBT del software dmELECT 2017. 3.1. Red de distribución de baja tensión 3.1.1. Fórmulas Intensidad y caída de tensión El cálculo de la corriente y de la caída de tensión depende de si la carga alimentada es monofásica o trifásica.  Monofásica: 𝐼𝐼=𝑃𝑃𝑐𝑐 𝑈𝑈⋅cos 𝜑𝜑⋅𝜂𝜂 Δ𝑈𝑈=2𝐿𝐿⋅𝑃𝑃𝑐𝑐 𝜎𝜎⋅𝑈𝑈⋅𝑛𝑛⋅𝑆𝑆⋅𝜂𝜂+2𝐿𝐿⋅𝑃𝑃𝑐𝑐⋅𝑋𝑋𝑈𝑈⋅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑛𝑛φ 1000 ⋅𝑈𝑈⋅𝑛𝑛⋅𝜂𝜂⋅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠φ  Trifásica: 𝐼𝐼=𝑃𝑃𝑐𝑐 √3𝑈𝑈⋅cos 𝜑𝜑∙𝜂𝜂 Δ𝑈𝑈=𝐿𝐿⋅𝑃𝑃𝑐𝑐 𝜎𝜎⋅𝑈𝑈⋅⋅𝑆𝑆⋅𝜂𝜂+𝐿𝐿⋅𝑃𝑃𝑐𝑐⋅𝑋𝑋𝑈𝑈⋅𝑠𝑠𝑠𝑠𝑛𝑛𝜑𝜑 1000 ⋅𝑈𝑈⋅𝑛𝑛⋅𝜂𝜂⋅𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠𝜑𝜑 Donde: I = Corriente en amperios U = Tensión en voltios Pc = Potencia de cálculo en vatios 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠𝜑𝜑= Factor de potencia L = Longitud de cálculo en metros 𝜎𝜎 = Conductividad del conductor n = Número de conductores por fase S = Sección del conductor en mm2 𝜂𝜂 = Rendimiento (para líneas de motor) XU = Reactancia por unidad de longitud en 𝑚𝑚Ω 𝑚𝑚 CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 79 Comprobaciones térmicas 𝜎𝜎=1 ρ ρ=ρ20[1 + α(𝑇𝑇−20)] 𝑇𝑇=𝑇𝑇0�(𝑇𝑇𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚−𝑇𝑇0)⋅�𝐼𝐼 𝐼𝐼𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚�2� Donde: 𝜎𝜎 = Conductividad del conductor a temperatura T 𝛒𝛒 = Resistividad del conductor a Temperatura T 𝛒𝛒𝟐𝟐𝟐𝟐 = Resistividad del conductor a 20ºC 𝛂𝛂 = Coeficiente de temperatura del conductor T = Temperatura del conductor T0 = Temperatura ambiente I = Corriente en Amperios Imax = Corriente máxima admisible por el conductor en Amperios Sobrecargas 𝐼𝐼𝑏𝑏≤𝐼𝐼𝑛𝑛≤𝐼𝐼𝑧𝑧 𝐼𝐼2≤1,45𝐼𝐼𝑧𝑧 Donde: Ib = Intensidad que circula por el conductor en amperios In= Intensidad nominal del dispositivo de protección en amperios Iz= Intensidad admisible del conductor en amperios I2 = Intensidad que asegura el correcto funcionamiento del dispositivo de protección en amperios (para interruptores automáticos se toma 1,45 ∙𝐼𝐼𝑛𝑛) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 80 Compensación del factor de potencia 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠φ=𝑃𝑃 �𝑃𝑃2+𝑄𝑄2 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛φ=𝑃𝑃 �𝑃𝑃2+𝑄𝑄2 𝑄𝑄𝑐𝑐=𝑃𝑃[𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛φ1−𝑡𝑡𝑡𝑡𝑛𝑛φ2] La capacidad de los condensadores dependerá en función del tipo de conexionado:  Monofásico o conexión en estrella: 𝐶𝐶=𝑄𝑄𝑐𝑐1000 𝑈𝑈2⋅ω  Conexión en triángulo 𝐶𝐶=𝑄𝑄𝑐𝑐1000 3𝑈𝑈2⋅ω Donde: P = Potencia activa en kW Q = Potencia reactiva en kVAr φ1 = Desfase de la instalación en radianes φ2 = Desfase de la instalación tras la compensación en radianes U = Tensión en voltios ω = Velocidad angular C = Capacidad de los condensadores en faradios Qc = Potencia reactiva a compensar Cálculo Cortocircuito 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝=𝐶𝐶𝑡𝑡⋅𝑈𝑈 √3⋅𝑍𝑍𝑡𝑡 Donde: IpccI: intensidad permanente de c.c. en inicio de línea en kA Ct: Coeficiente de tensión U: Tensión trifásica en V Zt: Impedancia total en mohm, aguas arriba del punto de c.c. (sin incluir la línea o circuito en estudio) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 81 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝=𝐶𝐶𝑡𝑡⋅𝑈𝑈𝑝𝑝 2⋅𝑍𝑍𝑡𝑡 Donde: IpccF: Intensidad permanente de c.c. en fin de línea en kA. Ct: Coeficiente de tensión. UF: Tensión monofásica en V. Zt: Impedancia total en mohm, incluyendo la propia de la línea o circuito (por tanto es igual a la impedancia en origen más la propia del conductor o línea). * La impedancia total hasta el punto de cortocircuito será: 𝑍𝑍𝑡𝑡=(𝑅𝑅𝑡𝑡2+𝑋𝑋𝑡𝑡2)½ Donde: Rt: R1 + R2 + ................+ Rn (suma de las resistencias de las líneas aguas arriba hasta el punto de c.c.) Xt: X1 + X2 + .............. + Xn (suma de las reactancias de las líneas aguas arriba hasta el punto de c.c.) 𝑅𝑅=𝐿𝐿·1000·𝐶𝐶𝐶𝐶 𝐾𝐾·𝑆𝑆·𝑛𝑛 (mohm) 𝑋𝑋=𝑋𝑋𝑋𝑋·𝐿𝐿 𝑛𝑛 (mohm) R: Resistencia de la línea en mohm. X: Reactancia de la línea en mohm. L: Longitud de la línea en m. CR: Coeficiente de resistividad. K: Conductividad del metal. S: Sección de la línea en mm². Xu: Reactancia de la línea, en mohm por metro. n: nº de conductores por fase. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 82 𝑡𝑡𝑚𝑚𝑐𝑐𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐=𝐶𝐶𝑐𝑐·𝑆𝑆2 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 2 Donde: tmcicc: Tiempo máximo en sg que un conductor soporta una Ipcc. Cc= Constante que depende de la naturaleza del conductor y de su aislamiento. S: Sección de la línea en mm². IpccF: Intensidad permanente de c.c. en fin de línea en A. 𝑡𝑡𝑓𝑓𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐=𝑐𝑐𝑡𝑡𝑐𝑐.𝑓𝑓𝑓𝑓𝑠𝑠𝑠𝑠𝑓𝑓𝑓𝑓𝑐𝑐 𝐼𝐼𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 2 Donde: tficc: tiempo de fusión de un fusible para una determinada intensidad de cortocircuito. IpccF: Intensidad permanente de c.c. en fin de línea en A. 𝐿𝐿𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚=0,8𝑈𝑈𝑝𝑝 2 · 𝐼𝐼𝑝𝑝5·��1,5 𝐾𝐾·𝑆𝑆·𝑛𝑛�2+�𝑋𝑋𝑋𝑋 𝑛𝑛·1000�2 Donde: Lmax: Longitud máxima de conductor protegido a c.c. (m) (para protección por fusibles) UF: Tensión de fase (V) K: Conductividad S: Sección del conductor (mm²) Xu: Reactancia por unidad de longitud (mohm/m). En conductores aislados suele ser 0,1. n: nº de conductores por fase Ct= 0,8: Es el coeficiente de tensión. CR = 1,5: Es el coeficiente de resistencia. IF5 = Intensidad de fusión en amperios de fusibles en 5 sg CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 83 Calculo Embarrado σ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚=𝐼𝐼𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐 2⋅𝐿𝐿2 60 ·𝑑𝑑·𝑊𝑊𝑦𝑦·𝑛𝑛 Donde: σ𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚: Tensión máxima en las pletinas (kg/cm²) Ipcc: Intensidad permanente de c.c. (kA) L: Separación entre apoyos (cm) d: Separación entre pletinas (cm) n: nº de pletinas por fase Wy: Módulo resistente por pletina eje y-y (cm³) sadm: Tensión admisible material (kg/cm²) 𝐼𝐼𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐=𝐾𝐾𝑐𝑐·𝑆𝑆 1000 ·�𝑡𝑡𝑐𝑐𝑐𝑐 Donde: Ipcc: Intensidad permanente de c.c. (kA) Icccs: Intensidad de c.c. soportada por el conductor durante el tiempo de duración del c.c. (kA) S: Sección total de las pletinas (mm²) tcc: Tiempo de duración del cortocircuito (s) Kc: Constante del conductor: Cu = 164; Al = 107 Resistencia de tierra El cálculo de la resistencia de tierra depende de las siguientes situaciones:  Placa enterrada 𝑅𝑅𝑡𝑡= 0.8 ρ 𝑝𝑝  Placa vertical 𝑅𝑅𝑡𝑡=𝜌𝜌 𝑝𝑝  Conductor enterrado horizontalmente 𝑅𝑅𝑡𝑡= 2 ρ 𝑝𝑝 CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 84  Asociación en paralelo de varios electrodos 𝑅𝑅𝑡𝑡=1 𝐿𝐿𝑐𝑐 2𝜌𝜌+𝐿𝐿𝑝𝑝 𝜌𝜌+𝑃𝑃 0.8𝜌𝜌 Donde: RT = Resistencia de tierra en ohmios 𝜌𝜌 = Resistividad del terreno en 𝑚𝑚Ω 𝑃𝑃 = Perímetro de la placa en metros LP = Longitud de la pica en metros Lc = Longitud del conductor en metros CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 91 Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S3.1 ALPT Z1 40 4x1.5+TTx1.5Cu 2,08 4,5 139,46 1,53 10;C S3.2 ALPT Z2 40 4x1.5+TTx1.5Cu 2,08 4,5 139,46 1,53 10;C S3.3 ALPTEX 60 4x1.5+TTx1.5Cu 2,08 4,5 97,83 3,11 10;B S3.4 FZPT Z1 50 4x4+TTx4Cu 2,08 4,5 254,54 3,27 20;C S3.5 FZPT Z2 50 4x4+TTx4Cu 2,08 4,5 254,54 3,27 20;C S3.6 FZPTEX 60 4x2.5+TTx2.5Cu 2,08 4,5 152,44 3,56 16;B S3.7 PGPT 10 3x2.5+TTx2.5Cu 2,08 4,5 504,02 0,33 16;C Tabla 46: Cortocircuito S3b Almac. PT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S4 Oficina Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S4.1 Alumb. Ofic 2.916 5 4x25+TTx16Cu 4,21 113 0.,1 0,75 75x60 S4.2 Frza Ofic 40.600 5 4x25+TTx16Cu 65,11 113 0,1 0,84 75x60 Tabla 47: Cableado S4 Oficina. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S4.1 Alumb. Ofic 5 4x25+TTx16Cu 8,91 10 34.04,51 0,71 10;C S4.2 Frza Ofic 5 4x25+TTx16Cu 8,91 10 34.04,51 0,71 80;C Tabla 48: Cortocircuito S4 Oficina. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S4.1 Alumb. Ofic Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S4.1.1 ALOF Z1 900 10 4x2.5+TTx2.5Cu 1,3 18 0,04 0,79 20 S4.1.2 ALOF Z2 900 15 4x1.5+TTx1.5Cu 1,3 13,5 0,1 0,86 20 S4.1.3. ALOF Z3 900 20 4x1.5+TTx1.5Cu 1,3 13,5 0,14 0,89 20 S4.1.4 ALOF SE 108 30 4x1.5+TTx1.5Cu 0.,6 13,5 0,03 0,78 20 S4.1.5 ALOF VE 108 30 4x1.5+TTx1.5Cu 0.,6 13,5 0,03 0,78 20 Tabla 49: Cableado S4.1 Alumb. Ofic. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S4.1.1 ALOF Z1 10 4x2.5+TTx2.5Cu 7,56 10 830,07 0,12 10;C S4.1.2 ALOF Z2 15 4x1.5+TTx1.5Cu 7,56 10 388,05 0,2 10;C S4.1.3. ALOF Z3 20 4x1.5+TTx1.5Cu 7,56 10 299,44 0,33 10;C S4.1.4 ALOF SE 30 4x1.5+TTx1.5Cu 7,56 10 205,55 0,7 10;C S4.1.5 ALOF VE 30 4x1.5+TTx1.5Cu 7,56 10 205,55 0,7 10;C Tabla 50: Cortocircuito S4.1 Alumb. Ofic. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S4.2 Frza Ofic Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S4.2.1 FZOF Z1 9.000 10 4x2.5+TTx2.5Cu 14,43 18 0,45 1,29 20 S4.2.2 FZOF Z2 9.000 15 4x2.5+TTx2.5Cu 14,43 18 0,67 1,52 20 S4.2.3 FZOF Z3 10.000 20 4x4+TTx4Cu 16,04 24 0,61 1,45 25 S4.2.4 CLOF Z1 10.000 10 4x4+TTx4Cu 16,04 24 0,3 1,15 25 S4.2.5 CLOF Z2 10.000 15 4x4+TTx4Cu 16,04 24 0,46 1,3 25 S4.2.6 CLOF Z3 10.000 20 4x4+TTx4Cu 16,04 24 0,61 1,45 25 Tabla 51: Cableado S4.2 Frza Ofic. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 92 Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S4.2.1 FZOF Z1 10 4x2.5+TTx2.5Cu 7,56 10 830,07 0,12 16;C S4.2.2 FZOF Z2 15 4x2.5+TTx2.5Cu 7,56 10 601,69 0,23 16;C S4.2.3 FZOF Z3 20 4x4+TTx4Cu 7,56 10 697,68 0,43 20;C S4.2.4 CLOF Z1 10 4x4+TTx4Cu 7,56 10 1160,07 0,16 20;C S4.2.5 CLOF Z2 15 4x4+TTx4Cu 7,56 10 871,4 0,28 20;C S4.2.6 CLOF Z3 20 4x4+TTx4Cu 7,56 10 697,68 0,43 20;C Tabla 52: Cortocircuito S4.2 Frza Ofi. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S5 Laboratorio Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S5.1 ALLABO 2.700 10 4x1.5+TTx1.5Cu 3,9 13,5 0,21 1,38 20 S5.2 FZLABO 30.000 10 4x16+TTx16Cu 48,11 59 0,23 1,41 40 Tabla 53: Cableado S5 Laboratorio. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S5.1 ALLABO 10 4x1.5+TTx1.5Cu 1,99 4,5 379,08 0,21 10;C S5.2 FZLABO 10 4x16+TTx16Cu 1,99 4,5 796,09 5,34 50;C Tabla 54: Cortocircuito S5 Laboratorio. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S6 Carga Baterias Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S6.1 ALCARB 1.440 10 4x1.5+TTx1.5Cu 2,08 13,5 0,11 0,99 20 S6.2 FZCARB 20.000 10 4x10+TTx10Cu 36,09 43 0,25 1,12 32 Tabla 55: Cableado S6 Carga Baterias. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S6.1 ALCARB 10 4x1.5+TTx1.5Cu 2,08 4,5 385,7 0,2 10;C S6.2 FZCARB 10 4x10+TTx10Cu 2,08 4,5 771,2 2,22 40;C Tabla 56: Cortocircuito S6 Carga Baterias. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 93 Subcuadro S7 Servic Aux Nave Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc (%) C.T.Tota (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S7.1 Alumb. Nave 19.872 0.3 4x25Cu 35,85 113 0 0,36 75x60 S7.1.1 ALNAV 1.260 95 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,64 1 20 S7.1.2 ALB1TS 1.260 90 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,59 0,95 20 S7.1.3 ALB2TS 1.260 85 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,54 0,9 20 S7.1.4 ALB3TS 1.080 60 4x1.5+TTx1.5Cu 1,56 13,5 0,29 0,66 20 S7.1.5 ALCNTA 1.260 100 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,68 1,05 20 S7.1..6 ALB1TA 1.260 95 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,64 1 20 S7.1.7 ALB2TA 1.260 90 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,59 0,95 20 S7.1.8 ALB3TA 1.260 80 4x1.5+TTx1.5Cu 1,82 13,5 0,49 0,85 20 S7.1.9 ALEXC1 4.500 135 4x2.5+TTx2.5Cu 6,5 18 1,59 1,96 20 S7.1.10 ALEXC2 4.500 165 4x2.5+TTx2.5Cu 6,5 18 2,23 2,59 20 S7.1.11 ALEVC1 216 110 4x1.5+TTx1.5Cu 0,31 13,5 0,1 0,46 20 S7.1.12 ALEVC2 216 130 4x1.5+TTx1.5Cu 0,31 13,5 0,13 0,5 20 S7.1.13 ALATC1 180 90 4x1.5+TTx1.5Cu 0,26 13,5 0,08 0,45 20 S7.1.14 ALATC2 180 80 4x1.5+TTx1.5Cu 0,26 13,5 0,07 0,43 20 S7.1.15 ALATC3 180 80 4x1.5+TTx1.5Cu 0,26 13,5 0,07 0,43 20 S7.2 Fza Nave 45.000 0.3 4x25Cu 81,19 113 0,01 0,37 75x60 S7.2.1 CAPRL1 15.000 300 3x10+TTx10Cu 24,06 43 2,7 3,07 32 S7.2.2 CAPRL2 15.000 200 3x6+TTx6Cu 24,06 31 2,79 3,15 25 S7.2.3 CAPRL3 15.000 300 3x10+TTx10Cu 24,06 43 2,7 3,07 32 S7.3 TomasC. Nave 141.000 0.3 4x95Cu 254,4 270,5 0,01 0,37 75x60 S7.3.1 TCCNTS 18.000 85 4x10+TTx10Cu 28,87 43 1,32 1,68 32 S7.3.2 TCB1TS 18.000 80 4x10+TTx10Cu 28,87 43 1,21 1,57 32 S7.3.3 TCB2TS 18.000 75 4x10+TTx10Cu 28,87 43 1,1 1,46 32 S73.4 TCB3TS 18.000 70 4x10+TTx10Cu 28,87 43 0,99 1,35 32 S7.3.5 TCCNTA 18.000 90 4x10+TTx10Cu 28,87 43 1,43 1,79 32 S7.3.6 TCB1TA 15.000 85 4x6+TTx6Cu 24,06 31 1,7 2,07 25 S7.3.7 TCB2TA 18.000 80 4x10+TTx10Cu 28,87 43 1,21 1,57 32 S7.3.8 TCB3TA 18.000 75 4x10+TTx10Cu 28,87 43 1,1 1,46 32 S7.4 Clima. Nave 57.000 0.3 4x25Cu 102,84 113 0,01 0,37 75x60 S7.4.1 CLMP 10.000 20 3x4+TTx4Cu 18,04 24 0,62 0,99 20 S7.4.2 CLNZ1 15.000 30 3x10+TTx10Cu 27,06 43 0,55 0,92 32 S7.4.3 CLNZ2 15.000 50 3x10+TTx10Cu 27,06 43 0,91 1,28 32 S7.4.4 CLNZ3 15.000 70 3x10+TTx10Cu 27,06 43 1,27 1,64 32 S7.4.5 CLPT 12.500 90 3x6+TTx6Cu 22,55 31 2,31 2,68 25 Tabla 57: Cableado S7 Servic Aux Nave. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 94 Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S7.1 Alumb. Nave 0,3 4x25Cu 31.08 35 13.688,4 0,04 40 S7.1.1 ALNAV 95 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 68,79 6,29 10;B S7.1.2 ALB1TS 90 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 72,6 5,65 10;B S7.1.3 ALB2TS 85 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 76,85 5,04 10;B S7.1.4 ALB3TS 60 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 108,72 2,52 10;C S7.1.5 ALCNTA 100 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 65,36 6,97 10;B S7.1..6 ALB1TA 95 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 68,79 6,29 10;B S7.1.7 ALB2TA 90 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 72,6 5,65 10;B S7.1.8 ALB3TA 80 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 81,64 4,46 10;B S7.1.9 ALEXC1 135 4x2.5+TTx2.5Cu 30.38 35 80,63 12,71 10;B S7.1.10 ALEXC2 165 4x2.5+TTx2.5Cu 30.38 35 66,02 18,97 10;B S7.1.11 ALEVC1 110 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 59,43 8,42 10;B S7.1.12 ALEVC2 130 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 50,31 11,76 10;B S7.1.13 ALATC1 90 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 72,6 5,65 10;B S7.1.14 ALATC2 80 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 81,64 4,46 10;B S7.1.15 ALATC3 80 4x1.5+TTx1.5Cu 30.38 35 81,64 4,46 10;B S7.2 Fza Nave 0.3 4x25Cu 31.08 35 13.688,4 0,04 100 S7.2.1 CAPRL1 300 3x10+TTx10Cu 30.38 35 144,72 63,15 25;B S7.2.2 CAPRL2 200 3x6+TTx6Cu 30.38 35 130,33 28,03 25;B S7.2.3 CAPRL3 300 3x10+TTx10Cu 30.38 35 144,72 63,15 25;B S7.3 TomasC. Nave 0.3 4x95Cu 31.08 35 13.921,17 0,62 400 S7.3.1 TCCNTS 85 4x10+TTx10Cu 30.9 35 502,86 5,23 32;C S7.3.2 TCB1TS 80 4x10+TTx10Cu 30.9 35 533,54 4,65 32;C S7.3.3 TCB2TS 75 4x10+TTx10Cu 30.9 35 568,21 4,1 32;C S73.4 TCB3TS 70 4x10+TTx10Cu 30.9 35 607,69 3,58 32;C S7.3.5 TCCNTA 90 4x10+TTx10Cu 30.9 35 475,51 5,85 32;C S7.3.6 TCB1TA 85 4x6+TTx6Cu 30.9 35 304,41 5,14 25;C S7.3.7 TCB2TA 80 4x10+TTx10Cu 30.9 35 533,54 4,65 32;C S7.3.8 TCB3TA 75 4x10+TTx10Cu 30.9 35 568,21 4,1 32;C S7.4 Clima. Nave 0.3 4x25Cu 31.08 35 13.688,4 0,04 125 S7.4.1 CLMP 20 3x4+TTx4Cu 30.38 35 840,12 0,3 20;C S7.4.2 CLNZ1 30 3x10+TTx10Cu 30.38 35 1363,29 0,71 32;C S7.4.3 CLNZ2 50 3x10+TTx10Cu 30.38 35 840,12 1,87 32;C S7.4.4 CLNZ3 70 3x10+TTx10Cu 30.38 35 606,95 3,59 32;C S7.4.5 CLPT 90 3x6+TTx6Cu 30.38 35 287,54 5,76 25;C Tabla 58: Cortocircuito S7 Servic Aux Nave. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]). (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S8 Servic Aux Centr Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S8.1 Centro Trans. 5.860 15 4x25+TTx16Cu 9,95 113 0,04 0,43 75x60 S8.2 Centro P.Calor 13.432 15 4x25+TTx16Cu 24,23 113 0,09 0,48 75x60 S8.3 Central Compr. 35.108 15 4x25+TTx16Cu 63,34 113 0,25 0,64 75x60 S8.4 Centr. Bomb. 10.958 20 4x25+TTx16Cu 19,77 113 0,1 0,49 75x60 S8.5 Taller Mant. 9.324 20 4x25+TTx16Cu 16,82 113 0,09 0,47 75x60 Tabla 59: Cableado S8 Servic Aux Cent. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S8.1 Centro Trans. 15 4x25+TTx16Cu 22,12 25 4408,79 0,43 16;C S8.2 Centro P.Calor 15 4x25+TTx16Cu 22,12 25 4408,79 0,43 25;C S8.3 Central Compr. 15 4x25+TTx16Cu 22,12 25 4408,79 0,43 80;C S8.4 Centr. Bomb. 20 4x25+TTx16Cu 22,12 25 3685,57 0,61 20;C S8.5 Taller Mant. 20 4x25+TTx16Cu 22,12 25 3685,57 0,61 32;C Tabla 60: Cortocircuito S8 Servic Aux Centr. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 95 Subcuadro S8.1 Centro Trans. Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S8.1.1 AL CT 720 10 4x2.5+TTx2.5Cu 1,04 18 0,03 0,46 20 S8.1.2 FZA CT 6.000 10 4x2.5+TTx2.5Cu 9,62 18 0,29 0,71 20 8.1.3 VEN CT 2.500 10 3x2.5+TTx2.5Cu 4,51 18 0,12 0,54 20 S8.1.4 BES CT 2.000 10 4x2.5+TTx2.5Cu 3,61 18 0,09 0,52 20 Tabla 61: Cableado S8.1 Centro Trans. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S8.1.1 AL CT 10 4x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 10;C S8.1.2 FZA CT 10 4x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C 8.1.3 VEN CT 10 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C S8.1.4 BES CT 10 4x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C Tabla 62: Cortocircuito S8.1 Centro Trans. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S8.2 Centro P.Calor Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S8.2.1 B1AAC 3.750 10 3x2.5+TTx2.5Cu 6,77 18 0,18 0,66 20 S8.2.2 B2AAC 3.750 10 3x2.5+TTx2.5Cu 6,77 18 0,18 0,66 20 S8.2.3 PFMC1 5.000 15 3x2.5+TTx2.5Cu 8,02 18 0,36 0,84 20 S8.2.4 PFMC2 5.000 15 3x2.5+TTx2.5Cu 8,02 18 0,36 0,84 20 S8.2.5 ALCPC 720 20 4x1.5+TTx1.5Cu 1,04 13.5 0,11 0,59 20 S8.2.6 FZACPC 6.000 15 4x2.5+TTx2.5Cu 9,62 18 0,43 0,91 20 Tabla 63: Cableado S8.2 Centro P.Calor. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S8.2.1 B1AAC 10 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C S8.2.2 B2AAC 10 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C S8.2.3 PFMC1 15 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 627,59 0,21 16;C S8.2.4 PFMC2 15 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 627,59 0,21 16;C S8.2.5 ALCPC 20 4x1.5+TTx1.5Cu 9,79 10 305,72 0,32 10;C S8.2.6 FZACPC 15 4x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 627,59 0,21 16;C Tabla 64: Cortocircuito S8.2 Centro P.Calor. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S8.3 Central Compr. Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S8.3.1 B1ARC 2.500 10 3x2.5+TTx2.5Cu 4,51 18 0,12 0,76 20 S8.3.2 B2ARC 2.500 10 3x2.5+TTx2.5Cu 4,51 18 0,12 0,76 20 S8.3.3 PFMC1 25.000 15 3x10+TTx10Cu 45,11 26,04 43 0,45 1,09 32 S8.3.4 PFMC2 25.000 15 3x10+TTx10Cu 45,11 26,04 43 0,45 1,09 32 S8.3.5 ALCEC 180 20 4x1.5+TTx1.5Cu 0,26 13.5 0,03 0,67 20 S8.3.6 FZCEC 6.000 15 4x2.5+TTx2.5Cu 9,62 18 0,43 1,07 20 Tabla 65: Cableado 8.3 Central Compr. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 96 Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S8.3.1 B1ARC 10 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C S8.3.2 B2ARC 10 3x2.5+TTx2.5Cu 9,79 10 880,17 0,11 16;C S8.3.3 PFMC1 15 3x10+TTx10Cu 9,79 10 1.768,19 0,42 50;C S8.3.4 PFMC2 15 3x10+TTx10Cu 9,79 10 1.768,19 0,42 50;C S8.3.5 ALCEC 20 4x1.5+TTx1.5Cu 9,79 10 305,72 0,32 10;C S8.3.6 FZCEC 15 4x2.5+TTx2.5Cu 9.79 10 627,59 0,21 16;C Tabla 66: Cortocircuito 8.3 Central Compr. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S8.4 Centr. Bomb. Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S8.4.1 B1AAP 6.250 10 3x2.5+TTx2.5Cu 11,28 18 0,3 0,79 20 S8.4.2 B2AAP 6.250 10 3x2.5+TTx2.5Cu 11,28 18 0,3 0,79 20 S8.4.3 ALCBA 180 20 4x1.5+TTx1.5Cu 0,26 13,5 0,03 0,52 20 S8.4.4 FZCBA 6.000 15 4x2.5+TTx2.5Cu 10,83 18 0,43 0,92 20 Tabla 67: Cableado S8.4 Centr. Bomb. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S8.4.1 B1AAP 10 3x2.5+TTx2.5Cu 8,18 10 846,13 0,12 16;C S8.4.2 B2AAP 10 3x2.5+TTx2.5Cu 8,18 10 846,13 0,12 16;C S8.4.3 ALCBA 20 4x1.5+TTx1.5Cu 8,18 10 301,5 0,33 10;C S8.4.4 FZCBA 15 4x2.5+TTx2.5Cu 8,18 10 610,08 0,22 16;C Tabla 68: Cortocircuito S8.4 Centr. Bomb. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Subcuadro S8.5 Taller Mant. Denominación P.Cálculo (W) Dist.Cálc. (m) Sección (mm²) I.Cálculo (A) I.Adm (A) C.T.Parc .(%) C.T.Total (%) Dimensiones(mm) Tubo,Canal,Band. S8.5.1 ALTMA 540 10 4x2.5+TTx2.5Cu 0,78 18 0,03 0,5 20 S8.5.2 FZMA 15.000 10 4x10+TTx10Cu 27,06 43 0,18 0,65 32 Tabla 69: Cableado S8.5 Taller Mant. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito Denominación Longitud (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P de C (kA) IpccF (A) tmcicc (sg) tficc (sg) Lmáx (m) Curva válida S8.5.1 ALTMA 10 4x2.5+TTx2.5Cu 8,18 10 846.,3 0,12 10;C S8.5.2 FZMA 10 4x10+TTx10Cu 8,18 10 2.010,82 0,33 32;C Tabla 70: Cortocircuito S8.5 Taller Mant. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 97 3.2. Centro de transformación 3.2.1. Fórmulas y resultados Intensidad en alta tensión En un transformador trifásico la intensidad del circuito primario Ip viene dada por la expresión: 𝐼𝐼𝑃𝑃=𝑆𝑆 1,732 ⋅𝑈𝑈𝑃𝑃 Siendo: S = Potencia del transformador en kVA. Up = Tensión compuesta primaria en kV. Ip= Intensidad primaria en A. Sustituyendo valores: Transformador Potencia (kVA) Up (kV) Ip (A) trafo 1 1.250 13,2 54,67 Tabla 71: Intensidad AT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Intensidad en baja tensión En un transformador trifásico la intensidad del circuito secundario Is viene dada por la expresión: 𝐼𝐼𝑆𝑆=𝑆𝑆⋅1000 1,732 ⋅𝑈𝑈𝑆𝑆 Siendo: S = Potencia del transformador en kVA. US = Tensión compuesta primaria en kV. IS= Intensidad primaria en A. Sustituyendo valores: Transformador Potencia (kVA) Us (V) Is (A) trafo 1 1.250 400 1.804,27 Tabla 72: Intensidad BT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 98 Cortocircuitos Observaciones. Para el cálculo de la intensidad primaria de cortocircuito se tendrá en cuenta una potencia de cortocircuito de 350 MVA en la red de distribución, dato proporcionado por la Cía suministradora. Cálculo de corrientes de cortocircuito. Para el cálculo de las corrientes de cortocircuito utilizaremos las siguientes expresiones: - Intensidad primaria para cortocircuito en el lado de Alta Tensión: 𝐼𝐼𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝=𝑆𝑆𝑐𝑐𝑐𝑐 1,732·𝑈𝑈𝑃𝑃 Siendo: Scc = Potencia de cortocircuito de la red en MVA. Up = Tensión compuesta primaria en kV. Iccp = Intensidad de cortocircuito primaria en kA. - Intensidad secundaria para cortocircuito en el lado de Baja Tensión (despreciando la impedancia de la red de Alta Tensión): 𝐼𝐼𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐=100·𝑆𝑆 1,732·𝑈𝑈𝑐𝑐𝑐𝑐(%)·𝑈𝑈𝑠𝑠 Siendo: S = Potencia del transformador en kVA. Ucc (%) = Tensión de cortocircuito en % del transformador. Us = Tensión compuesta en carga en el secundario en V. Iccs =Intensidad de cortocircuito secundaria en kA. Cortocircuito en el lado de alta tensión Scc (MVA) Up (kV) Iccp (kA) 350 13,2 15,31 Tabla 73: Cortocircuito AT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Cortocircuito en el lado de Baja Tensión Transformador Potencia (kVA) Ucc (%) Iccs (A) trafo 1 1.250 400 36,09 Tabla 74: Cortocircuito BT CT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 99 Dimensionado del embarrado. Las características del embarrado son: - Intensidad asignada: 400 A. - Límite térmico, 1 s.: 16 kA eficaces. - Límite electrodinámico: 40 kA cresta. Por lo tanto dicho embarrado debe soportar la intensidad nominal sin superar la temperatura de régimen permanente (comprobación por densidad de corriente), así como los esfuerzos electrodinámicos y térmicos que se produzcan durante un cortocircuito. Comprobación por densidad de corriente La comprobación por densidad de corriente tiene por objeto verificar que el conductor que constituye el embarrado es capaz de conducir la corriente nominal máxima sin sobrepasar la densidad de corriente máxima en régimen permanente. Dado que se utilizan celdas bajo envolvente metálica fabricadas por Orma-SF6 conforme a la normativa vigente, se garantiza lo indicado para la intensidad asignada de 400 A. Comprobación por solicitación electrodinámica. La resistencia mecánica de los conductores deberá verificar, en caso de cortocircuito que: 𝛔𝛔𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎≥𝑰𝑰𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷𝑷 𝟐𝟐⋅𝑳𝑳𝟐𝟐 𝟔𝟔𝟐𝟐𝟔𝟔⋅𝑾𝑾𝒀𝒀⋅𝒏𝒏 Siendo: 𝛔𝛔𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎𝒎 = Valor de la carga de rotura de tracción del material de los conductores. Para cobre semiduro 2800 Kg / cm2. Iccp = Intensidad permanente de cortocircuito trifásico, en kA. L = Separación longitudinal entre apoyos, en cm. d = Separación entre fases, en cm. W = Módulo resistente de los conductores, en cm3. Dado que se utilizan celdas bajo envolvente metálica fabricadas por Orma-SF6 conforme a la normativa vigente se garantiza el cumplimiento de la expresión anterior. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 100 Comprobación por solicitación térmica a cortocircuito. La sobreintensidad máxima admisible en cortocircuito para el embarrado se determina: 𝐼𝐼𝑡𝑡ℎ=𝛼𝛼⋅𝑆𝑆⋅�Δ𝑇𝑇 𝑡𝑡 Siendo: Ith = Intensidad eficaz, en A. 𝛼𝛼 = 13 para el Cu. S = Sección del embarrado, en mm2. Δ𝑇𝑇 = Elevación o incremento máximo de temperatura, 150ºC para Cu. t = Tiempo de duración del cortocircuito, en s. Puesto que se utilizan celdas bajo envolvente metálica fabricadas por Orma-SF6 conforme a la normativa vigente, se garantiza que: 𝐼𝐼𝑡𝑡ℎ≥16𝑘𝑘𝑘𝑘 durante 1 s. Selección de las protecciones de alta y baja tensión Los transformadores están protegidos tanto en AT como en BT. En Alta tensión la protección la efectúan las celdas asociadas a esos transformadores, y en baja tensión la protección se incorpora en los cuadros de BT. Protección trafo 1. La protección del transformador en AT de este CT se realiza utilizando una celda de interruptor automático dotado de relé electrónico con captadores toroidales de intensidad por fase, cuya señal alimentará a un disparador electromecánico liberando el dispositivo de retención del interruptor y así efectuar la protección a sobrecargas, cortocircuito. Protección en Baja Tensión. En el circuito de baja tensión de cada transformador según RU6302 se instalará un Cuadro de Distribución de 4 salidas con posibilidad de extensionamiento. Se instalarán fusibles en todas las salidas, con una intensidad nominal igual al valor de la intensidad exigida a esa salida, y un poder de corte mayor o igual a la corriente de cortocircuito en el lado de baja tensión, calculada en el apartado 3.4. La descarga del trafo al cuadro de Baja Tensión se realizará con conductores XLPE 0,6/1kV 240 mm2 Al unipolares instalados al aire cuya intensidad admisible a 40ºC de temperatura ambiente es de 390 A. Para el trafo 1, cuya potencia es de 1250 kVA y cuya intensidad en Baja Tensión se ha calculado en el apartado 2, se emplearán 5 conductores por fase y 3 para el neutro. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 107 3.3. Línea de media tensión 3.3.1. Fórmulas 𝑰𝑰=𝟏𝟏𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐⋅𝑺𝑺 √𝟑𝟑⋅𝑼𝑼 𝒆𝒆=√𝟑𝟑⋅𝑰𝑰[𝑳𝑳⋅𝐜𝐜𝐜𝐜𝐜𝐜𝝓𝝓 𝒌𝒌⋅𝒔𝒔⋅𝒏𝒏) + (𝑿𝑿𝒖𝒖⋅𝑳𝑳 ⋅𝒔𝒔𝒔𝒔𝒏𝒏𝝓𝝓 𝟏𝟏𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐𝟐⋅𝒏𝒏)] Siendo: I = Intensidad (A) e = Caída de tensión (V) S = Potencia (kVA) U = Tensión de servicio (V) S = Sección del conductor (mm2) L = Longitud cálculo (m) K = Conductividad a 20ºC 𝐜𝐜𝐜𝐜𝐜𝐜𝝓𝝓 = Factor de potencia 𝑿𝑿𝒖𝒖 = Reactancia por unidad de longitud (𝑚𝑚Ω/Ω) n = Nº de conductores por fase CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 108 3.3.2. Resultados Características de la red: - Tensión: 13,2kV - Factor de potencia: 0,95 - C.d.t max: 5% Temperatura cálculo conductividad eléctrica (ºC): - Conductores aislados: 20 - Conductores desnudos: 50 Se ha optado por un conductor RHZ1 12/20 H16 Linea Nudo Orig. Nudo Dest. Long. (m) Metal/Xu (mW/m) Canal. Designación Polar. I. Cálculo (A) Sección (mm2) D.tubo (mm) I. Admisi. (A)/Fci 1 1 2 500 Al/0,15 En.B.Tu. RHZ1 12/20 H16 Unip. 71,08 3x95 150 190/1 Tabla 78: Conductor línea MT. (Fuente: Calculado con dmELECT [17]) Resultados obtenidos para las distintas ramas y nudos: Nudo C.d.t. (V) Tensión Nudo (V) C.d.t. (%) Carga Nudo 1 0 13.200 0 71,077 A(1.625 kVA) 2 -20,47 13.179,53 0,155* -71,077 A(-1.625 KVA) Pérdidas de potencia activa en kW: Linea Nudo Orig. Nudo Dest. Pérdida Potencia Activa Rama.3RI²(kW) Pérdida Potencia Activa Total Itinerario.3RI²(kW) 1 1 2 2,279 2,279 Caida de tensión total en los distintos itinerarios: 1-2 = 0,16 % MEDICIONES Y PRESUPUESTO ÍNDICE 4. MEDICIONES Y PRESUPUESTO ..................................................................... 109 4.1. INSTALACIÓN DE BAJA TENSIÓN ................................................................... 109 4.2. CENTRO DE TRANSFORMACIÓN .................................................................... 114 4.3. LÍNEA DE MEDIA TENSIÓN ............................................................................ 115 4.4. REDACCIÓN DEL PROYECTO ........................................................................ 115 4.5. RESUMEN .................................................................................................. 116 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 79: Presupuesto cables IEBT. (Fuente: Elaboración propia) ................. 109 Tabla 80: Presupuesto tubos IEBT (Fuente: Elaboración propia) .................... 110 Tabla 81: Presupuesto bandejas IEBT (Fuente: Elaboración propia) .............. 110 Tabla 82: Presupuesto magnetotérmicos e interruptores automáticos IEBT (Fuente: Elaboración propia) ............................................................................... 111 Tabla 83: Presupuesto diferenciales IEBT (Fuente: Elaboración propia) ........ 112 Tabla 84: Presupuesto relés IEBT (Fuente: Elaboración propia) ..................... 113 Tabla 85: Presupuesto elementos control-maniobra IEBT (Fuente: Elaboración propia) ................................................................................................................... 113 Tabla 86: Presupuesto batería de condensadores (Fuente: Elaboración propia) ............................................................................................................................... 113 Tabla 87: Presupuesto celdas AT CT (Fuente: Elaboración propia) ................ 114 Tabla 88: Presupuesto interconexión celdas AT CT (Fuente: Elaboración propia) ............................................................................................................................... 114 Tabla 89: Presupuesto equipos BT CT (Fuente: Elaboración propia) ............. 114 Tabla 90: Presupuesto red de tierras CT (Fuente: Elaboración propia) .......... 114 Tabla 91: Presupuesto varios CT (Fuente: Elaboración propia) ...................... 114 Tabla 92: Presupuesto cables línea MT (Fuente: Elaboración propia) ............ 115 Tabla 93: Presupuesto tubo línea MT (Fuente: Elaboración propia) ................ 115 Tabla 94: Presupuesto elaboración del proyecto (Fuente: Elaboración propia) ............................................................................................................................... 115 Tabla 95: Resumen presupuesto (Fuente: Elaboración propia) ....................... 116 MEDICIONES Y PRESUPUESTO Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 109 4. MEDICIONES Y PRESUPUESTO 4.1. Instalación de baja tensión MEDICIÓN CABLES Sección (mm2) Metal Design Polaridad Total (m) Pu (€) Ptotal (€) 1,5 Cu H07Z1-K Unipolar 6.280 0,41 2.574,8 1,5 Cu TT Unipolar 1.570 0,41 643,7 2,5 Cu H07V-K Unipolar 300 0,66 198 2,5 Cu H07Z1-K Unipolar 7.496 0,68 5.097,28 2,5 Cu TT Unipolar 2.395 0,68 1.628,6 4 Cu H07V-K Unipolar 255 1,06 270,3 4 Cu H07Z1-K Unipolar 1.155 1,09 1.258,95 4 Cu TT Unipolar 440 1,09 479,6 6 Cu H07Z1-K Unipolar 270 1,55 418,5 6 Cu H07Z1-K Unipolar 1.225 1,58 1.935,5 6 Cu TT Unipolar 470 1,58 742,6 10 Cu H07Z1-K Unipolar 630 2,8 1.764 10 Cu H07Z1-K Unipolar 4.880 2,8 13.664 10 Cu TT Unipolar 1.650 2,8 4.620 16 Cu H07Z1-K Unipolar 280 4,25 1.190 16 Cu TT Unipolar 985 4,25 4.186,25 25 Cu H07Z1-K Unipolar 630 5,19 3.269,7 25 Cu H07Z1-K Unipolar 2.559,4 6,65 17.020,01 25 Cu TT Unipolar 15 6,65 99,75 50 Cu H07Z1-K Unipolar 60 13,58 814,8 50 Cu TT Unipolar 45 13,58 611,1 70 Cu TT Unipolar 65 19,24 1.250,6 95 Cu H07Z1-K Unipolar 136,2 25,1 3.418,62 95 Cu XZ1 Eca Unipolar 15 25,1 376,5 120 Cu H07Z1-K Unipolar 210 32,53 6.831,3 120 Cu TT Unipolar 16 32,53 520,48 185 Cu XZ1 Eca Unipolar 45 3,75 168,75 240 Cu H07Z1-K Unipolar 48 42,52 2.040,96 Total 77.094,65 Tabla 79: Presupuesto cables IEBT. (Fuente: Elaboración propia) MEDICIONES Y PRESUPUESTO Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 110 MEDICIÓN DE TUBOS Diámetro (mm) Total metros Pu (€) Ptotal (€) 20 4.240 0,68 2.883,2 25 650 0,75 487,5 32 1.755 0,82 1.439,1 40 10 1,05 10,5 Total 4.820,3 Tabla 80: Presupuesto tubos IEBT (Fuente: Elaboración propia) MEDICIÓN DE BANDEJAS Diámetro (mm) Tipo Total metros Pu (€) Ptotal (€) 75x60 Perforada 981,4 11,04 10.834,65 200x60 Perforada 8 19,08 152,64 Total 10.987,29 Tabla 81: Presupuesto bandejas IEBT (Fuente: Elaboración propia) MEDICIÓN DE MAGNETOTÉRMICOS E INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS Descripción Intens (A) P.Corte (kA) Cantidad Pu (€) Ptotal (€) Interr.c.c 10 1 25,33 25,33 Mag/Tetr. 10 4,5 5 94,75 473,75 Mag/Tetr. 10 10 11 108,9 1.197,9 Mag/Tetr. 10 15 3 284,58 853,74 Mag/Tetr. 10 35 15 351,33 5.269,95 Interr.c.c 16 1 32,67 32,67 Mag/Trip. 16 4,5 6 104,52 627,12 Mag/Tetr. 16 4,5 1 139,32 139,32 Mag/Trip. 16 6 40 104,52 4180,8 Mag/Tetr. 16 6 1 139,32 139,32 Mag/Bip. 16 10 1 73,22 73,22 Mag/Trip. 16 10 13 104,52 1.358,76 Mag/Tetr. 16 10 7 139,32 975,24 Mag/Trip. 16 15 1 104,52 104,52 Mag/Tetr. 16 15 3 139,32 417,96 Mag/Tetr. 16 25 1 139,32 139,32 Interr.c.c 20 1 36,8 36,8 Mag/Trip. 20 4,5 1 107,38 107,38 Mag/Tetr. 20 4.5 2 143,5 287 Mag/Trip. 20 10 2 107,38 214,76 Mag/Tetr. 20 10 4 143,5 574 Mag/Tetr. 20 25 1 285,69 285,69 Mag/Trip. 20 35 1 162,39 162,39 Interr.c.c 25 1 40,99 40,99 Mag/Trip. 25 4,5 2 109,67 219,34 Mag/Tetr. 25 25 1 437,24 437,24 Mag/Trip. 25 35 4 364,12 1.456,48 Mag/Tetr. 25 35 1 437,24 437,24 MEDICIONES Y PRESUPUESTO Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 111 Descripción Intens (A) P.Corte (kA) Cantidad Pu (€) Ptotal (€) Interr.c.c 32 3 61,33 183,99 Mag/Tetr. 32 10 1 194,82 194,82 Mag/Tetr. 32 25 1 254,26 254,26 Mag/Trip. 32 35 3 254,26 762,78 Mag/Tetr. 32 35 7 254,26 1.779,82 Mag/Tetr. 32 50 2 254,26 508,52 Interr.c.c 40 1 87,91 87,91 Mag/Tetr. 40 4,5 1 174,26 174,26 Mag/Bip. 40 6 1 93,52 93,52 Mag/Bip. 40 10 1 93,52 93,52 I.Aut/Trip. 40 10 1 280,13 280,13 Mag/Tetr. 40 35 1 177,79 177,79 Mag/Tetr. 40 50 1 177,79 177,79 Interr.c.c 50 7 90,13 630,91 Mag/Tetr. 50 4,5 1 380,01 380,01 I.Aut/Trip. 50 4,5 1 317,72 317,72 I.Aut/Trip. 50 10 2 317,72 635,44 Mag/Trip. 50 20 4 380,01 1.520,04 Mag/Tetr. 50 20 2 380,01 760,02 Mag/Tetr. 50 50 1 380,01 380,01 Interr.c.c 63 1 94,87 94,87 Mag/Trip. 63 20 1 403,13 403,13 Interr.c.c 80 3 105,25 315,75 I.Aut/Trip. 80 4.5 1 582,81 582,81 I.Aut/Trip. 80 10 2 582,81 1.165,62 I.Aut/Tetr. 80 10 1 582,81 582,81 I.Aut/Tetr. 80 20 1 797,47 797,47 I.Aut/Tetr. 80 25 1 797,47 797,47 Interr.c.c 100 2 128,91 257,82 I.Aut/Trip. 100 20 1 645,81 645,81 I.Aut/Tetr. 100 35 1 809,52 809,52 I.Aut/Tetr. 100 50 2 809,52 1.619,04 Interr.c.c 125 1 174,34 174,34 I.Aut/Trip. 125 20 1 908,25 908,25 I.Aut/Tetr. 125 35 1 952,25 952,25 Interr.c.c 160 1 221,26 221,26 I.Aut/Tetr. 160 50 1 1199,3 1.199,30 Interr.c.c 320 3 331,06 993,18 I.Aut/Tetr. 400 35 1 5.578,62 5.578,62 I.Aut/Trip. 400 50 2 4.602,61 9.205,22 I.Aut/Tetr. 400 50 1 5.578,62 5.578,62 I.Aut/Trip. 1.000 50 1 17.028,21 17.028,21 I.Aut/Tetr. 2.000 35 1 23.101,02 23.101,02 Total 57.615,30 Tabla 82: Presupuesto magnetotérmicos e interruptores automáticos IEBT (Fuente: Elaboración propia) CONCLUSIONES Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 117 5. CONCLUSIONES En el presente trabajo de fin de grado se ha realizado la descripción del proceso productivo de construcción de transformadores de distribución, tanto secos como de baño en aceite, y del diseño de la instalación eléctrica necesaria, desde el punto de enganche en media tensión hasta el consumidor final en baja tensión, pasando por el centro de transformación. Para ello se han tenido en cuenta, no solo los consumos energéticos del proceso productivo sino también del acondicionamiento de los edificios. El proceso productivo se ha detallado basándonos en documentación técnica y páginas web contrastadas. La descripción de la fabricación de los transformadores parte de una explicación general en la que se detalla la función de cada elemento. Para el diseño de la instalación eléctrica nos hemos basado en una serie de criterios o premisas con objetivo de que la instalación, desde su inicio y hasta el final de su vida útil, permita adaptarse a la evolución, tanto tecnológica como de nuevas necesidades. Se parte del estudio de la red de distribución de baja tensión en función de la situación de las cargas y sus prioridades y se divide en diferentes líneas con el fin de conseguir una mayor disponibilidad de la energía eléctrica y una buena gestión energética. Toda la instalación de baja tensión está debidamente protegida contra sobrecargas, cortocircuitos, sobretensiones y contactos directos e indirectos. El factor de potencia de la instalación se mantendrá por encima del 0,95 mediante una batería automática de condensadores. Se han dispuesto 3 líneas de circuitos de fuerza con canalizaciones eléctricas prefabricadas para alimentar aquellas instalaciones no previstas ni ligadas directamente a la producción como máquinas, herramientas ocasionales, etc. Se ha diseñado y calculado un centro de trasformación abonado de interior de obra con un único transformador de 1.250 kVA, que cumple con la normativa vigente. Se ha diseñado y calculado una línea de media tensión a 13,2 kV, que parte desde una Estación de Transformación y Distribución cercana a la ubicación del emplazamiento, propiedad de la empresa distribuidora, mediante una canalización enterrada bajo tubo. Se han realizado tres proyectos eléctricos apoyándose el siguiente software dmELECT: - Red de distribución en baja tensión. Módulo BT. - Centro de transformación. Módulo CT. - Línea de media tensión. Módulo Instalaciones Urbanización. BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 118 6. BIBLIOGRAFÍA [1] Acero al silicio [Último acceso: Septiembre 2023] https://www.yieh.com/es/Product/others/silicon-steel-2 [2] Aceite dieléctrico [Último acceso: Septiembre 2023] https://www.lubritec.com/aceite-dielectrico-para-que-sirve/ [3] Transformadores secos ABB [Último acceso: Septiembre 2023] https://personal.us.es/pedroj/ASInfo_Comun/Trafo_Seco.pdf [4] Fundamentos teóricos de transformadores [Último acceso: Septiembre 2023] https://es.scribd.com/document/383705326/279341852-ABB-Curso-deTransformadores# [5] Fundamento y construcción de los transformadores eléctricos [Último acceso: Septiembre 2023] http://www.sapiensman.com/tecnoficio/electricidad/transformadores_1.php [6] Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctriocos IMSE [Último acceso: Septiembre 2023] http://imseingenieria.blogspot.com/ [7] Ensayos de transformadores [Último acceso: Septiembre 2023] https://www.mheducation.es/bcv/guide/capitulo/8448141784.pdf [8] Máquinas para fabricar transformadores [Último acceso: Octubre 2023] http://www.rollformingmachine.es/8-transformer-making.html [9] Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctricos [Último acceso: Octubre 2023] http://imseingenieria.blogspot.com [10] “MÁQUINAS ELÉCTRICAS” Fraile Mora, J. Ed. Garceta. 2016. [11] "MANUAL DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS"- Carmona Fernández, D. Ed. Abecedario. 2004. [12] “INSTALACIONES ELÉCTRICAS EN BAJA TENSIÓN: DISEÑO, CALCULO, DIRECCIÓN, SEGURIDAD Y MONTAJE” - Colmenar Santos, A.; Hernández Martín,J.L. Ed. Ra-Ma. 2007. [13] “TRANSFORMADORES” - Rodríguez Pozueta, M.A. Universidad de Cantabria. 2018. [14] “TRANSFORMADORES DE POTENCIA, DE MEDIDA Y DE PROTECCIÓN” – Ras Oliva, E. Ed. Marcombo. 1994. [15] Catalogo Schneider Trihal [Último acceso: Noviembre 2023] https://www1.lk.dk/flipbooks/Trihal_Catalog_2018Cast_resin_transformer_up_to_36kV_Distribution_Transformers_NRJED31566/c ontent/Trihal%20Catalog_NRJED315663EN_030418.pdf [16] Catalogo Schneider Legrand [Último acceso: Noviembre 2023]] https://www.legrand.es/sites/g/files/ocwmcr651/files/2022-10/CatalogoEncapsulados-de-resina-CRT-Legrand.pdf BIBLIOGRAFÍA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 119 [17] Transformadores convencionales Magnetron [Último acceso: Noviembre 2023] https://addi.ehu.eus/bitstream/handle/10810/22817/Transformadore%20ka talogoa.pdf?sequence=6&isAllowed=y [18] Transformador de aislamiento y su uso en protección contra perturbaciones armónicas [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.linkedin.com/pulse/transformador-de-aislamiento-y-su-usoen-protecci%C3%B3n-ochoa-guevara/?originalSubdomain=es [19] Transformador Encapsulado Resina Epóxica Ignifugo [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.larce.cl/equipamiento/transformador-encapsulado-resinaepoxica-ignifugo/ [20] Imagen Térmica [Último acceso: Noviembre 2023] http://jairomayorgaelectricidad.blogspot.com/2016/11/proteccionespropias-de-transformador.html [21] “GESTIÓN DE LA CARGABILIDAD DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA” [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.ingenieros.es/files/Proyectos_1/PFC_FJ_Yebenes_Cabrejas_ Cargabilidad_Trafos_Pot.pdf [22] Termómetro antivibratorio para transformador [Último acceso: Noviembre 2023] https://mei.es/termometro-antivibratorio-para-transformador/ [23] Universidad del Valle patenta método para revisar transformadores [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.univalle.edu.co/talento-vallecaucano/universidad-patentametodo-para-revisar-transformadores [24] Relé de gas [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.emb-online.net/es/proteccion-de-transformadores/rele-degas.html [25] Transformador de potencia 6300kVA [Último acceso: Noviembre 2023] https://es.made-in-china.com/co_zjgwuzhou/product_on-Load-VoltageRegulation-6-3-Mva-6300-kVA-69-Kv-Onaf-PowerTransformer_esoggoyhg.html [26] Análisis Físico Químico y Gases disuelto en aceites dieléctricos [Último acceso: Noviembre 2023] https://es.slideshare.net/BorisDeLaCruzCalle/presentacion-analisis-ficoquimico-y-gases-disueltospptx [27] Componentes para transformadores [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.corporacionelectricalima.com/web/componentesparatransform adores.html BIBLIOGRAFÍA Análisis, cálculo y diseño de la instalación eléctrica de una planta de construcción de transformadores 120 [28] Why ABB Vacuum Tap-Changers? [Último acceso: Noviembre 2023] https://iiee.org.ph:89/uploads/files/888.pdf [29] “PROTOCOLO DE INSPECCIÓN PARA BAJA Y ALTA TENSIÓN” – Alejando Jiménez Gundián [Último acceso: Noviembre 2023] https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/330927/Memoria_TFG _Alejandro%20Jim%C3%A9nez%20Guandi%C3%A1n.pdf?sequence=1&i sAllowed=y [30] LEDKIA LIGHTING Cable Eléctrico Manguera 5x4mm [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.amazon.es/LEDKIA-LIGHTING-El%C3%A9ctrico-MangueraHal%C3%B3genos/dp/B0CK5G1BRC [31] Canalizaciones eléctricas prefabricadas [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.blindos.com/pdf/blindosbarra.pdf [32] Bobina de acero [Último acceso: Noviembre 2023] https://aiyiagroup.com/es/steel-coil/ [33] Indicador magnético del nivel de aceite [Último acceso: Noviembre 2023] http://ingenieriaelectricaexplicada.blogspot.com/2009/11/indicadormagnetico-del-nivel-de-aceite.html [34] Filtro secador de aire [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.directindustry.es/prod/brownell-ltd/product-256301485637.html [35] Termostato compacto [Último acceso: Noviembre 2023] https://www.wika.com/media/Data-sheets/Temperature/Temperatureswitches/ds_tv3165_es_es.pdf [36] Cambiadores de Derivación en Transformadores [Último acceso: Noviembre 2023] https://rte.mx/uso-de-cambiadores-de-derivacion-en-trasnformadores [37] SOFTWARE dmELECT: CT, CIEBT e INSTALACIONES URBANIZACIÓN [38] SOFTWARE Autocad [39] SOFTWARE Office: Word y Excel