Memoria de Cálculo

MEMORIA DE CALCULO CONDUCTORES GENERADOR CENTRAL

EL BATO

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N° DOCUMENTO: 0703PY324-DCMCEL-002-REV-3

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ABRIL 2009 Nombre: José Méndez S. Cargo: Ingeniero Electricista

Nombre: Miguel Núñez Cargo: Jefe Proyecto

324-SONACOL

324-PROYECTO SONACOL CENTRAL EL BATO

MEMORIA DE CALCULO DE CONDUCTORES M.T Y B.T 2000 KVA, GENERADOR-

TRANSFORMADOR-CELDA, CENTRAL EL BATO

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N° Documento

Descripción Revisión Cant. Pag.

15-04-09

0703PY324-DCMCEL-002

AS- BUILT 3 16


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INDICE MATERIA PAGINA 1.- INTRODUCCIÓN. 3 2.- METODOLOGIA. 3 3.- ESCENARIO 3 4.- DETERMINACION DE LA SECCION DE CONDUCTORES TRAMO 4

GENERADOR-CELDA. 4.1.- CALCULO DE CORRIENTES. 4 4.2.- SELECCIÓN DEL CONDUCTOR. 5

4.3.- CAPACIDAD DE CORRIENTE POR FACTOR DE CORRECCION. 6

4.4.- CALCULO DE LA CAIDA DE TENSION. 7

4.5.- RESULTADOS FINALES GENERADOR-TRANSFORMADOR 9

5.- DETERMINACION DE LA SECCION DE CONDUCTORES 10 TRAMO TRANSFORMADOR-CELDA.

5.1.- CALCULO DE CORRIENTES. 10 5.2.- SELECCIÓN DEL CONDUCTOR. 11

5.3.- CAPACIDAD DE CORRIENTE POR FACTOR DE CORRECCION. 11

5.4.- CALCULO DE LA CAIDA DE TENSION. 11

5.5.- RESULTADOS FINALES TRANSFORMADOR-TRANSFORMADOR. 13 6.- ANEXOS 14


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1. INTRODUCCION

En este documento se entregaran los cálculos que sirvieron para el

dimensionamiento de los conductores, de Media y Baja tensión, para el proyecto

Generación SONACOL EL BATO, para un grupo generador CATERPILLAR de 2000

KVA.

2.- METODOLOGIA

Se presentara la metodología de los cálculos de conductores, esto servirá para

determinar la Sección de los conductores en los tramos Generador-Transformador

y Transformador-Celda para ambos equipos de generación, basándose en los

cálculos de las Corriente, Caída de Tensión y Factores de Corrección.

3.- ESCENARIO A continuación se muestra el diagrama unilineal con los detalles de diseño:

Figura Nº1. Esquema Diagrama Unilineal Equipos Central El Bato.

TRAFO Nº3

0,4/12 KV Y- ∆

G1 CARGA 20 mts. 14 mts.

CELDA MT

2000 KVA 0,4 KV

500 MCM 2 AWG Breaker


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4.- DETERMINACION DE LA SECCION DE CONDUCTORES TRAMO

GENERADOR-TRANSFORMADOR.

4.1.- Cálculo de Corrientes

Primero que todo, debemos determinar la potencia activa que se va a entregar al

sistema y por lo tanto debemos recurrir al triangulo de potencias activa, reactiva y

aparente:

P= S*cos Φ (ec.1)

En donde;

P= Potencia Activa (KW)

S= Potencia Aparente (KVA).

CosΦ= Factor de Potencia.

Sabemos que la potencia a entregar por el generador es de 2000 KVA y el factor

de potencia es de 0.8, entonces la potencia Activa Máxima será:

P = 2000*0,8

P =1600 kw.

Entonces, tenemos que la corriente máxima de servicio a suministrar se

determinara de la siguiente manera.

Is = P/ (1,73*V*COSΦ ) (ec.2)


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En donde;

Is= Corriente de servicio a suministrar (KW)

P= Potencia Activa en (KW).

V= Voltaje entre líneas (KV).

CosΦ = Factor de Potencia

Por lo tanto la corriente de servicio se determinara a partir de la siguiente información:

P= 1600 kW.

V= 0,4 kV.

CosΦ= 0,8

Is = 1600/(1,73*0,4*0,8)

Is =2890,17 A 4.2.- Selección del Conductor

De acuerdo a Tabla Nº1 según fabricante (Ver Anexos), el conductor que se

propone es un 500 MCM Tipo superflex o similar con capacidad de transporte de

corriente de 564 A a 20º C.


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4.3.- Capacidad de Corriente por Factor de Corrección

Se aplicaran los factores de corrección de acuerdo a lo estipulado en la Norma

Eléctrica y que se muestran a continuación:

Por esta razón, la corriente de servicio es:

Is = It*ft*fn*fd (ec.3)

Donde:

Is= Corriente de Servicio (A)

It= Corriente Según Tabla (A)

ft= Factor de Corrección por Temperatura.

fn= Factor de Corrección por Cantidad de Conductores.

fd= Factor de Derrateo.

Entonces, según tabla Nº4 tenemos que el factor de corrección por cantidad de

conductores (3 Fases) es 1,0 y además por tabla Nº3 si consideramos que la

temperatura de servicio del conductor es de 90º y la variabilidad de temperatura

ambiente estará entre 21 a 25º C (Ductos en Hormigón) entonces el factor será de

1,04 y finalmente por Desrrateo es de 0,8 (figura Nº2).

Por lo tanto, la corriente de servicio será de: Is = 564*1*1,04*0,80= 469,2 A


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4.4.- Cálculo de la Caída de Tensión

La caída de tensión producida en los conductores esta representada por la siguiente función y corresponde a:

∆ V= 3 *L*I (r*cos Φ +X*sen Φ )/Vi (ec.4) En donde: L= Largo del conductor máxima (mts.)

I= Corriente Máxima a Suministrar.

r= Resistencia del Conductor (Ω ).

CosΦ= Factor de Potencia.

X= Reactancia Inductiva (Ω ).

Vi= Voltaje Inicial (KV)

Además, se tiene que la resistencia del largo del conductor es:

R= (Rho*L)/ S (ec.5)

En donde:

R= Resistencia del Conductor en el largo señalado. (Ω ).

Rho= Resistividad del conductor.

S= Sección del conductor (mm2)


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Los datos que se tienen corresponden a:

Rho= 0,018 ohm*mts.

L= 20 mts.

S= 253,4 mm2 ó 500 MCM.

7S= Se consideran 7 conductores por fase.

R8c= [(0,018*20)/253,4]*7= 0,0099 Ω . Los Valores considerados para calcular la caída de tensión es:

I= 2890,17 A.

R= 0,0099 (Ω ).

CosΦ= 0,8

SenΦ= 0,6

X= 0,25R = 0,00247 (Ω ) por (Determinación aproximada de la Reactancia de

acuerdo a Tabla Nº5).

Vi= 400 (V)

Por lo tanto, la caída de tensión producida será:

∆ V = [ 3 *20*2890,17*(0.0099*0.8+ 0,00247*0,6)/400] ∆ V = 2,35 [V] Caída de tensión Máxima a Corriente Nominal.


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4.5.- RESULTADOS FINALES GENERADOR-TRANSFORMADOR

En conclusión podemos afirmar que el conductor seleccionado es el adecuado

para la instalación, por lo tanto podemos decir que la cantidad de cables por

fase será:

Cantidad de cables = 2890,17 A. / 469,2 A.

Cantidad de Cables = 7 Conductores por Fase

Aproximando

Cantidad de Cables Recomendado: 7 Conductores por Fase, 500 MCM Tipo

superflex o similar con un N.A de un 100%, y la capacidad de soporte ante un

cortocircuito es 50 KA (Ver Grafico Nº1 en Anexos).

CONSIDERACIONES

De acuerdo al calculo anterior, se debe dejar claro que el grupo generador esta

entregando potencia con un factor de 0.8, cualquier modificación del FP,

implicara aumentos de corriente no considerados para el dimensionamiento de

conductores.


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5.- DETERMINACION DE LA SECCION DE CONDUCTORES TRAMO TRANASFORMADOR-CELDA

Para el caso del tramo Transformador-Celda se aplica la misma metodología de

cálculo de conductores:

5.1.- Calculo de las Corrientes

El valor de corriente en el secundario se obtiene a través de la razón de

transformación

a= Vp/Vs, donde: Vp: Voltaje en el Primario (kV.) Vs: Voltaje en el Secundario (kV.) Entonces la corriente en el secundario será: Is=a*Ip, donde Ip: Corriente en el Primario (A) Is: Corriente en el Secundario (A) Tenemos que el transformador tiene un voltaje primario de 6,6 KV y el

secundario de 12 KV, por lo tanto la razón de transformación será:

a= 0.4 / 12 KV = 0.033 Entonces la corriente máxima que va a circular por el secundario será de Is= 0.033*2890.17 A= 95.37 A


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5.1.- Selección del Conductor

Se contempla un conductor del 2 AWG XAT Clase 15 KV con capacidad de

transporte de corriente admisible de 155 A a 20º C según tabla Nº 2.

5.2.- Capacidad de Corriente por Factor de Corrección

De acuerdo a los factores de corrección indicados por tabla Nº3 y Nº4

corresponden a 1.0 por cantidad de conductores y 1.0 por variabilidad de

temperatura ambiente, y finalmente por Desrrateo es de 1.0 (figura Nº2) por

lo tanto la corriente de servicio será de:

Is= 155*1*1*1= 155 A

5.3.- Calculo de la Caída de Tensión

El valor de la caída de tensión producida, de acuerdo a los siguientes datos

será: L= 14 mts.

S= 2 AWG=33.59 mm2

R= (0,018*14)/33.59= 0,0075 ( Ω )

X= 0

CosΦ= 0.8

∆ V = ( 3 *14*95.37*(0,0075*0.8)/12000) ∆ V = 0,000115 (V)


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5.4.- RESULTADOS FINALES TRANSFORMADOR-CELDA

En conclusión podemos afirmar que el conductor seleccionado es el adecuado

para la instalación, por lo tanto podemos decir que la cantidad de cables por

fase será:

Cantidad de cables = 95.37 A. / 155 A.

Cantidad de Cables = 1

Aproximando.

Cantidad de Cables Recomendado: 1 Conductor por Fase, 2 AWG XAT con un

N.A 100%, Clase 15 KV y la capacidad de soporte ante un cortocircuito es 7

KA (Ver Grafico Nº1, Anexos).


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6.- ANEXOS

Tabla Nº1. Capacidad de Corriente de Conductores de Baja Tensión, Calibres en AWG, Tipo Superflex o Multiflex.

Calibre Diámetro Espesor Diámetro Diámetro Peso Capacidad de

Corriente [A] AWG MCM

Conductor mm

Aislación mm

Aislado mm

Total mm

Total kg/km

Ducto Enterrado T. Amb. 20ºC

Aire Libre T. Amb.

40ºC XAT 15kV 100% NA

2 6.9 4.45 17.3 25.7 880 155 195 1 7.8 4.45 18.1 26.7 981 175 225

1/0 8.8 4.45 19.1 27.7 1,111 200 260 2/0 9.8 4.45 20.1 28.8 1,272 230 300 3/0 11.0 4.45 21.3 30.1 1,461 260 345 4/0 12.4 4.45 22.7 31.5 1,706 295 400 250 13.4 4.45 23.8 32.9 1,936 325 445 350 15.9 4.45 26.7 36.1 2,515 390 550 500 19.3 4.45 30.1 39.0 3,302 465 685

Tabla Nº2. Capacidad de Corriente de Conductores de Media Tensión XAT.


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FACTOR DE CORRECCION ft

TEMPERATURA DE SERVICIO DEL CONDUCTOR (ºC)

TEMPERATURA AMBIENTE

(ºC) 60 75 90

*18-20 1,12 1,09 1,08 *21-25 1,08 1,05 1,04

*26-30 1,00 1,00 1,00 31-35 0,91 0,94 0,96 36-40 0,82 0,88 0,91 41-45 0,71 0,82 0,87 46-50 0,58 0,75 0,82 51-55 0,41 0,67 0,76 56-60 - 0,58 0,71 61-70 - 0,33 0,58 71-80 - - 0,41

Tabla Nº3. Factor de Corrección por Variabilidad de Temperatura para

Conductores en AWG.

Tabla Nº4. Factor de Corrección por Cantidad de Conductores en

Tuberías.

TablaNº5.Aproximación de la Reactancia Inductiva de acuerdo a la Sección.

CANTIDAD DE CONDUCTORES

FACTOR DE CORRECCION

fn *1 a 3 1,0 *4 a 6 0,8 7 a 24 0,7 25 a 42 0,6

Sección Reactancia Inductiva (X) *S≤120 mm2 X=0 S= 150 mm2 X= 0,15R S= 185 mm2 X= 0,20R

*S= 250 mm2 X= 0,25R


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Grafico Nº1. Capacidad de Soportación de Cortocircuitos de acuerdo a la

Sección de los conductores Cocesa.


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Figura Nº2 .Factor de Corrección por Desrateo.

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