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A continuación se describe de manera sencilla, la forma de cómo se puede
determinar mediante un cálculo la capacidad de la planta de emergencia
requerida para cierta aplicación.
1.- Para poder calcular la capacidad de un equipo, el primer paso a seguir es
determinar la carga en kW de la instalación por alimentar.
2.- De ser posible tener un cuadro de cargas, un diagrama unifilar o la mayor información de cargas a alimentar, por
ejemplo, voltajes, amperajes, frecuencias, cargas monofásicas o
trifásicas, entre otros datos que puedan definir a los equipos.
3.- Determinar mediante un cálculo la planta probable para el
tipo de carga. Para ello existen dos métodos:
a) Mediante software y b) Cálculo manual.
4.-Para realizar un cálculo sencillo y para comprender la
metodología, se realizará un cálculo suponiendo las cargas
que se muestran en el esquema siguiente.
Diagrama Unifilar
COMPAÑÍA DE LUZ
PLANTA ELECTRICA
Unidad Básica de Transferencia
Motor25HP
Motor25HP
Motor15HPLámparas
Contactos
Motor 1 Motor 2
PROCEDIMIENTO PARA EL CALCULO DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA
Este es un ejemplo de calculo, para determinar la capacidad de la Planta
Eléctrica de emergencia, que se debe instalar en una empresa que tiene las
siguientes caracteristicas:
1. Se obtiene la información de todas las cargas por alimentar.
.Cargas de alumbrado.
El tipo de alumbrado que se tiene instalado es fluorescente, monofásico y con un factor de potencia del 95%, y
se encuentra repartido en las tres fases de la siguiente forma:
Fase A: 10 kWFase B: 14kWFase C: 12 kW
Cargas de Fuerza.Se tienen instalados dos motores
bomba de circulación de agua, para abastecer el edificio principal así como para los procesos que se llevan acabo
en los talleres.
Motor no. 1. 25 HP, 220 V, Letra de código “G”, trifásico, 1800 rpm,
eficiencia de 88.8% y factor de potencia del 89% (Se tienen dos
motores).
Motor no. 2. 15 HP, 220 V, Letra de código “F”, trifásico, 1800 rpm, eficiencia de 85.1% y factor de
potencia del 87%.
Receptáculos o contactos.Se tienen varios contactos instalados
y distribuidos en las tres fases, con los siguientes totales.
Fase A: 3 kWFase B: 3 kWFase C: 3 kW
Considerar un factor de potencia del 90% para estos contactos.
2.-Considerar la secuencia de operación de las cargas.
Todas las cargas operan al mismo tiempo.
3. Se obtiene un equivalente trifásico de las potencias
activa y aparente.
3.1 Cargas de alumbrado.Se observa que las cargas de
alumbrado están desbalanceadas, para evitar problemas posteriores se considera la carga mayor y se
multiplica por tres.Potencia Activa en kW
kW = kW fase mayor x 3kW = 14 x 3 = 42
Potencia Aparente en kVAkVA = kW / f.p.
kVA = 42 / 0.95 = 44.21
3.2. Cargas de fuerza.Para obtener los kW y kVA de los
motores se emplean varias formas entre ellas describimos las
siguientes:Potencia Activa en kWkW = (0.746 x HP)/Efc.Para el motor de 25 HPkW = (0.746 x 25)/(0.88)
kW = 21.0
Para el motor de 15 HPkW = (0.746 x 15)/(0.851)
kW = 13.14Potencia aparente en kVA.
kVA = kW/f.p.kVA = (21.0)/(0.89) = 23.59kVA = (13.14)/(0.87) = 15.0
3.3 ContactosSe observa que las cargas de contactos están balanceadas
pero si estuvieran desbalanceadas, para obtener la carga trifásica se considera la carga mayor y se multiplica
por tres.
Potencia activa en kW.kW = kW fase mayor x 3
kW = 3 x 3 = 9
Potencia aparente en kVAkVA = kW / f.p.
kVA = (9) / (0.9) = 10
4. Se obtienen los kW y los kVA de arranque para cada carga.
4.1. Cargas de alumbradoEn el momento de arranque las
lamparas demandan toda su capacidad y entiéndase por
capacidad a la nominal, por lo tanto la potencia en el arranque
es:KWa = 42 kW
KVAa = 44.21 kVA
4.2. Cargas de fuerza.Los motores en el momento de
arranque demandan una corriente mayor a la nominal, por lo que, la
potencia en el momento de arranque es mayor a la nominal
del mismo.
4.2. Cargas de fuerza.
El valor de la potencia en el arranque depende de la letra de código y de la capacidad en HP
que tenga el motor.Se aplica la siguiente formula y la
tabla no. 3.kVAa = kVA(lc) x HP
4.2.1. Motor No. 1: 25 HP y letra de código “G”.
Cálculo de los kVA de arranque (KVAa) del motor.
Para un motor con letra de código “G” se tiene un valor de 5.6 a 6.3
KVA/HP, siendo el valor promedio de 5.95
kVAa = 5.95 X 25 = 148.75
4.2.1. Motor No. 1: 25 HP y letra de código “G”.
Cálculo de los kW de arranque (kWa) del motor.
Para obtener los kWa se multiplican los KVAa por el factor
de potencia de arranque (Fpa). Este Fpa varía según la capacidad
del motor y su letra de código.
Ver tabla No.4 Three-phase motor SKVA, SPF, EFF AND RPF.
Para un motor de 25 HP se tiene un Fpa de 0.44, por lo tanto, los
kWa son:kWa = kVAa x Fpa = 148.75 x 0.44
= 65.45 kW
4.2.2. Motor No. 2: 15 HP y letra de código “F”.
Calculo de los kVA de arranque (kVAa) del motor.
Para un motor con letra de código F se tiene un valor de 5.0 a 5.6
kVA/HP, siendo el valor promedio 5.30.
kVAa = 5.30 x 15 = 79.5 kVA
4.2.2. Motor No. 2: 15 HP y letra de código “F”.
Calculo de los kW de arranque (kWa) del motor.
Para un motor de 15 HP se tiene un Fpa de 0.49, por lo tanto, los
kWa son:kWa = kVAa x Fpa = 79.5 x 0.49 =
38.95 kW
5. Selección de la planta eléctrica de emergencia.
Con los resultados obtenidos, se realiza una suma de todas las cargas,
considerando las potencias de arranque.
kW totales = 42+9+65.45+65.45+38.95 = 220.85 kW
5. Selección de la planta eléctrica de emergencia.
Con este valor se determina la capacidad de la planta de
emergencia requerida.La planta más cercana a este
valor sería una de 250 kW que es una planta comercial, modelo
250SCLTA10-G1.