diseño electrico del sistema de potencia del edificio la colmena

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
DISEÑO ELECTRICO DEL SISTEMA DE
POTENCIA DEL EDIFICIO LA COLMENA
KEIVIN BARKER F.
930477
IE-0502 PROYECTO ELECTRICO
II SEMESTRE 2005
DISEÑO ELECTRICO DEL SISTEMA DE POTENCIA DEL EDIFICIO
LA COLMENA
Por
Keivin Jeami Barker Francis
Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica
De la Facultad de Ingeniería
De la Universidad de Costa Rica
Como requisito parcial para optar por el grado de
BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA
Aprobado por el tribunal:
_______________________
___________________
Ing. Juan Ramón Rodríguez Solera, Lic.
Ing. Luis Golcher Barquil, M.Sc
Profesor Guía
Profesor Lector
_____________________
Ing. Nicolas Vaquerano Pineda, Lic.
Profesor Lector
ii
D E D I C AT O R I A
A mi mamá
Por su amor y cariño durante todos estos años
Fue su empuje y tenacidad la que me motivó a terminar
Su corazón siempre soñó con vivir este momento
A mi hermano
Por su guía y su ejemplo a lo largo de toda mi vida
Fue la mano que siempre estuvo junto a mi para brindarme ayuda
A mi esposa
Por su amor y dedicación en estos momentos de mi vida
Por ser el impulso que me motivó a terminar
A mi mejor amigo
Porque siempre estuvo a mi lado especialmente en los momentos difíciles
A la Familia Calderón Cedeño
Por su guía y ayuda en todos estos años
iii
I N DI CE GEN ERAL
DED ICA TORIA ..................................................................................................................... III
INDICE GENERA L ................................................................................................................ IV
Indice de Figuras ........................................................................................................... viii
Indice de Tablas ............................................................................................................ viii
RES UMEN ............................................................................................................................. 3
1
CA PITULO 1. INTRODU CCIÓ N ........................................................................................ 5
1.1
Introducción ......................................................................................................... 5
1.2
Objetivos .............................................................................................................. 7
1.2.1
Objetivo General........................................................................................... 7
1.2.2
Objetivos Específicos.................................................................................... 7
1.3
Descripción del Proyecto ..................................................................................... 8
1.3.1
1.4
2
Antecedentes ................................................................................................. 8
Metodología ....................................................................................................... 10
CA PÍTULO 2. MA RCO TEÓRI CO ................................................................................... 11
2.1
Sistemas de puesta a tierra de equipos electrónicos sensibles ........................... 11
2.1.1
Resistencia del ser humano a las corrientes eléctricas. ............................... 11
2.1.2
Resistividad del suelo. ................................................................................ 12
2.1.3
Protección de circuito de comunicación. .................................................... 14
2.1.4
Protección del personal. .............................................................................. 14
2.2
Definición y causas de las armónicas................................................................. 16
2.2.1
El concepto de la distorsión armónica Total (THD). .................................. 17
2.2.2
Soluciones a los problemas ocasionados por las armónicas ....................... 18
2.2.3
Técnicas para soportar o acomodar las armónicas...................................... 19
2.2.4
Técnicas para aislar las armónicas.............................................................. 19
2.2.5
Técnicas para desviar las armónicas ........................................................... 20
2.2.6
Técnicas para cancelar las armónicas ......................................................... 20
2.3
El ruido eléctrico y los transientes de voltaje..................................................... 21
2.3.1
Ruido eléctrico definición y causas. ........................................................... 21
iv
2.3.2
Ruido de modo común ................................................................................ 22
2.3.3
Ruido de modo normal o trasverso ............................................................. 22
2.3.4
Transientes de alto voltaje........................................................................... 23
Dentro de las causas externas tenemos:................................................................. 23
Dentro de las fuentes internas tenemos:................................................................. 23
2.4
Sistemas de Potencia Ininterrumpida ................................................................. 25
2.4.1
UPS fuera de línea....................................................................................... 25
2.4.2
UPS Interactiva ........................................................................................... 26
2.4.3
UPS en línea (On- Line)............................................................................... 26
2.5
Sistema de Iluminación...................................................................................... 27
2.5.1
Método de cavidad zonal ............................................................................ 27
Cavidad de techo. ................................................................................................... 27
Cavidad de local..................................................................................................... 28
Cavidad de piso. ..................................................................................................... 28
3
2.5.2
Teoría del método de cavidad zonal ........................................................... 28
2.5.3
Terminado del local. ................................................................................... 30
2.5.4
Fórmulas básicas-Método de cavidad zonal. .............................................. 30
CA PITULO 3. DIA GNÓSTI CO ........................................................................................ 32
3.1
3.1.1
Definición.................................................................................................... 32
3.1.2
Justificación ................................................................................................ 32
3.2
Hipótesis ............................................................................................................. 33
3.2.1
Definición.................................................................................................... 33
3.2.2
Tipo de Hipótesis y Relación entre Variables............................................. 33
3.3
4
Problema ............................................................................................................. 32
Objetivo Diagnóstico.......................................................................................... 34
3.3.1
Requerimientos del Cliente ......................................................................... 34
3.3.2
Analisis del sistema eléctrico actual ........................................................... 35
CA PÍTULO 4. DIS EÑO .................................................................................................. 37
4.1
Diseño del sistema de iluminacion..................................................................... 37
4.1.1
Diseño: ........................................................................................................ 39
Área de trabajo y oficinas ...................................................................................... 39
v
Área de parqueos.................................................................................................... 43
Área de baños......................................................................................................... 46
4.2
Diseño del Sistema de Aire Acondicionado....................................................... 49
4.2.1
Equipos en el área de call center y oficinas ................................................ 50
4.2.2
Equipo en el área del cuarto de control....................................................... 51
4.3
Diseño del sistema de Sistema ininterrumpido .................................................. 52
4.3.1
Protección sistema administrador de telecomunicaciones. ......................... 52
4.3.2
Protección sis tema del Call Center. ............................................................ 55
4.4
Diseño de una adecuada red de supresión de transientes................................... 57
4.4.1
Caracterización de categorías de ANSI/IEEE C62.41-1991....................... 58
4.4.2
Pasos a seguir para dimensionar y especificar un supresor de transientes
adecuado. ................................................................................................................... 60
4.4.3
Diseño de supresores................................................................................... 62
4.4.4
Supresor Categoría C Módulo de medidores. ............................................. 66
4.4.5
Supresor Categoría B Sub-Tableros de Emergencia................................... 67
4.5
4.5.1
Funcionamiento........................................................................................... 68
4.5.2
Radios de protección................................................................................... 69
4.5.3
Instalación................................................................................................... 69
4.5.4
Zona de protección...................................................................................... 70
4.6
5
Sistema de Pararrayos ........................................................................................ 68
Sistema de Puesta a Tierra ................................................................................. 71
4.6.1
Sistema de puesta a tierra de transformadores............................................ 72
4.6.2
Sistema de puesta de tierra pararrayos ........................................................ 72
CA PITULO 5.
5.1
RESUMEN TOTA L DE CA RGA S DEL SIST EMA PROPUESTO ......................... 73
Total de carga eléctrica del Sistema Normal...................................................... 73
5.1.1
Sistema de iluminación............................................................................... 73
5.1.2
Sistema de tomacorrientes y salidas especiales .......................................... 74
5.2
Total de carga eléctrica del Sistema de Emergencia .......................................... 74
5.2.1
Sistema de iluminación............................................................................... 75
Zona de oficinas:.................................................................................................... 75
5.2.2
Sistema de tomacorrientes y salidas especiales .......................................... 75
vi
5.2.3
Sistema de aire acondicionado cuarto de control........................................ 76
5.2.4
Sistema de cargas críticas ........................................................................... 76
5.2.5
Sistema de áreas comunes:.......................................................................... 77
5.3
Total de carga eléctrica del Sistema de Aire Acondicionado............................. 78
5.4
Resumen de cargas del edificio .......................................................................... 78
5.5
Equipos a instalar ............................................................................................... 80
5.5.1
Interruptor Principal de Entrada.................................................................. 80
5.5.2
Módulo de Medidores ................................................................................. 81
5.5.3
Transferencias Automáticas ........................................................................ 81
5.5.4
Generador de Emergencia ........................................................................... 81
5.5.5
Tablero Principal de Emergencia ................................................................ 82
5.5.6
Tableros de Distribución............................................................................. 82
5.6
Calibre de Acometidas Eléctricas ...................................................................... 83
6
CA PÍTULO 6. CONCLUS ION ES ...................................................................................... 84
7
CA PÍTULO 7. RECOMENDA CIO NES .............................................................................. 85
8
CA PÍTULO 8. BIBLI O GRA FÍA ....................................................................................... 87
9
ANEXOS ...................................................................................................................... 88
Anexo 1. Tablas para diseño del sistema de iluminación, por el método de cavidad
zonal. ............................................................................................................................. 88
Anexo 4. Diagrama de equipos sistema de cargas criticas............................................ 88
Anexo 5. Diagrama Unifilar definitivo. ........................................................................ 88
vii
INDICE DE FIGURAS
Figure 3-1. Esquema de Relación Causal Multivariada.................................................... 33
Figure 4-1. Cotización UPS. (Piso Control) ..................................................................... 53
Figure 4-2. Cotización UPS (Normal) .............................................................................. 55
Figure 4-3. Definición de un supresor de transientes según su ubicación. ....................... 58
Figure 4-4. Esquema básico de una red de supresión. ...................................................... 58
INDICE DE TABLAS
Tabla 2-1. Valores medios de la resistividad del suelo..................................................... 13
Tabla 3-1. Resumen de Cargas del Sistema Original ....................................................... 35
Tabla 4-1. Muestra las diferentes sub-categorías de clasificación de los supresores de
transientes según su ubicación. ................................................................................. 59
Tabla 4-2. Determinación de la capacidad mínima del supresor (kA).............................. 63
Tabla 4-3. Paso 2. Tabla A. Tipo de Actividad ................................................................ 63
Tabla 4-4. Paso 2. Tabla B. Localización......................................................................... 63
Tabla 4-5. Paso 2. Tabla C. Distancia a fuentes de generación eléctrica.......................... 64
Tabla 4-6. Paso 2. Tabla D. Cercanía a otras cargas significativas, como industrias,
subestaciones, etc. ..................................................................................................... 64
Tabla 4-7. Paso 2. Tabla E. Clasificación por nivel de exposición .................................. 64
Tabla 4-8. Paso 4. Determinación final de TVSS considerando capacidad mínima en kA y
reajuste por nivel de exposición. ............................................................................... 65
Tabla 5-1. Resumen total de cargas del sistema propuesto .............................................. 79
viii
RES U M EN
El objetivo general de este proyecto es “Realizar el diseño eléctrico y la construcción del
sistema
de
potencia
del
Edificio
la
Colmena basándose en el “NATIONAL
ELECTRICAL CODE” (NEC2002) tomando en cuenta las necesidades del cliente final”.
El proyecto busca la construcción del sistema eléctrico de potencia que le permita a la
empresa Private Investmens, funcionar de manera ininterrumpida durante las 24 horas del
día los 7 días de la semana. El edificio cuenta con seis pisos de oficinas y tres pisos de
parqueos, originalmente fue diseñado para alquilar en oficinas cuyos requerimientos
eléctricos y de protección eran básicos. Las oficinas básicas no cuentan con sistemas de
UPS, Emergencia y no – emergencia, los cuales son indispensables para el correcto
funcionamiento de este tipo de empresa. Además, no contemplan la capacidad del sistema
de Aire Acondicionado que se necesita, esto conlleva a un requerimiento específico del
sistema eléctrico y las cargas a instalar.
El cliente estableció como requerimientos básicos que el sistema eléctrico tenga
capacidad de ampliación a futuro, que sea confiable y eficiente para las cargas críticas
instaladas y que proteja los equipos instalados.
Se realizo un estudio profundo del
sistema original, para poder analizar cuales áreas de este sistema podían funcionar en un
sistema eléctrico bajo los lineamientos del cliente. Posterior se procedió a realizar un
nuevo diseño del sistema eléctrico, considerando el hecho que el edificio contará con un
piso que control las telecomunicaciones y cinco pisos dedicados a albergar los call center
y estudiando algunas áreas del sistema eléctrico mas importantes tales como: el sistema
de iluminación en emergencia y no emergencia, aire acondicionado en emergencia y no
emergencia, cargas críticas (Sistema UPS), Red de supresión de transientes, sistema de
pararrayos y sistema de aterrizaje del edificio. Al obtener estos datos es posible adaptar el
sistema eléctrico a las necesidades del cliente.
Los resultados obtenidos luego de varias reuniones con el cliente, proveedores y el
criterio del diseñador se adquirieron los siguientes datos aproximados:
3
El sistema emergencia demandará por piso:
1. Iluminación área de call center 2732 Watts.
2. Tomacorrientes área de call center 1700 Watts.
3. Aire Acondicionado: piso de control 5000 Watts, área de call center 2500 Watts.
4. Cargas críticas: piso de control 53437 Watts, área de call center 46798 Watts.
Adicional a esto el edificio contará con 15615 Watts para iluminación de áreas comunes
y 38400 Watts para salidas de equipos especiales.
El sistema no emergencia demandará por piso:
1. Iluminación área de call center 2304 Watts.
2. Tomacorrientes área de call center 1700 Watts.
3. Aire Acondicionado piso de control y área de call center 48750 Watts.
Adicional a esto el edificio contará con 14000 Watts para salidas de equipos especiales.
De estos datos se obiene qu el edificio requiere de una capacidad de 1000 KVA n su
transformado de entrada.
Además se instalará en la red de supresión de transintes un equipo de 300 KA tipo C, uno
de 125 KA tipo B, un sistema de pararrayos con un radio de protección para 58 mts y el
sistema de aterrizaje se dividió en dos, una malla de 5 electrodos de 3mts de largo para el
edificio y una malla de 3 electrodos de 3 mts de longitud para el sistema de pararrayos,
estas unidas entre si físicamente.
Lográndose bajo estos datos obtenidos y eligiendo los adecuados equipos de distribución
eléctrica tales como: interruptor principal de entrada tipo Tie Breaker, grupo electrógeno,
transferencias automáticas y paneles de distribución. Realizar un diseño de un diagrama
unifilar del sistema eléctrico que cumple con los requerimientos solicitados por el cliente,
permitiéndose de esta manera pasar a la etapa de ejecución de la obra.
4
1 CAPI TU LO 1 . I N TRODU CCI ÓN
1.1 INTRODUCCIÓN
El
presente trabajo se enmarca dentro de un ámbito de interés para el desarrollo de
actividades de las empresas denominadas como apuestas electrónicas. El cual,
tiene
como finalidad el montaje de las acometidas eléctricas principales que permitan el
funcionamiento correcto de todas las aplicaciones necesarias del edificio La Colmena.
El objetivo principal del proyecto es implementar un sistema eléctrico que permita
optimizar el tiempo de aprovechamiento de la energía eléctrica tanto en funcionamiento
Normal (suministro C.N.F.L.), como en estado de Emergencia (Generador de
Emergencia), obteniendose beneficios
a nivel de costo y
de calidad ofrecidas
a la
empresa dueña del edificio.
El proyecto se inicio cuando, La Colmena era un edificio que se encontraba en obra gris
y poseía un diseño de acometidas eléctricas que
no cumplía las condiciones mínimas
para iniciar labores, de acuerdo al tipo de actividad qu desarrollan las empresas que ahí se
prestaban a ubicar.
A raíz de los cambios tecnológicos presentados hoy en día y tomando en cuenta los
nuevos dispositivos en el área de la ingeníeria Eléctrica, ha sido necesario cambiar y
mejorar los sistema de alimentación eléctrica en el sector comercial. En el mundo de las
empresas de apuestas eléctronicas no solo es cuestión de dar unicamente una revisión y
un mantenimiento constante de los sistemas eléctricos. Es obligación del proveedor de
servicios, mantenerse en una completa busqueda de equipos, que permitan minimizar las
posibilidades de falla de los sistemas.
El negocio de las Apuestas Eléctronicas posee dos temporadas definidas como baja y
alta:
La baja, la cual inicia con la conclusión de la temporada del fútbol americano en
5
Febrero y finaliza a mediados del mes de Agosto, al terminar la temporada de beisbol de
las Grandes Ligas,
y la Alta, correspondiente a los meses restantes. Es
importante
realizar todos los proyectos en la época de temporada baja. Por lo tanto, la empresa dueña
del inmueble esperaba iniciar la obra en el mes de Marzo y tener el edificio operando a
partir del mes de Julio para poseer un mes de pruebas de los equipos.
El proyecto se encontraba a cargo de una empresa proveedora de sistemas de voz, datos,
conexión de TV por cable y venta de centrales telefónicas. Dicha empresa introduce
constantemente innovaciones en los equipos que suministra en telecomunicaciones, los
cuales ofrecen mejoras sustanciales en la forma de administrar y aprovechar los recursos
tecnológicos de cada cliente bajo sus servicios.
Por lo tanto, para cumplir su función
adecuadamente, requiere contar con sistemas modernos y eficientes de alimenatación
eléctrica para proteger los equipos instalados.
El desarrollo del proyecto se llevó a cabo por medio de etapas previamente definidas . Se
inició con el rediseño de la acometida principal de potencia y de cada uno de los pisos
que conforman el edificio. Paralelo al rediseño de las acometidas, se buscaron los equipos
para cumplir con los requerimientos mínimos necesarios que permitan un funcionamiento
continuo (24 horas) del sistema eléctrico. Se analizó las cargas críticas a instalarse por
parte de las empresas suplidoras de los sistemas de telecomunicaciones y cómputo y se
calculó el calibre de los cables y el dimensionamiento de accesorios necesarios para el
montaje e instalación de los equipos de Aire Acondicionado.
Seguidamente, con base en los datos recopilados se diseñaron las soluciones técnicas y
físicas que permitieron desarrollar el proyecto.
Al finalizar el proyecto, el Edificio La Colmena es pionero en diseño e implementación
del primer edificio integrado por empresas dedicadas al negocio de las Apuesta
Electrónicas real en Costa Rica, teniendo como base el sistema eléctrico,
de
telecomunicaciones y el sistema de transmisión de datos. Permitiendo de está manera, la
ampliación de los futuros proyectos bajo este mismo concepto en el País.
6
1.2 OBJETIVOS
1.2.1 Obje tivo Ge ne ral
Realizar el diseño eléctrico y la construcción del sistema de potencia del Edificio la
Colmena basandose en el “NATIONAL ELECTRICAL CODE” (NEC2002) tomando
en cuenta las necesidades del cliente final
1.2.2 Obje tivos Es pe cíficos
??Estudiar el diseño del sistema de potencia actual del edificio con el fin de definir
los cambios necesarios para poder adaptarlo para un Call Center
??Diseñar un sistema totalmente confiable que permita mantener al edificio
funcionando las veinticuatro horas al día los siete días de la semana
??Hacer un diseño solo en las áreas críticas y mantener el diseño original en las
áreas comunes y misceláneas con el fin de optimizar los recursos y el diseño
actual del edificio
??Diseñar las transferencias automáticas y un sistema de parrarayos con el fin de
solventar las contingencias en el suministro eléctrico y la protección de los
equipos y bienes.
??Ofrecer la alternativa de diseño más viable económicamente para la distribución
eléctrica del edificio.
7
1.3 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El proyecto busca la construcción del sistema eléctrico de potencia que le pemita a la
empresa Private Investmens, funcionar de manera ininterrumpida durante las 24 horas del
día los 7 días de la semana. Para esto es necesario un diseño de alimentación eléctrica
suministrada por la empresa C.N.F.L. y grupo electrógeno integral. Además el diseño
debe brindar las protecciones eléctricas adecuadas tanto a los equipos instalados como a
los ocupantes del inmueble, con un costo adecuado de los equipos a utilizar para alcanzar
el objetivo.
1.3.1 Ante ce de nte s
La empresa Private Investmens esta dedicada a las apuestas electrónicas por internet,
donde la utilidad del departamento de atención al cliente representa el 90% de los
ingresos netos de la empresa. Este departamento desempeña su labor por medio de
operarios que cuentan con un equipo de cómputo y una salida telefónica para realizar su
trabajo.
La empresa se encontraba ubicada en el Edificio 6 piso 7 del Oficentro Ejecutivo La
Sabana desde 19xx. Sin embargo, utilizaba una instalación eléctrica inapropiada y tenía
un crecimiento desmedido además de que eran desorganizados en las compras de sus
equipos de trasmisión de datos, telefónicos e internet.
Los departamentos con una organización definida eran el administrativo y el técnico. Los
jefes de pisos eran encargados de vigilar a los operarios. Cada departamento se
preocupaba por su crecimiento de forma independiente, sugiriendo contrataciones de
personal y compra de equipos según su necesidad particular. El gerente general brindaba
la aprobación de las contrataciones tomando en cuenta la estación del año. Existen dos
épocas bien definidas en el año, la temporada alta donde era necesario contratar mucho
personal, y la temporada baja, donde se realizaba el cambio de los equipos.
8
Es a partir de Diciembre del año 2000, que consideran la posibilidad de adquirir un
inmueble que les permita instalarse, organizarse y crecer de una manera eficiente y
programada. Esto llevó a la gerencia de la empresa, a analizar la posibilidad de crear un
equipo de personas multidiciplinario para desarrollar el proyecto, con el fin de ser
pioneros en su área y aumentar la eficiencia de los equipos de trabajo al menor costo
posible. El proyecto debía determinar
el área de trabajo necesario para trabajar
eficientemente, el sistema eléctrico, transmisión de datos, administración de las llamadas
telefónicas y definir las necesidades específicas de recursos humanos.
9
1.4 METODOLOGÍA
Para realizar el rediseño eléctrico necesario del edificio, primeramente se debe coordinar
una reunión con los encargados del proyecto por parte del cliente, para tener una visión
real de que es lo que se desea construir, posterior a esto, se requiere la creación de un
nuevo juego de planos eléctricos que plasmen la solución al problema estudiado. Para
esto es necesario un análisis general del diseño original que permita definir cuales
secciones del diseño eléctrico deben quedar intactas y cuales son necesarias cambiar.
Luego del análisis de los planos, se debe proceder a estudiar las cargas llamadas críticas y
esenciales para lograr determinar un punto de partida. Es necesario establecer contacto y
reuniones con empresas proveedoras, de equipo de cómputo, telefónicos, protección y
transmisión de paquetes de datos, como también proveedores de equipos UPS, supresores
de transientes, protección de sistemas eléctricos y coordinación de sistemas de
emergencia.
Posterior a esto es posible iniciar el rediseño del sistema eléctrico de potencia para
realizar su presentación al cliente final. En este punto se redefine los objetivos y se podrá
proceder a enviar los planos a las entidades necesarias para iniciar la construcción del
nuevo sistema eléctrico. Finalmente se debe realizar una apropiada supervisión de la
construcción con el fin de velar que el objetivo plasmado en los planos se cumpla.
10
2 CAPÍ TU LO 2 . M ARCO T EÓRI CO
2.1 SISTEMAS
DE PUESTA A TIERRA DE EQUIPOS ELECTRÓNICOS
SENSIBLES
Un sistema de puesta a tierra se define como un conjunto de conductores interconectados
(cables, varillas, etc.) ubicados en un determinado medio conductivo (generalmente el
suelo), los cuales proporcionan como ya se indicó un punto de referencia estable para las
tensiones y un retorno seguro para las corrientes de falla o desbalance que se presentan en
los sistemas eléctricos.
El sistema de puesta a tierra está constituido por los siguientes elementos básicos:
?? Electrodos: Medio para la recepción en inyección de corriente al suelo.
?? Estructuras: Soportes mecánicos de equipos, conductores, edificios.
?? Suelo: Medio de ubicación de las mallas de puesta a tierra y absorción de las
corrientes de falla o desbalance.
2.1.1 Re s is te ncia de l s e r humano a las corrie nte s e lé ctricas .
La sensibilidad del ser humano a la corriente eléctrica varía mucho. El umbral de
sensibilidad que define la intensidad mínima que una persona percibe al circular una
corriente entre ambas manos, va desde 0.5 mA hasta 2 mA.
El fenómeno de contracción muscular debido a la excitación de los nervios y músculos
flexores que inhabilita al individuo a soltarse del conductor activo determinan el umbral
de no soltar, el cual tiene un ámbito que va desde 10 hasta 20 mA. En este rango se verán
afectadas las funciones de respiración y circulación, que en caso extremo se detendrán
11
conduciendo a un estado de muerte aparente. Corrientes mayores a las indicadas ( 70 a
125 mA), provocarán el fenómeno de fibrilación ventricular, el cual consiste en una
contracción y relajación desordenada de las fibras cardíacas, pérdida de la capacidad de
bombeo y paro cardíaco. Períodos mayores a los 3 a 4 minutos en esta condición
provocan daños irrecuperables en el cerebro y la muerte.
La intensidad necesaria para que se produzca fibrilación está regulada por la siguiente
ecuación:
I ? k / t (ec. 2.1)
Donde:
I: Corriente permisible en A.
K: Constante proporcional al peso del individuo.
t: Tiempo de exposición a dicha corriente.
Experimentalmente se ha podido evaluar la constante K, por la tanto la expresión queda
de la forma:
I ? 0.116 / t (ec. 2.2)
Experimento efectuados han permitido asumir el valor de 1000 ? como parámetro de
resistencia del cuerpo humano.
2.1.2 Re s is tividad de l s ue lo.
Este es sin lugar a duda el parámetro más importante a determinar para efectuar un
sistema de puesta a tierra adecuado, las unidades de la resistencia son O-m.
12
La resistividad es un parámetro que varía de acuerdo con la composición química y con
la conformación física del suelo.
Para obtener el valor de la resistividad es necesario realizar mediciones previas en el
terreno donde se ubicará el sistema de puesta a tierra. El método más recomendado es el
de Wennner, el cual consiste en la ubicación de 4 electrodos en forma lineal, igualmente
separados. Se requieren varias mediciones separando los electrodos uniformemente hasta
cubrir el área de interés. Los electrodos de los extremos permiten la inyección de
corriente y los centrales permiten la medición de la tensión. La relación entre estas
variables permite determinar la resistencia aparente del suelo, que luego a través de
cálculos e interpretaciones se traduce en el valor de la resistividad.
La separación de los electrodos es una indicación aproximada de la profundidad de
penetración de las líneas de corriente. Normalmente se inicia con una separación d 0.5 m
y se extiende hasta una separación que está en función del área disponible para ubicar la
malla.
Los valores de resistividad se pueden clasificar de acuerdo a su composición o tipo de
terreno y para los efectos de interés de la puesta a tierra, pueden definirse como
resistividad baja, media y alta.
Tabla 2-1. Valores medios de la resistividad del suelo
Tipo
Naturaleza del terreno
Resistividad media (
Bajo
Suelo orgánico, cultivable
50 - 200
Medio
Arcilloso, semiárido
200 - 750
Alto
Pedregoso, arenoso, árido
Mayor a 1000
13
2.1.3 Prote cción de circuito de comunicación.
Para obtener el valor de la resistencia a tierra mínima para protección del equipo
electrónico y de comunicaciones se utiliza el nivel máximo de aislamiento recomendado
por los fabricantes de dicho equipo. La expresión que define el valor de resistencia es la
siguiente:
Rg ?
EPR
(ec. 2.3)
Ig
Donde:
EPR: elevación de potencial máxima de la red permitida para los cicuitos de
comunicaciones y cómputo.
Rg: Resistencia de puesta de tierra de la red (O).
Ig: Corriente de cortocircuito a través de la red (Amperios RMS).
2.1.4 Prote cción de l pe rs onal.
Para la seguridad del personal lo potenciales a tomarse en cuenta son los que se presentan
en la superficie del terreno en la vecindad de la malla de tierra. Estos potenciales son:
Potencial de toque y Potencial de paso.
El potencial de toque se define como la diferencia de potencial entre l punto donde se
establece contacto con una estructura aterrizada y el punto sobre la superficie de terreno
en el que los pies establecen contacto con el suelo, dicha distancia se considera de
aproximadamente 1 metro. La expresión que define dicho potencial es:
Vt ? EPR ? Vm (ec. 2.4)
Donde:
Vt: Potencial de toque o de contacto (V).
14
Vm: Potencial de la malla (V).
El potencial de paso es la diferencia de potencial entre dos puntos de la superficie del
terreno, los cuales se encuentran situados a un metro de distancia uno del otro siendo su
valor más crítico en los límites de la red. En la configuración de una malla de tierra, se
posee los potenciales de paso, toque y malla. La expresión para el potencial de paso es;
Vp ? Va ? Vb (ec. 2.5)
Donde:
Vp: potencial de paso. (V)
Vb: potencial del punto B localizado a un metro del punto A. (V)
Va: potencial del punto A. (V)
Tanto los valores de potencial de toque como de potencial de paso han sido establecidos
considerando las corrientes de electrocución que afectan a una persona.
Tomando al pie como un electrodo de placa circular, la resistencia aproximada es de 3
veces la resistividad superficial del terreno (?s) en contacto directo con los pies. (O-m) El
estándar IEEE-80 recomienda 1000 O para la resistencia del cuerpo humano. De acuerdo
a lo anterior el potencial de toque puede expresarse también de la siguiente manera:
Vt ? Rt Ik (ec. 2.6)
Donde:
Ik: Corriente que circula por el cuerpo humano.
Rt: 1000 + 1.5 ?s
El término (1.5 ?s) define la resistencia de los dos pies en paralelo, por lo tanto tenemos
que:
15
Vt
116 ? 0.17 ? s
T
(ec. 2.7)
Donde:
?s: resistividad superficial
T: Tiempo de exposición a la corriente de electrocución
De similar forma la tensión de paso se define como:
Vp ? Rp Ik (ec. 2.8)
Donde:
Rp ? 1000 ? 6? s (ec. 2.9)
El término (6 ?s) define la resistividad de los pies en serie. Por tanto:
Vp ?
116 ? 0.696 ? s
(ec. 2.10)
T
2.2 DEFINICIÓN Y CAUSAS DE LAS ARMÓNICAS
La típica oficina moderna cuenta con computadoras personales, accesorios, impresora
láser, fotocopiadora, luminarias con balastros electrónicos, Unidades de potencia
Ininterrumpida, etc. Si hablamos de la industria y el área médica, el panorama no cambia
significativamente pues es frecuente encontrar gran cantidad de aplicaciones con
variadores de velocidad, rectificadores, resonancias magnéticas, tomógrafos axiales etc.
16
En otras palabras en las instalaciones modernas predominan las cargas no lineales que
producen el efecto conocido como armónicas.
Cuando la corriente de carga instantánea es discontinua o no proporcional al voltaje
instantáneo AC, nos encontramos en presencia de este tipo de carga no lineal cuyo efecto
es equivalente a la presencia de las mencionadas componentes armónicas (alta
frecuencia). Surge entonces la necesidad de definir el concepto d las armónicas en los
sistemas eléctricos.
Las armónicas son múltiplos de la componente fundamental (60 Hz). Expresado en forma
matemática la enécima armónica es igual a N veces la frecuencia de la componente
fundamental ( N esima = N x 60 Hz ). La suma de todas estas componentes da como
resultado una onda de corriente distorsionada.
Se tiene que las componentes de secuencia positiva tienen por efecto el calentamiento de
conductores, las de secuencia negativa ocasionan problemas de calentamientos en
motores y las de secuencia cero también conocidas como triples se adicionan al neutro
ocasionando el calentamiento excesivo del mismo.
2.2.1 El conce pto de la dis tors ión armónica Total (THD).
Al referirnos a formas de onda distorsionadas para realizar un análisis del contenido d
armónicas presentes en un sistema eléctrico, resulta común utilizar el término “Distorsión
Armónica Total” (THD). El THD se define matemáticamente como la raíz cuadrada de la
suma de las magnitudes al cuadrado de las componentes amónicas de frecuencia dividida
por la magnitud de la componente de frecuencia fundamental. Lo más importante es que
se trata de un indicador que nos permite determinar que tan alto es el contenido de
armónicas que inyecta a la red de distribución eléctrica un determinado equipo o conjunto
de cargas no lineales, de igual forma nos permite establecer rangos máximos de
distorsión armónica permisible en nuestra instalación.
17
THD ?
?
I h2
If
(ec. 2.11)
Donde:
Ih: Componente armónica a la frecuencia armónica “h”.
h: número de armónica
If: Componente fundamental
Con mucha frecuencia caemos en la tentación de multiplicar el valor RMS por el
porcentaje THD con el fin de determinar la magnitud de una determinada componente
armónica. Esto es incorrecto, pues para determinar la fundamental y las componentes
armónicas a partir del valor RMS y el THD es necesario utilizar la siguiente expresión:
Componentes armoni cos ?
Componente Fundamental ?
?
I h2 ? I RMS x THD x
I
2
RMS
??
1
1 ? THD 2
(ec. 2.12)
THD 2
I ? I RMS x 1 ?
(ec. 2.13)
1 ? THD 2
2
h
2.2.2 Solucione s a los proble mas ocas ionados por las armónicas
Existen básicamente cuatro modalidades o estrategias para enfrentar los problemas
asociados con la presencia de armónicas en la red eléctrica, estas son:
??Soportar o acomodar.
??Aislarlas.
??Desviarlas.
??Cancelarlas.
18
2.2.3 Té cnicas para s oportar o acomodar las armónicas
Estas técnicas básicamente consisten en el diseño apropiado de los transformadores para
llevar una carga extra causada por las corrientes armónicas.
Existen en la práctica tres técnicas que son las más utilizadas:
?? Deratear los transformadores.
?? Utilizar transformadores con temperaturas de ascenso más bajas.
?? Utilizar transformadores con factor K.
2.2.4 Té cnicas para ais lar las armónicas
Esta técnica consiste básicamente en bloquear totalmente la carga generadora de
armónicas. Por un lado se trata de aislar aquellas cargas lineales que no están diseñadas
para soportar armónicas y por otro lado aislar aquellas cargas sensibles no lineales que
puedan verse afectadas por cargas ricas en armónicas.
Para aplicar esta técnica se requiere de un equipo que sea capaz de aislar la entrada de
servicio de la carga no lineal generadora de armónicas. Este equipo debe cumplir con los
siguientes requerimientos:
?? Debe entrega a la red eléctrica una distorsión armónica total bastante menor a la
producida por las cargas no lineales conectadas a su salida.
?? Debe ser capaz de regenerar la potencia de salida, es decir la salida es totalmente
inmune a las perturbaciones de la entrada.
?? La corriente armónica no debe pasar desde la salida hacia la entrada.
?? Debe tener una baja distorsión armónica de salida, tanto en corriente como en
voltaje.
?? Los equipos más frecuentemente utilizados para lograr este aislamiento son las
unidades de potencia Ininterrumpida (UPS) y los sintetizadores magnéticos.
19
2.2.5 Té cnicas para de s viar las armónicas
Uno de los métodos más populares para reducir las armónicas son los filtros. Los filtos
pasivos utilizan inductores y capacitores dispuestos de forma tal que puedan bloquear,
absorber y desviar corrientes armónicas particulares. Los filtros para armónicas
generalmente requieren de una cuidadosa aplicación para asegurar que sean compatibles
con el sistema de potencia y todas las presentes y futuras cargas no lineales. Estos filtros
se conectan en serie con la carga cumpliendo dos funciones básicas: Por un lado
disminuir el efecto de las armónicas sobre la señal de voltaje ofreciendo una impedancia
baja para las armónicas mas criticas y por otro lado bloquear y desviar a tierra la
componte armónica de corriente de mayor magnitud evitando que se de una
retroalimentación en la red eléctrica. Algunos filtros pasivos pueden no ofrecer una
óptima reducción de la corriente armónica sin tener efectos secundarios tales como
respuesta lenta a los cambios rápidos de carga, problemas de resonancia y sobre
compensación causando adelantos en el f.p.
2.2.6 Té cnicas para cance lar las armónicas
Una de las técnicas que ha sido más ampliamente utilizada para reducir los armónicos es
la cancelación de ciertas armónicas mediante el uso de transformadores. En un sistema
trifásico de cuatro hilos, alimentan cargas monofásicas, el uso de un transformador de
aislamiento en Delta- Estrella; esto permite la cancelación de las componentes armónicas
triples para una corriente balanceada. Las triples armónicas son componentes de
secuencia cero, por lo tanto se cancelan en el neutro del sistema trifásico. Las armónicas
triples circulan en la delta del transformador solo con la porción de corriente de
desbalance presente en la corriente de línea a la entrada del transformador.
20
2.3 EL RUIDO ELÉCTRICO Y LOS TRANSIENTES DE VOLTAJE.
2.3.1 Ruido e lé ctrico de finición y caus as .
Debido al uso creciente de equipo electrónico sensible, el empleo de dispositivos con
componentes de alta velocidad, ha hecho que los incidentes de interferencia ocurran más
frecuentemente, particularmente en los nuevos equipos que se caracterizan por ser más
compactos y miniaturizados. Todos los fenómenos de ruido pueden ser fácilmente
entendidos si se tiene claro que existe un común denominador en todos ellos, este es el
concepto de la fuente, el medio de paso o acople y la víctima.
Las fuentes son las generadoras de ruido y pueden ser de dos tipos: fuentes emisoras de
ruido por conducción o fuentes emisoras de ruido por radiación. Dentro d los casos más
típicos de fuentes de ruido tenemos: equipos de telecomunicaciones, transmisores de
navegación, transmisores de radar, estaciones de radio, etc.; en todos estos casos el ruido
tiene rangos de frecuencia que van desde los KHz hasta miles de MHz. También
constituyen
fuentes
importantes
de
ruido
máquinas
ultrasónicas,
maquinas
para
soldadura, computadoras y periféricos, convertidores que utilizan fuentes de poder de alta
frecuencia,
motores,
interruptores,
líneas
de
potencia,
lámparas
fluorescentes,
compresores, etc. Otra fuente importante a considerar son las descargas electrostáticas
creadoras de gran cantidad de problemas en los circuitos electrónicos, estas pueden
ocurrir con cualquier cuerpo cargado (papel, plástico, aire forzado, etc). Estas descargas
se ven gravadas con atmósferas secas, gran cantidad de personal en movimiento, etc.
El medio de acople puede ser a través del espacio o bien de un medio conductor.
El elemento receptor o víctima son todos aquellos dispositivos electrónicos donde ocurre
el daño o problema. Dentro de los problemas típicos ocasionados tenemos: pérdidas de
información, problemas lógicos, bloqueo de sistemas, corrupción de datos, degradación
de componentes, etc.
21
El ruido eléctrico en términos generales es un tipo de perturbación caracterizada por su
alta frecuencia y bajo voltaje y baja energía.
2.3.2 Ruido de modo común
Está constituido por los transitorios entre las líneas y tierra (fases a tierra y neutro a
tierra) y es el responsable de la gran mayoría de problemas en equipos electrónicos,
debido sobre todo, a que este tipo de fenómenos sobrepasan los filtros de las fuentes de
poder llegando sin ningún obstáculo al sistema de referencia a tierra de dichos equipos
electrónicos, afectando de esta manera las señales digitales, causando corrupción de datos
y problemas lógicos.
El uso de conductores de grandes longitudes incrementa de modo significativo los
problemas de distorsión en el sistema de referencia (conductor a tierra) para los equipos
electrónicos, esto causa un incremento en la caída de voltaje.
Recordemos que en los sistemas eléctricos el conductor de tierra en condiciones de
operación normales, idealmente no debería conducir corriente y por lo tanto la caída de
voltaje debería ser cero, la impedancia de este conductor también debería ser lo más
cercana a cero con el fin de que ofrezca un camino fácil a la corriente de falla. Queda
claro que la presencia de ruido de modo común en el conductor de tierra hace que aún en
condiciones normales de operación la impedancia del conductor aumente y se genere una
caída e voltaje distorsionando la referencia a tierra para los sistemas críticos.
2.3.3 Ruido de modo normal o tras ve rs o
El otro tipo de ruido se presenta en la forma denominada como ruido de modo normal.
Este fenómeno se caracteriza por que el ruido viaja entre los conductores que llevan
corriente bajo condiciones normales de operación. Este tipo de perturbaciones traspasan
22
los transformadores de aislamiento principalmente por acople electromagnético y no por
acople capacitivo entre devanados.
2.3.4 Trans ie nte s de alto voltaje .
En el lenguaje de calidad de la energía, un transiente se define como aquella perturbación
eléctrica caracterizada por alto voltaje, alta corriente y energía y baja frecuencia. Su
amplitud puede ir desde los 50 voltios hasta varios cientos de voltios. El tiempo de
duración de este tipo de perturbación no supera un milisegundo.
Estadísticamente se ha comprobado que los transientos constituyen un 10% del total de
perturbaciones eléctricas posibles a las que pueden estar expuesto un equipo electrónico.
Adicionalmente estadísticas de puertos de datos y de LAN nos refieren que el 100% de
las fallas de puerto serie están relacionadas con transientes.
Podemos tener dos grupos de fuentes generadoras de transientes, por un lado tenemos las
causas externas que constituyen un 35% del problema y por otro lado las causas internas
que representan el 65% restante.
Dentro de las causas externas tenemos:
?? Descargas atmosféricas.
?? Conmutación de bancos de capacitores para compensación del factor de potencia.
?? Cambios de abastecimiento de la empresa eléctrica.
?? Fallas y accidentes de la red de distribución y/o transmisión eléctrica.
Dentro de las fuentes internas tenemos:
?? Unidades de aire acondicionado.
?? Equipos de corrección de factor de potencia.
?? Equipos de soldadura de arco.
23
?? Fotocopiadoras.
?? Ascensores.
?? Equipo de oficina, tal como impresoras láser, copiadoras, etc.
Independientemente de si la fuente es interna o externa la condición de alto voltaje
transitorio presente en un conductor eléctrico se puede modelar matemáticamente
mediante la siguiente expresión:
E ? I xR ? L
di
(ec. 2.14)
dt
Donde:
E: es el voltaje transitorio.
I: es la corriente de falla.
R: resistencia del conductor.
L: inductancia del conductor.
di
: diferencial de corriente con respecto al tiempo
dt
De la expresión anterior podemos concluir claramente que para el caso de una
perturbación transitoria caracterizada como ya dijimos por una alta corriente durante un
período de tiempo muy breve, el término L
di
tiende a valores de gran magnitud
dt
ocasionando consecuentemente un voltaje transitorio (E) elevado.
Debido a la gran cantidad de energía asociada a este tipo de perturbaciones, los
transientes ocasionan problemas tales como:
?? Errores de datos.
?? Errores en programas.
?? Caídas de sistemas de cómputo.
24
?? Quiebre de la fuerza dieléctrica.
?? Disipación de calor.
?? Averías en tarjetas y componentes electrónicos.
2.4 SISTEMAS DE POTENCIA ININTERRUMPIDA
Una unidad de Potencia Ininterrumpida (U.P.S.) es un dspositivo de estado sólido que
suple potencia regulada y ontinua a una carga crítica.
2.4.1 UPS fue ra de líne a
También conocida como UPS “Off-Line” o fuera d línea. En condiciones normales de
operación, la energía eléctrica fluye a través de esta UPS directamente desde el
suministro hasta la carga crítica, sin que supla energía controlada a través de un inversor.
Una vez que se ausenta la energía comercial el sistema de control de la UPS desconecta
la entrada por medio de un contacto y a partir de ese momento entra en acción el inversor
del UPS, tomando la energía de CD proveniente del banco de baterías.
Este tipo de UPS cuenta en su diseño con filtros para ruido eléctrico (EMI/RFI),
reguladores de voltaje, así como protección contra transientes tanto para la línea d datos
como para potencia, el tipo de onda de salida normalmente no es senoidal pura, tienen
asociado un tiempo de transferencia
típicamente de 10 a 15 mseg, normalmente están
disponibles en bajas potencias.
Resulta interesante notar que este tipo de equipos no resuelve del todo ningún problema
relacionado armónicas, ni variaciones de frecuencia ( no son compatibles con grupos
electrógenos).
25
2.4.2 UPS Inte ractiva
Se trata de una modificación a la UPS fuera de línea. Al igual que en el caso anterior
cuando el suministro de energía comercial está presente, dicha energía pasa en forma
directa desde la entrada de servicio hasta la salida, siendo acondicionada únicamente por
un regulador de voltaje y filtros para ruido eléctrico tanto a la entrada como a la salida. El
UPS cuenta con un dispositivo denominado convertidor bi-direccional que en
condiciones normales de operación actúa como cargador, manteniendo el bnco de
baterías en flotación. Una vez que se ausenta la energía comercial, el sistema de control
del UPS activa un relé de transferencia para desconectar la entrada de servicio (tiempo
típico de transferencia menor a 4 mseg), a partir de este momento el convertidor bidireccional deja de actuar como cargador para convertirse en el inversor de la UPS,
trasformando la corriente directa del banco de baterías en corriente alterna regulada.
Al igual que en el caso de la UPS fuera de línea, está tecnología no resuelve los
problemas relacionados con deformación de la onda y variaciones de frecuencia.
2.4.3 UPS e n líne a (On-Line )
Se trata de un verdadero sistema ininterrumpido de potencia, pues la energía es
acondicionada continuamente a través del UPS. Se pude apreciar que en condiciones
normales de operación (energía comercial presente), la corriente alterna pasa a través de
una etapa de filtrado de ruido (EMI/RFI), luego pasa a una segunda etapa de rectificación
donde la corriente alterna se convierte a corriente directa para alimentar simultáneamente
el banco de baterías manteniéndolo en flotación así como al inversor. Dicho inversor
toma la corriente directa del bus de CD y la pasa a corriente alterna, virtualmente
regulada y libre de cualquier perturbación. En ausencia del suministro comercial, la
energía que alimenta el bus de CD y por lo tanto al inversor es suministrada por el banco
de baterías en forma totalmente ininterrumpida.
26
2.5 SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Unos de los métodos para calcular el nivel de iluminación promedio en un espacio ha
sido el método IES de cavidad zonal, utilizado desde principios de 1960. Este método
asume que cada local está constituido por tres diferentes zonas o cavidades. Cada una de
ellas será tratada en conjunto, ya que tiene un efecto en cada una de las otras cavidades
para producir iluminación uniforme. Este método calcula niveles de iluminación pomedio
horizontales a través de un espacio.
Cuando se necesita un nivel de iluminación en un punto específico, se debe
usar el
método de “punto por punto”. El método de “punto por punto” utiliza la curva
fotométrica que nos muestra la distribución de candelas potencia, producida por la
lámpara o luminaria y por medio de trigonometría básica, el diseñador puede conocer los
niveles de iluminación en superficies tanto horizontales como verticales.
2.5.1 M é todo de cavidad zonal
Este sistema, también llamado “método de lumen” divide la oficina en tres cavidades
separadas. Estas son:
1. Cavidad de techo.
2. Cavidad de local.
3. Cavidad de piso.
Cavidad de techo.
Es el área medida desde el plano del luminario al techo. Para luminarias colgantes
existirá una cavidad de techo; para luminarias colocados directamente en el techo o
empotrados en el mismo no existirá cavidad de techo.
27
Cavidad de local.
Es el espacio entre el plano de trabajo donde se desarrolla la tarea y la parte inferior del
luminario, el plano de trabajo se encuentra localizado normalmente arriba del nivel del
piso. En algunos casos, donde el plano de trabajo es considerado a nivel del piso, el
espacio desde el luminario al piso se considera como cavidad de local. En el lenguaje de
iluminación la distancia desde el plano de trabajo a la parte inferior del luminario es
llamado “altura de montaje del luminario”.
Cavidad de piso.
Se considera desde el piso a la parte superior del plano de trabajo, o bien, el nivel donde
se realiza la tarea específica. Para áreas de oficinas está distancia es aproximadamente de
76
cm.
Para
bancos
de
trabajo
en
industrias
deberán
considerarse
92
cm
aproximadamente. Si el trabajo o tarea se desarrolla en el piso, no existe cavidad de piso.
Para nuestros cálculos nos referimos a las tres cavidades por los símbolos normalmente
usados para describirlos:
Hcc= Altura de la cavidad de techo.
Hrc= Altura de cavidad del local.
Hfc= Altura de cavidad de piso.
2.5.2 Te oría de l mé todo de cavidad zonal
La teoría básica considerada en este método de cálculo de iluminación es que la luz
producida por una lámpara o luminario es reflejado por todas las superficies del área. Las
reflexiones múltiples de la luz desde el luminario y desde las superficies del local actúan
para producir la luz en el plano de trabajo. Debido a este hecho es muy importante
determinar:
28
?? Las dimensiones del local.
?? Las reflectancias del local referente a:
??
Techo
??
Paredes
??
Piso
?? Características de la lámpara.
?? Características del luminario.
?? Efectos ambientales:
??
Polvo y suciedad
??
Temperatura
?? Mantenimiento planeado del sistema de iluminación.
Con el objeto de producir un lux en el plano de trabajo, el sistema de iluminación debe
producir un lumen sobre cada metro cuadrado. De hecho, la definición de lux es:
Un lumen por metro cuadrado o bien, establecido en forma matemática:
1 lumen
? 1 lux (ec. 2.15)
m2
Por lo tanto, un nivel de iluminación promedio de 1000 luxes sobre un área de 10 xx
requerirá de 10000 lúmenes (desde el sistema de iluminación), que sean dirigidos al plano
de trabajo.
Conforme la fuente de luz se encuentra mas distante del plano de trabajo, el nivel de
iluminación se reducirá en proporción al cuadrado de la distancia. Por ejemplo, si un
sistema de iluminación produce 1000 luxes a una distancia de 10 metros, entonces a 20
metros el mismo sistema no producirá la mitad sino una cuarta parte del nivel de
iluminación, o sea 250 luxes.
29
2.5.3 Te rminado de l local.
Es muy importante recordar que los colores de las superficies del local tienen un gran
efecto en el nivel d iluminación producido por un sistema. Usar colores claros en las
paredes, techos y pisos, dará como resultado un nivel mayor de iluminación que si usan
colores oscuros. Lo anterior se aplica también a muebles dentro del local, materiales
colgantes y alfombras.
2.5.4 Fórmulas bás icas -M é todo de cavidad zonal.
La fórmula básica para determinar el número de luminarios necesarios para producir un
nivel de iluminación deseado para un espacio conocido es como sigue:
No. de luminarios x lámparas/luminarios x lúmenes/lámpara x c.u. x m.f.
Luxes= ------------------------------------------------------------------------------------------Área
Donde:
c.u. = coeficiente de utilización
m.f. = factor de mantenimiento = L.L.D. x L.D.D.
L.L.D.: depreciación de lúmenes de la lámpara.
L.D.D.: depreciación del luminario
Los fabricantes de lámparas publican datos en los cuales se indica el valor inicial de
producción lumínica y el valor medio (promedio), o la depreciación de lúmenes de la
lámpara a través de las horas de vida (L.L.D.).
30
Los fabricantes de luminarios publican datos sobre los mismos, los cuales incluyen la
pérdida de luz debido al polvo y suciedad en la superficie de de los luminarios y los
controlentes (en casos de que se usen). También normalmente proporcionan el coeficiente
de utilización para diferentes tamaños de local, usando diferentes reflectancias de las
superficies. El coeficiente de utilización es un parámetro que nos indica que tan eficiente
es el luminario en convertir los lúmenes producidos por la lámpara en nivel de
iluminación útil en el plano de trabajo.
Un coeficiente de utilización de 0.80 significa que la luz emitida po la lámpara solamente
un 80% se puede utilizar en el plano de trabajo. Esto indica que el coeficiente de
utilización depende de otros factores independientes del luminario, como son las
reflectancias de las superficies del local.
31
3 CAPI TU LO 3 . DI AGN ÓS TI CO
3.1 PROBLEMA
3.1.1 De finición
¿Cuenta el Edificio La Colmena con una instalación eléctrica adecuada para suplir las
necesidades mínimas que se requieren para albergar empresas dedicadas a la toma
apuestas electrónicas?
3.1.2 Jus tificación
La meta de los dueños del Edificio La Colmena es poder albergar una empresa dedicada a
la toma de apuestas electrónicas en cada piso del edificio. Esto daría un total de seis
empresas.
El edificio originalmente fue diseñado para alquilar en oficinas cuyos requerimientos
eléctricos y de protección eran básicos. Hay que recordar que este tipo de empresas se
caracterizan por tener mucho personal trabajando en relativamente poco espacio y cada
uno con un equipo de cómputo dedicado. Los equipos electrónicos con que cuentan la
mayoría de empresas de este tipo constituyen la mayor parte de los activos de la
compañía.
Según la experiencia que ha tenido las
empresas dedicadas a la toma de apuestas
electrónicas, cuando alquilan instalaciones que no están diseñadas para esa finalidad, es
que no se cuenta con las protecciones eléctricas necesarias, por ejemplo una malla de
tierra o sistema de pararayos. Otro de los principales problemas es que la capacidad
eléctrica suministrada no está diseñada para las condiciones que este tipo de compañía
exige. Oficinas básicas no cuentan con sistemas de UPS, Emergencia y no – emergencia,
los cuales son indispensables para el correcto funcionamiento de este tipo de empresa.
Otra razón es que por lo general, no se contempla la capacidad del sistema de Aire
Acondicionado que se necesita, esto conlleva a un requerimiento específico del sistema
eléctrico y las cargas a instalar.
32
3.2 HIPÓTESIS
3.2.1 De finición
El Edificio La Colmena no cuenta con una instalación eléctrica que permita instalar
equipos con tecnología vanguardista provocando una disminución en el nivel de confort
de los trabajadores. Además, la instalación eléctrica actual no brinda las condiciones
mínimas para proteger los inmuebles, equipos y personal de la empresa
3.2.2 Tipo de Hipóte s is y Re lación e ntre Variable s
Para este proyecto se plantea una hipótesis de investigación, la cual se define como una
“proposición tentativa acerca de las posibles relaciones entre dos o más variables”.
La hipótesis establece una relación de causalidad entre cuatro variables: una
independiente y dos dependientes. En la siguiente figura se ilustra esta relación:
Figure 3-1. Esquema de Relación Causal Multivariada
??
Instalación de equipos con
tecnología vanguardista
Instalación eléctrica del
??
Edificio
Protecciones de los activos y
los trabajadores
??
Confort de los empleados
Variable
Variables
Independiente
Dependientes
Fuente: El Autor
De esta forma se establece que la Instalación eléctrica del Edificio tiene efecto directo en
la instalación de equipos con tecnología vanguardista, en el confort de los empleados y en
la protección de los activos y los trabajadores.
33
3.3 OBJETIVO DIAGNÓSTICO
“ Estudiar el diseño del sistema de potencia actual del edificio con el fin de definir los
cambios necesarios para poder adaptarlo para un Call Center “
3.3.1 Re que rimie ntos de l Clie nte
??
Sistema eléctrico tenga capacidad de ampliación a futuro: El cliente desea que
su sistema eléctrico tenga la previstas necesarias para apliar su capacidad según
va creciendo los requerimientos de la empresa. Para esto el cliente espera que el
diseño propuesto contemple posibles apliaciones futuras que no involucren
cambios drásticos en la infraestructura del edificio, y que permitan un desarrollo
ordenado de los cambios.
Específicamente, el cliente desea suficiente capacidad en el transformador de
voltaje y en los generadores de emergencia y esto conlleva a un diseño apropiado
de la capacidad del sistema de medición, transferencias automáticas, acometidas
de distribución y centros de carga instalados en cada piso del edificio.
??
Sistema eléctrico confiable y eficiente para las cargas críticas instaladas: Se
requiere un sistema eléctrico que sea capaz de funcionar las 24 horas del día, los
365 días del año. El sistema debe de tener una protección que garantice que en
caso de falla o falta de flujo eléctrico las cargas críticas permanezcan
funcionando. Debe ser diseñado acorde con las cargas críticas del edificio, que
conlleve la capacidad apropiada y los tiempos de respuesta necesarios.
34
??
Sistema eléctrico que proteja los equipos instalados: El cliente cuenta con un
volumen importante de equipos de cómputo, servidores, centrales telefónicas,
switch de distribución y antenas parabólicas. Estos equipos constituyen los
activos de mayor inversión y son la herramienta indispensable para el servicio que
brindan este tipo de empresa. Como consecuencia, el diseño del sistema eléctrico
solicitado debe asegurar el bienestar de dichos bienes.
Los equipos deben ser protegidos de los altos voltájes, fluctuaciones y picos de
corriente eléctrica provenientes de la red eléctrica externa al edificio, asi como de
los fenómenos eléctricos que se puedan dar dentro de la red eléctrica del edificio.
3.3.2 Analis is de l s is te ma e lé ctrico actual
??
Resumen de cargas: Se inicia explicando que el edificio esta diseñado para
poseer 8 tableros de distribución principales, de los cuales seis son para la
distribución de cargas en cada piso y dos para las cargas de uso común. El
sistemas de medición de la C.N.F.L. esta compuesto por siete medidores
de
distintas capacidades, ya que las cargas de uso común se conectan a un unico
sistema de medición. A continuación se presenta la tabla que resume de las
cargas:
Tabla 3-1. Resumen de Cargas del Sistema Original
RESUMEN E CARGAS
Tablero
S2
P1
P2
P3
P4
P5
P6
Carga Total (W)
52190
36950
36950
36950
36950
119230
63535
Ia (A)
157
163
163
163
163
528
281
Ib (A)
229
163
163
163
163
526
280
Ic (A)
229
164
164
164
164
529
283
Totales
382755
1618
1687
1697
35
??
Capacidad y tipo de transformador: El diseño original posee un trasformador
trifásico tipo pedestal (PAD MOUNTAIN) con una capacidad de 400 KVA con
un voltaje de 34.5 / 19.9 KVca en el primario y 120 / 208 Vca en el secundario.
El calibre de los cables en el lado secundario del transformador es de 3x3x#350
MCM para las fases, 3x1x#300 MCM para el neutro y 3x1x#3/0 AWG para la
tierra. Estos destinados a alimentar un interruptor principal de 1200 amps.
??
Modulo de medidores: el módulo de medición esta diseñado para 7 contadores
con disyuntor termomagnetico principal de 1200 amps y barras para 1200 amps.
Compuesto por 5 contadores de 225 amps, para las áreas comunes y los pisos# 1
al 4, 1 contador de 600 amps para el piso# 5 y 1 contador de 400 para el piso# 6.
??
Calibre de acometida tableros de distribución principal:
??Área común: Para el tablero S2 2x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para
el neutro y 1x1x#4 para la tierra. Para el tablero S1 1x3x#2 AWG para las fases,
1x1x#4 AWG para el neutro y 1x1x#8 para la tierra.
??Pisos # 1 al 4: 2x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para el neutro y 1x1x#4
AWG para la tierra.
??Piso # 5: 4x3x#300 MCM para las fases, 1x1x#300 MCM para el neutro y
1x1x#3/0 AWG para la tierra.
??Piso # 6: 4x3x#2/0 AWG para las fases, 1x1x#2/0 AWG para el neutro y
1x1x#1/0 AWG para la tierra.
??Capacidad del sistema de emergencia: no fueron definidos
36
4 CAPÍ TU LO 4 . DI S EÑ O
4.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACION
Procederemos con el procedimiento de cálculo para determinar el número de luminarios
así como la localización de estos en el área, para esto se utilizarán las tablas del
fabricante sylvania, empresa de la cuál se obtuvieron las luminarias.
1. Determinar el tipo de trabajo que se desarrollará en el local. Esto servirá para
determinar la calidad y cantidad de luz que se necesita.
2. Determinar que fuente luminosa deberá usarse.
3. Determinar las características físicas y operacionales del área y como se usará.
Esto incluye dimensiones del local, valores de reflectancia, localización del plano
de trabajo y características operacionales, tales como: Horas diarias y anuales de
uso del sistema.
4. Seleccionar el luminario que se usará.
5. Determinar los factores de depreciación de luz para el área. Con el fin de
simplificar los cálculos, usaremos los dos factores que afectan en mayor
proporción la pérdida de luz a saber:
L.L.D.: Depreciación de lúmenes de lámpara
L.D.D.: Depreciación del luminario debido al polvo
Multiplicando estos dos factores obtenemos el factor de mantenimiento (m.f.)
Estos factores se determinarán con la ayuda del anexo # 2.
6. Cálculo de las relaciones de cavidad:
a) Cavidad de local = hrc. .
b) Cavidad de techo = hcc .
c) Cavidad de piso = hfc .
37
La fórmula para el cálculo de la relación de cavidad es:
Relación de cavidad =
5 ? altura ? ?l arg o ? ancho ?
l arg o ? ancho
Donde: Altura = Altura de cavidad de local, piso o techo.
7. Determinar las reflectancias efectivas correspondientes a las cavidades de techo y
piso. Este procedimiento contempla el efecto de interreflexión de la luz
considerando las diferentes superficies del local. En el anexo 1 la tabla # 2 se
indican las reflectancias efectivas.
8. Determinar el coeficiente de utilización (c.u.). El coeficiente de utilización se
encuentra en los datos técnicos proporcionados por el fabricante para el luminario
que se usará.
Se notará que con el objeto de seleccionar el valor apropiado del c.u. de esas
tablas, se deberán conocer primeramente las reflectancias efectivas de techo,
pared y piso. La mayoría de las tablas muestran solamente un valor típico para la
reflectancia de piso. Este valor es 20% y es considerado generalmente como un
valor normal. En caso de que el valor de reflectancia sea mayor o menor del 20%
se debe corregir deacuerdo con los datos disponibles en el anexo 1 la tabla # 4.
9. Cálculo de luminarios requeridos:
Con los datos anteriores se debe aplicar la fórmula siguiente:
No. de luminarios =
area ? luxes?promedio mantenido?
No. de lamparas lumenes
?
? c.u. ? m. f .
lu min arios
lampara
38
4.1.1 Dis e ño:
El sistema de iluminación se dividirá en cuatro sectores que son: área de trabajo y oficina,
área de parqueo, área de baños y áreas comunes. Con respecto a las áreas comunes se
determino que se utilizará el diseño inicial, por lo que se obtendrá de los planos originales
el cálculo de las cargas.
Área de trabajo y oficinas
1. El local a iluminar será el Call Center, por lo que en su mayoría se tendrá, una
gran cantidad de personas ubicadas en cubículos, conteniendo como herramientas
de trabajo básicamente una computadora y una extensión telefónica. Por lo que se
considera necesario contar con una buena calidad de iluminación, para el
desarrollo apropiado del trabajo. El nivel de iluminación recomendado será de
600 luxes.
2. La fuente de luz a utilizar será:
Luz del tipo fluorescente, con una temperatura colometrica nominal (K) de cool4100 K 0 , para el área de trabajo y oficinas.
3. Los puntos de este item a desarrollar son los siguientes.
a. Dimensiones:
Longitud: 19 mts
Ancho: 23 mts
Altura: 2.7 mts
b. Altura del plano de trabajo: 0.85
c. Altura de montaje del luminario: 2.7 mts
39
d. Las reflectancias del local según datos tomados del anexo 1 (colores de pintura)
son:
Techo: 88%
Paredes: 79%
Piso: 20%
En está área se trabajará las 24 horas del día, los 7 días de la semana, solo que en
la madrugada se contará con una cantidad mínima del personal, con respecto a los
fines de semana que tendrá la capacidad total de personal si es necesario. Como
para este caso se utilizaran luminarias a empotrar en el cielo suspendido, no es
necesario tomar en cuenta los datos de la cavidad de techo, para desarrollar el
dimensionado del sistema de iluminación.
4. El luminario será del tipo: T8 de 3 lámparas fluorescentes de cool-4100
K 0 . Se
obtuvo de las tablas del fabricante que las lámparas poseen un valor de 3000
lumenes iniciales y 2800 lumenes promedio.
5. Los factores denominados:
L.L.D.: Depreciación de lúmenes de lámpara
L.D.D.: Depreciación del luminario debido al polvo
Se encontrarán de las tablas suministradas por el fabricante, del anexo 2
(F.L.P.D.) se obtiene que el valor LLD = 0.93 y del anexo 2 la figura # 2 se
obtiene LDD = 0.8, tomando como consideración una proyección a 24 meses y
deseando una limpieza apropiada de los luminarios.
De este punto se obtiene que el valor de m.f es el siguiente:
m. f . ? LLD ? LDD
m. f . ? 0.93 ? 0.8
m. f . ? 0.744
40
6. Relación de cavidad:
a) Cavidad de local.
Relación de cavidad =
5 ? 1.85 ? ?19 ? 23?
?19 ? 23?
hrc ? 0.889
b) Cavidad de piso.
Relación de cavidad =
5 ? 0.85 ? ?19 ? 23 ?
?19 ? 23?
hfc ? 0.408
7. Tomando en cuenta las relaciones de cavidad, podemos determinar las reflexiones
efectivas y de esta manera determinar el valor neto efectivo de reflectancias para
techo y piso, esto se obtiene del anexo 1 la tabla # 2.
En este caso si las luminarias están directamente montadas o empotradas en el
cielo el coeficiente de reflectancia para la cavidad del cielo es igual al coeficiente
dl cielo ? cc ? ? c
Por lo que el valor de la reflectancia efectiva de techo es ? cc ? .88
De la tabla se obtiene el valor de ? fc ? .21
8. El coeficiente de utilización para esta luminaria se obtiene de la tabla del
fabricante. Por recomendación del ingeniero encargado de diseño de luminarias
por parte de la empresa contratada para el montaje de las mismas, se determino
utilizar de los valores obtenidos en el punto anterior, los valores aproximados a
los rangos de la tabla del fabricante, de aquí se obtiene un valor del coeficiente de
utilización de:
c.u. ? .83
41
9. El calculo de la cantidad de luminarias requeridas para alimentar esta área seria
de:
No ?
437 ? 600
3 ? 2800 ? .83 ? .744
No ? 50.5
Por lo tanto, el número de luminarios será de 50.
Ahora calcularemos el área promedio de luminario de la siguiente manera:
Apl ?
area total
437
?
? 8.74 m 2
No. de lu min arios
50
El espaciamiento entre luminarios se determinará obteniendo la raíz cuadrada del
área promedio por luminario:
Ep ? Apl
? 8.74 ? 2.95
El número aproximado de luminarios en cada hilera se puede encontrar
dividiendo primero la longitud del local entre el espaciamiento promedio y
posteriormente dividiendo el ancho dl local entre el espaciamiento promedio:
L arg o ?
19
2.95
? 6.44
Ancho ?
23
2.95
? 7 .8
El número de luminarios a instalar por hileras podría ser 6 x 8 = 48
42
Área de parqueos
1. El local a iluminar será el parqueo, para un tipo de área como está es necesario
contar con la iluminación suficiente, que permita observar, tanto los demás carros
como la zona de parqueo asignada. El nivel de iluminación recomendado será de
100 luxes.
2. La fuente de luz a utilizar será:
Luz del tipo fluorescente, con una temperatura colometrica nominal (K) de MID3500 K 0 , para el área de parqueos.
3. Los puntos de este item a desarrollar son los siguientes.
a. Dimensiones:
Longitud: 28 mts
Ancho: 24 mts
Altura: 3.4 mts
e. Altura del plano de trabajo: 1.40
f. Altura de montaje del luminario: 3 mts
g. Las reflectancias del local según datos tomados de l anexo 1 (colores de pintura)
son:
Techo: 61%
Paredes: 61%
Piso: 20%
4. El luminario será del tipo: T8 de 2 lámparas fluorescentes de MID-3500 K 0 . Se
obtuvo de las tablas del fabricante que las lámparas poseen un valor de 3000
lumenes iniciales y 2800 lumenes promedio.
43
5. Los factores denominados:
L.L.D.: Depreciación de lúmenes de lámpara
L.D.D.: Depreciación del luminario debido al polvo
Se encontrarán de las tablas suministradas por el fabricante, del anexo 2
(F.L.P.D.) se obtiene que el valor LLD = 0.93 y del anexo 2 la figura # 2 se
obtiene LDD = 0.6, tomando como consideración una proyección a 24 meses y
deseando una limpieza apropiada de los luminarios.
De este punto se obtiene que el valor de m.f es el siguiente:
m. f . ? LLD ? LDD
m. f . ? 0.93 ? 0.6
m. f . ? 0.558
6. Relación de cavidad:
a) Cavidad de local.
Relación de cavidad =
5 ? 1.60 ? ?28 ? 24?
?28 ? 24?
hrc ? 0.619
b) Cavidad de techo.
Relación de cavidad =
5 ? 0.4 ? ?28 ? 24?
?28 ? 24 ?
hcc ? 0.154
c) Cavidad de piso.
Relación de cavidad =
5 ? 1.4 ? ?28 ? 24?
?28 ? 24?
hfc ? 0.541
44
7. Tomando en cuenta las relaciones de cavidad, podemos determinar las reflexiones
efectivas y de esta manera determinar el valor neto efectivo de reflectancias para
techo y piso, esto se obtiene del anexo 1 la tabla # 2.
Reflectancia efectiva de techo ? cc ? .59
Reflectancia efectiva de piso ? fc ? .20
8. El coeficiente de utilización para esta luminaria se obtiene de la tabla del
fabricante. Por recomendación del ingeniero encargado de diseño de luminarias
por parte de la empresa contratada para el montaje de las mismas, se determino
utilizar de los valores obtenidos en el punto anterior, los valores aproximados a
los rangos de la tabla del fabricante, de aquí se obtiene un valor del coeficiente de
utilización de:
c.u. ? .95
9. El calculo de la cantidad de luminarias requeridas para alimentar esta área seria
de:
No ?
672 ? 100
2 ? 2800 ? .95 ? .558
No ? 22.6
Por lo tanto, el número de luminarios será de 23.
Ahora calcularemos el área promedio de luminario de la siguiente manera:
Apl ?
area total
672
?
? 29.2 m 2
No. de lu min arios
23
El espaciamiento entre luminarios se determinará obteniendo la raíz cuadrada del
área promedio por luminario:
Ep ? Apl
?
29.2 ? 5.4
45
El número aproximado de luminarios en cada hilera se puede encontrar
dividiendo primero la longitud del local entre el espaciamiento promedio y
posteriormente dividiendo el ancho dl local entre el espaciamiento promedio:
L arg o ?
28
5 .4
? 5 .2
Ancho ?
24
5 .4
? 4 .4
El número de luminarios a instalar por hileras podría ser 5 x 4 = 20
Área de baños
1. El local a iluminar será el área de baños, se tomará la zona que abarca tanto el
baño de hombres y mujeres juntos para realizar solo un calculo. El nivel de
iluminación recomendado será de 100 luxes.
2. La fuente de luz a utilizar será:
Luz del tipo fluorescente, con una temperatura colometrica nominal (K) de cool4100 K 0 , para el área de baños.
3. Los puntos de este item a desarrollar son los siguientes.
a. Dimensiones:
Longitud: 5.1 mts
Ancho: 5.5 mts
Altura: 2.7 mts
h. Altura del plano de trabajo: 1
i.
Altura de montaje del luminario: 2.7 mts
46
j. Las reflectancias del local según datos tomados del anexo 1 (colores de pintura)
son:
Techo: 88%
Paredes: 72%
Piso: 20%
Como para este caso se utilizaran luminarias a empotrar en el cielo suspendido, no
es necesario tomar en cuenta los datos de la cavidad de techo, para desarrollar el
dimensionado del sistema de iluminación.
4. El luminario será del tipo: T8 de 3 lámparas fluorescentes de cool-4100
K 0 . Se
obtuvo de las tablas del fabricante que las lámparas poseen un valor de 3000
lumenes iniciales y 2800 lumenes promedio.
5. Los factores denominados:
L.L.D.: Depreciación de lúmenes de lámpara
L.D.D.: Depreciación del luminario debido al polvo
Se encontrarán de las tablas suministradas por el fabricante, del anexo 2
(F.L.P.D.) se obtiene que el valor LLD = 0.93 y del anexo 2 la figura # 2 se
obtiene LDD = 0.8, tomando como consideración una proyección a 24 meses y
deseando una limpieza apropiada de los luminarios.
De este punto se obtiene que el valor de m.f es el siguiente:
m. f . ? LLD ? LDD
m. f . ? 0.93 ? 0.8
m. f . ? 0.744
6. Relación de cavidad:
a. Cavidad de local.
Relación de cavidad =
5 ? 1.7 ? ?5.1 ? 5.5 ?
?5.1 ? 5.5?
hrc ? 3.21
47
b. Cavidad de piso.
Relación de cavidad =
5 ? 1? ?5.1 ? 5.5 ?
?5.1 ? 5.5?
hfc ? 1.89
7. Tomando en cuenta las relaciones de cavidad, podemos determinar las reflexiones
efectivas y de esta manera determinar el valor neto efectivo de reflectancias para
techo y piso, esto se obtiene del anexo 1 la tabla # 2.
En este caso si las luminarias están directamente montadas o empotradas en el
cielo el coeficiente de reflectancia para la cavidad del cielo es igual al coeficiente
dl cielo ? cc ? ? c
Por lo que el valor de la reflectancia efectiva de techo es ? cc ? .88
De la tabla se obtiene el valor de ? fc ? .23
8. El coeficiente de utilización para esta luminaria se obtiene de la tabla del
fabricante. Por recomendación del ingeniero encargado de diseño de luminarias
por parte de la empresa contratada para el montaje de las mismas, se determino
utilizar de los valores obtenidos en el punto anterior, los valores aproximados a
los rangos de la tabla del fabricante, de aquí se obtiene un valor del coeficiente de
utilización de:
c.u. ? .69
9. El calculo de la cantidad de luminarias requeridas para alimentar esta área seria
de:
No ?
28.05 ? 200
2 ? 2800 ? .69 ? .744
No ? 1.95
48
Por lo tanto, el número de luminarios será de 2.
Este calculo nos dice que es necesario colocar un luminario en cada baño, pero al
discutir este resultado con el cliente como y la empresa proveedora de las luminarias se
determino que, en el área de lavado es necesario instalar un luminario y sobre cada uno
de los inodoros ( 3 por cada baño), se instalará un bombillo incandescente de 50 Watts.
4.2 DISEÑO DEL SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO
Para realizar el estimado de la carga de enfriamiento requerida con la mayor exactitud
posible en espacios y edificios, las siguientes condiciones son de las más importantes
para evaluar:
??
Datos atmosféricos del sitio.
??
La característica de la edificación, dimensiones físicas.
??
La orientación del edificio, la dirección de las paredes del espacio a acondicionar.
??
El momento del día en que la carga llega a su pico.
??
Espesor y características de los aislamientos.
??
La cantidad de sombra en los vidrios.
??
Concentración de personal en el local.
??
Las fuentes de calor internas.
??
La cantidad de ventilación requerida.
Las variables que afectan el cálculo de cargas térmicas son numerosas, frecuentemente
difíciles para definir en forma precisa, y no siempre están en cada momento mutuamente
relacionadas.
49
Muchas variables de cargas de enfriamiento cambian extensamente en magnitud durante
un período de 24 horas. Los cambios de estas variables pueden producirse en momentos
diferentes unos de otros, por ello deben analizarse detalladamente para establecer la carga
de enfriamiento necesaria para un establecimiento o dividirse este en zonas
En el cálculo de carga de enfriamiento, es determinante el uso de valores adecuados para
aplicarlos en un procedimiento determinado. La variación en los coeficientes de
transmisión de calor de los materiales y montajes compuestos en edificio típicos, la forma
de construcción, orientación del edificio y la manera en cual el edificio opera son algunas
de las variables que imposibilitan un cálculo numéricamente preciso.
La
empresa
contratada,
después
de
valorar
todas
las
variables
anteriormente
mencionadas, llegó a la conclusión de que el área cotizada necesita 40 toneladas de
refrigeración como carga de enfriamiento en el área de call center y oficinas y 2 toneladas
de refrigeración como carga de enfriamiento en el área del cuarto de control. Dicha carga
es la cantidad de energía que se requiere vencer en el área para mantener determinadas
condiciones de temperatura y humedad para la aplicación especifica.
4.2.1 Equipos e n e l áre a de call ce nte r y oficinas
Se determinó que lo mas adecuado es instalar 5 equipos de 7.5 toneladas cada uno, al
diseñar una adecuada distribución de los evaporadores y ductos de cada equipo, se
obtiene un sistema que permite en caso de falla o mantenimiento de alguna de las
unidades, seguir funcionando sin perturbar de manera muy significativa el confort del
personal de las oficinas. El gran inconveniente de este sistema de aire acondicionado es
que el contratante estipuló que no debe encontrarse dentro del sistema eléctrico de
emergencia, por lo tal en caso de pérdida del flujo en el edificio se perderá la
refrigeración de las oficinas y call center.
50
El equipo seleccionado posee las siguientes especificaciones:
Voltaje Nominal: 208/230
Frecuencia: 60 Hz
Fases: 3F
Capacidad del compresor: RLA = 25.6 LRA = 190
Capacidad del evaporador: Fla = 1.5 LRA = 3.1
MCA: 39.8
MOCP: 60
Donde
Fla: Carga máxima en amps.
LRA: Carga a rotor bloqueado en amps.
RLA: Consumo del equipo en amps.
MCA: Mínimo circuito en amps.
MOCP: Máxima protección de sobrecorriente.
4.2.2 Equipo e n e l áre a de l cuarto de control
Se determinó que lo mas adecuado es instalar 1 equipo de 2 toneladas, adicional al
sistema en el cuarto de control, este equipo será del tipo mini split y estará conectado al
sistema de emergencia del edificio, permitiendo de esta manera que en caso de falla del
fluido eléctrico, esta unidad continue funcionando y brindando refrigeración a los equipos
críticos instalados dentro del cuarto, ol s cuales son extremadamente sensibles a las altas
temperatura (sufren daños físicos o se apagan por alto-protección).
El equipo seleccionado posee las siguientes especificaciones:
Voltaje Nominal: 208/230
Frecuencia: 60 Hz
Fases: 1F
Capacidad del compresor: 11 amps.
Capacidad del evaporador: 0.59 amps.
51
De las especificaciones técnicas de los equipos se determina que la capacidad requerida
del breaker de protección del equipo es de 20 amps.
4.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE SISTEMA ININTERRUMPIDO
Procederemos con el cálculo del sistema interrumpido (UPS), con base en las cargas
eléctricas sumistradas por el cliente, esto se logro luego de efectuarse varias reuniones
con ayuda de los encargados del departamento de cómputo. De esta manera fue posible
formular una lista de equipos y sistemas necesarios para permitir el desarrollo de los
trabajos de la empresa, posterior a esto se coordino con representantes de la empresa
encargada de la distribucion de los equipos UPS seleccionados, se concluyo que para
realizar un diseño adecuado y eficiente, es recomendable utilizar un programa simulador,
el cual permite incorporarle datos de los equipos a instalar y este programa realiza los
calculos del tamaño del sistema (UPS), dicho simulador se encuentra ubicada en la web y
es de uso exclusivo del departamento del departamento de ingenieria de las empresas
establecidas como distribuidoras autorizadas. Para la aplicación en este edificio, fue
necesario separar el sistema en dos, un sistema ininterrumpido ha ubicar en el piso
encargado de controlar los sistemas de telecomunicaciones y otro equipo encargado de
proteger las cargas de cómputo, centrales telefónicas, servidores, etc, en cada piso del
edificio del Call Center.
4.3.1 Prote cción s is te ma adminis trador de te le comunicacione s .
El edificio esta diseñado para contar con un grupo de sistemas encargados de administrar
y brindar mantenimiento a la mayoría de los sistema encargados de brindar las
telecomunicaciones del edificio (transmission de datos y administracion de llamadas
locales e internacionales); estos estaran concentrados en un piso de edificio, propiamente
el quinto piso, ya que este se encuentra equitativa y estrategicamente ubicado; para
minimizar los gastos por cableado de los sistemas al resto de los pisos del call center.
Debido a que este sistema es el cerebro del edificio, el sistema UPS ha instalar en este
52
departamento ademas de ser capaz de proteger y brindar suficiente energia de respaldo a
los sistemas, debe poseer la dispisicion de brindar un porcentaje de ampliación, diseñado
para soportar un crecimiento aproximado del 25% y capacidad de redundancia en el
sistema de potencia y bateria.
Figure 4-1. Cotización UPS. (Piso Control)
PlanUPS UPS Sizing Tool
Project Name:Promotora la Colmena (Piso Control)
Recommended Solutions
UPS
Run time
Output
based
Receptacle upon full
360°
Model Number
View
Description
Number
UPS
and Type
capacity
Run time
based
upon
total load
-- On-Line UPS Products (recommended for mission critical equipment) --
Project Criteria Summary
Minimum UPS Topology: On-Line
Total VA:
42140
SNMP Compatible:
Y
Output Voltage: 120/208
Rackmountable:
Not Selected
Runtime:
10
Watts:
41750
Supported Equipment
Quantity
Manufacturer
Model
VA
Watts
Operating
Voltage
2
Cisco
7606
5060
3800
208
3
Cisco
3620
180
180
120
6
Cisco
7206
3600
2220
120
4
Cisco
AS5300
1080
1600
208
30
Dell
Dimension 2100
4590
4350
120
53
5
Lucent
PacketStar PSAX 1250
2750
2000
120
20
Dell
PowerEdge 2550
6940
6600
120
30
Dell
PowerEdge 1650
8700
8250
120
70
Dell
PowerEdge 350
9240
8750
120
Totals: 42140
Calculated Load Watts:
Total Load (Watts):
Future Expansion:
37750
4000
41750
25%
Total Load including Expansion (Watts): 53437.5
Your chosen equipment requires both 120V and 208V.
Depending on your application, you might want to consider two separate UPS units.
To do this, remove the equipment that has a different operating voltage, then create another project to select
smaller UPS units.
However, Liebert does have units that will support this combination of voltages. Continue to see solutions that
support the selected voltages.
OR...
If the all of equipment selected will operate at one of the voltages/voltage combinations listed, choose the one
that best suits your needs and then continue.
* Liebert Corporation does not guarantee the accuracy of any information for any of the above calculations and results. All specifications are subject
to change without notice. This is merely a tool providing an estimate. Liebert cannot be held responsible for any information posted. Please contact a
representative to verify all information. Runtimes are in minutes, assume fully charged batteries, and are typical at 75°F (25°C) with
54
4.3.2 Prote cción s is te ma de l Call Ce nte r.
Cada piso del edificio debe estar diseñado para contar con un cuarto de servidores y un
grupo de computadoras administradas por un departamento de telecomunicaciones,
conjunto con dicho departamento se logro determinar una cantidad de equipos destinados
para realizar las labores basicas, de la empresa. Estos sistemas son muy importantes para
el desarrollo de las labores del dia a dia de la empresa, por lo que el sistema UPS ha
instalar de ser capaz de proteger y brindar suficiente energia de respaldo a los sistemas y
debe poseer la dispisicion de brindar un porcentaje de ampliación, diseñado para soportar
un crecimiento aproximado del 15%, caracteristicas solicitadas por el cliente con base a
la carga a instalar y la experiencia tenida luego de varias temporadas en el negocio.
Figure 4-2. Cotización UPS (Normal)
PlanUPS UPS Sizing Tool
Project Name: Promotora la Colmena (Call Center)
Recommended Solutions
UPS
Run time Run time
55
Supported Equipment
Quantity
Manufacturer
Model
VA
Watts
Operating
Voltage
200
Dell
Dimension 2100
30600
29000
120
10
Dell
Dimension 4100
2110
2000
120
8
HP
ProLiant BL10e e - C l a s s
6000
4800
120
1
Cisco
7206
600
370
120
10
Cisco
2 9 5 0 G -1 2 -E I
400
300
120
8
NEC
MultiSync LCD 1525X
864
824
120
1
Cisco
AS5300
270
400
208
Totals: 40844
Calculated Load Watts:
Total Load (Watts):
Future Expansion:
37694
3000
40694
15%
Total Load including Expansion (Watts): 46798.1
Your chosen equipment requires both 120V and 208V.
Depending on your application, you might want to consider two separate UPS units.
To do this, remove the equipment that has a different operating voltage, then create another project to
select smaller UPS units.
However, Liebert does have units that will support this combination of voltages. Continue to see solutions
that support the selected voltages.
OR...
If the all of equipment selected will operate at one of the voltages/voltage combinations listed, choose the
one that best suits your needs and then continue.
* Liebert Corporation does not guarantee the accuracy of any information for any of the above calculations and results. All specifications are
subject to change without notice. This is merely a tool providing an estimate. Liebert cannot be held responsible for any information posted. Please
contact a representative to verify all information. Runtimes are in minutes, assume fully charged batteries, and are typical at 75°F (25°C) with
resistive loads.
56
4.4 DISEÑO DE UNA ADECUADA RED DE SUPRESIÓN DE TRANSIENTES
El objetivo de esta red de supresión es proteger la instalación de disturbios tanto externos
como internos. El estándar ANSI C 62.41 define (capacidad) un supresor de transientes
de acuerdo al punto donde es aplicado. De acuerdo a lo anterior tenemos tres categorías
básicas (véase figuras #3.7, #3.8, #3.9):
ANSI C62.41- Categoría A:
El punto de uso es la carga crítica: computadoras, televisores, PLC’S, euipo de
laboratorio, etc.
ANSI C62.41- Categoría B:
El punto de uso es en los subtableros: iluminación, sistemas de administración de
edificios, sistemas de seguridad.
ANSI C62.41-Categoría C:
El punto de uso es en la entrada de servicio del edificio.
57
4.4.1 Caracte rización de cate gorías de ANSI/IEEE C62.41-1991
Figure 4-3. Definición de un supresor de transientes según su ubicación.
Figure 4-4. Esquema básico de una red de supresión.
Resulta importante señalar que cada categoría se divide a su vez en subcategorías con una
forma de onda y niveles de voltios/amperes asignados a cada una por el estándar. La
siguiente es una lista de las formas de onda definidas en el estándar C62.41:
58
Tabla 4-1. Muestra las diferentes sub-categorías de clasificación de los supresores de
transientes según su ubicación.
Categoría
Voltios / Amperes
Forma de onda
C3- Entrada de servicio
20 kV/ 10 kA
Doble onda:
1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.
C2- Entrada de servicio
10 kV/ 5 kA
Doble onda:
1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.
C1- Entrada de servicio
6 kV/ 3 kA
Doble onda:
1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.
B3- Tablero de distribución principal
6 kV/ 3 kA
Doble onda:
1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.
B2- Tablero de distribución principal
4 kV/ 2 kA
Doble onda:
1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.
B1- Tablero de distribución principal
2 kV/ 1 kA
Doble onda:
1.2 x 50 µseg. 8 x 20 µseg.
B3- Centro de carga / Sub- Panel de 6 kV/ 0.5 kA
Onda oscilatoria
distribución
0.5 µseg – 100 kHz
B2- Centro de carga / Sub- Panel de 4 kV/ 0.33 kA
Onda oscilatoria
distribución
0.5 µseg – 100 kHz
B1- Centro de carga / Sub- Panel de 2 kV/ 0.17 kA
Onda oscilatoria
distribución
0.5 µseg – 100 kHz
A3- receptáculo de pared
6 kV/ 2 kA
Onda oscilatoria
0.5 µseg – 100 kHz
A2- receptáculo de pared
4 kV/ 0.13 kA
Onda oscilatoria
0.5 µseg – 100 kHz
A1- receptáculo de pared
2 kV/ 0.07 kA
Onda oscilatoria
0.5 µseg – 100 kHz
59
Un supresor de transientes se puede definir como un componente dependiente del voltaje,
que se conecta en paralelo con la carga y tiene la función de limitar la corriente. Este
dispositivo protege eléctricamente l sistema limitando el voltaje transitorio al desviar la
corriente asociada a ese transiente hacia tierra.
4.4.2 Pas os a s e guir para dime ns ionar y e s pe cificar un s upre s or de trans ie nte s
ade cuado.
1. Examinar la historia del lugar: verificar el historial de problemas de calidad de
energía eléctrica en el sitio.
2. Evaluar la carga a proteger: que tipo de equipos se van a proteger, costo,
requerimiento de confiabilidad de los sistemas y procesos. La tolerancia a falla
por parte del usuario: la pregunta clave es, Puede el usuario darse el chance de
una interrupción en sus actividades cotidianas?, cuál es el costo para la
compañía?. Considerando este costo, fácilmente se puede justificar la inversión
inicial en la instalación de un supresor.
3. Determinar los modos de protección requeridos: Lo recomendable es que el
supresor contemple todos los modos de protección, pues no es posible determinar
en forma 100% certera por cual ruta va a presentarse la perturbación, por lo tanto
es recomendable que el supresor se especifique con protección Línea-Línea,
Línea-Neutro, Neutro-Tierra, Línea-Tierra.
4. Definir la clasificación del supresor de acuerdo a su ubicación: Categoría A,
Categoría B, Categoría C.
5. Determinar el voltaje del bus de conexión: se refiere al voltaje nominal disponible
en el tablero donde se conecta en paralelo el supresor.
6. Confirmar la configuración de fases: esto es si la alimentación es monofásica,
trifásica delta o estrella.
7. Determinar los requerimientos de desvío de corriente del supresor: Esto es igual a
dimensionar el supresor. Este valor se especifica en KA(kilo amperios) y el
procedimiento de cálculo se resume en los siguientes pasos:
60
??
Verificar la ubicación y categoría del supresor obtenidas en el punto # 5 de
este procedimiento.
??
De acuerdo con ANSI/IEEE C62.41 definir el voltaje máximo en el punto
de conexión (para una entrada de servicio este valor típicamente es de 100
KV mientras que para un subtablero es de 6 KV)
??
Calcular la impedancia en el punto de conexión (para una entrada de
servicio típicamente está en el rango de 0.25 O a 2 O, mientras que para
un subtablero está en el rango de 0.5 O a 6 O.
??
Finalmente con el valor obtenido de Z y de E hacer el cociente E/Z para
obtener el valor en KA de I.
8. Especificar el nivel de voltaje de campleo del supresor: se refiere a la cantidad de
voltaje transitorio que es permitido pasar hasta la carga protegida. Este valor esta
especificado UL 1449.
9. Especificar el tiempo de respuesta: en realidad lo que los fabricantes especifican
en este punto no es el tiempo de respuesta del supresor como un todo, sino mas
bien el tiempo de respuesta de sus componentes, este valor típicamente no debe
superar los 0.5 nseg.
10. Especificar el máximo voltaje continuo de operación (MCOV, por sus siglas en
ingles). Debe ser de al menos 115% del valor nominal del voltaje de operación del
sistema, esto con el fin de asegurar la capacidad del supresor de soportar
sobrevoltajes momentáneos.
61
4.4.3 Dis e ño de s upre s ore s .
1. La carga que es necesario proteger, en su mayoría es equipo muy sensible, tales
como computadoras, servidores, centrales telefónicas, enrutadores, etc.
El costo
de dichos equipos asciende a los miles de dólares y debido a que estos equipos
son el corazón de la empresa es necesario, resguardarlos de la mejor forma
posible contra daños ocacionados por fenómenos eléctricos. El paro de labores en
un día de alta demanda puede ocacionar pérdidas por más de $20,000 por hora,
mas el costo del equipo a sustituir. Por lo que el sistema de telecomunicaciones y
transmisión de datos debe permanecer funcionando, las 24 horas del día, los 7
días de la semana. El uso de dispositivos de seguridad eléctricos, por su
importancia directa con la seguridad y confiabilidad del sistema en general del
Call Center, posee justificación y presupuesto para su compra.
2. El modo de funcionamiento de los supresores elegidos nos brindan una protección
Línea-Línea, Línea-Neutro, Neutro-Tierra, Línea-Tierra.
3. El sistema eléctrico del edificio estará dividido en tres: Sistema Normal
(alimentación eléctrica de las cargas no críticas), Sistema de Emergencia
(alimentación
eléctrica
de
las
cargas
críticas),
Sistema
de
Aire
Acondicionado(alimentación eléctrica de las unidades de A/A). Los supresores se
instalarán unicamente para el sistema de emergencia; el cual dentro de su
configuración contara con transferencias automáticas, sistemas de UPS, etc, por lo
que se determino que es necesario utilizar supresores categoría B y C, por lo que
para esta aplicación se tiene por fuera el montaje de los supresores Categoría A,
dejándole el trabajo de protección a los puntos de cargas críticas a la UPS OnLine.
4. El voltaje de entrada al edificio será a 120/208 Vca, desde el secundario de los
transformadores, por tal razón los equipos a instalar en general se solicitaron para
que trabajen dentro de este rango de voltaje, por lo que este no variara en ninguna
área del mismo.
5. La configuración de las fases es trifásicas.
62
6. Para dimensionar el tamaño de los supresores de transientes se utilizarán las
siguientes tablas brindadas por el distribuidor de los equipos en Costa Rica.
??
Paso 1. Determinación de la capacidad mínima del supresor (kA)
RMS SYSTEMS
AMPS
ABOVE-3001
3000 - 2001
2000 - 1201
1200 - 601
600 - 226
225 - 126
125 - 60
MAINS
DISTRIBUTION
CAT C3 (100 kV) BOAR CAT B3 (6 kV)
0.25 ?
0.0187 ?
0.31 ?
0.0240 ?
0.4 ?
0.0375 ?
0.63 ?
0.0461 ?
0.77 ?
0.0750 ?
1.25 ?
0.0923 ?
1.54 ?
0.2400 ?
CAT A3
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
Tabla 4-2. Determinación de la capacidad mínima del supresor (kA)
Nota: La capacidad de amperios del filtro depende de los amperios nominales en el punto de acople
??
Paso 2. Determinación del nivel de exposición
Tabla 4-3. Paso 2. Tabla A. Tipo de Actividad
TIPO DE ACTIVIDAD
MEDICA-INDUSTRIA- TELE
BANCA
COMERCIAL
INSTITUCIONES-PYMES
RESIDENCIAL
100
75
50
25
0
Tabla 4-4. Paso 2. Tabla B. Localización
LOCALIZACIÓN
EXTREMA INCIDENCIA DE RAYOS
ALTA INCIDENCIA DE RAYOS
MEDIANA INCIDENCIA DE RAYOS
BAJA INCIDENCIA DE RAYOS
NULA INCIDENCIA DE RAYOS
100
75
50
25
0
63
Tabla 4-5. Paso 2. Tabla C. Distancia a fuentes de generación eléctrica
DISTANCIA
50 KM O MENOS
51 A 75 KM
75 A 125 KM
126 A 180 KM
181 KM O MÁS
100
75
50
25
0
Tabla 4-6. Paso 2. Tabla D. Cercanía a otras cargas significativas, como industrias,
subestaciones, etc.
CERCANÍA
MENOS DE 1 KM
1 A 5 KM
5 A 10 KM
15 A 20 KM
21 KM O MÁS
100
75
50
25
0
Tabla 4-7. Paso 2. Tabla E. Clasificación por nivel de exposición
NIVEL DE EXPOSICIÓN
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA - ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
PUNTAJE
400 PTOS
300 A 399 PTOS
200 A 299
100 A 199
0 A 99
64
Tabla 4-8. Paso 4. Determinación final de TVSS considerando capacidad mínima en kA y
RMS SYSTEMS
AMPS
ABOVE-3001
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
3000 - 2001
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
2000 - 1201
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
1200 - 601
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
600 - 226
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
225 - 126
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
125 - 60
EXTREMA EXPOSICIÓN
ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA-ALTA EXPOSICIÓN
MEDIANA EXPOSICIÓN
BAJA EXPOSICIÓN
reajuste por nivel de exposición.
MAINS
CAT C3
100 kV
0.100 ?
0.133 ?
0.166 ?
0.200 ?
0.250 ?
DISTRIBUTION
BOAR CAT B3
6 kV
0.0080 ?
0.0100 ?
0.0120 ?
0.0150 ?
0.0187 ?
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
0.133 ?
0.166 ?
0.200 ?
0.250 ?
0.3125 ?
0.0100 ?
0.0120 ?
0.0150 ?
0.0187 ?
0.0240 ?
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
0.166 ?
0.200 ?
0.250 ?
0.312 ?
0.400 ?
0.0120 ?
0.0150 ?
0.0187 ?
0.0240 ?
0.0375 ?
FILTER*
FILTER*
0.200 ?
0.250 ?
0.312 ?
0.400 ?
0.625 ?
0.0150 ?
0.0187 ?
0.0240 ?
0.0375 ?
0.0461 ?
FILTER*
FILTER*
0.250 ?
0.312 ?
0.400 ?
0.625 ?
0.769 ?
0.0187 ?
0.0240 ?
0.0375 ?
0.0461 ?
0.0750 ?
FILTER*
FILTER*
0.312 ?
0.400 ?
0.625 ?
0.769 ?
1.250 ?
0.0240 ?
0.0375 ?
0.0461 ?
0.0750 ?
0.0923 ?
FILTER*
FILTER*
0.400 ?
0.625 ?
0.769 ?
1.250 ?
1.534 ?
0.0375 ?
0.0461 ?
0.0750 ?
0.0923 ?
0.2400 ?
FILTER*
FILTER*
CAT A3
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
FILTER*
Nota: La capacidad de amperios del filtro depende de los amperios nominales en el punto de acople
Finalmente la capacidad de kA se obtiene aplicando Ley de Ohms
I (kA) = V / Z
65
4.4.4 Supre s or Cate goría C M ódulo de me didore s .
El rango de la cantidad de corriente eléctrica que atravesará cada módulo de medidores
esta en el rango de 601 a 1200 amps.
De la tabla encontramos que la impedancia del punto de conexión es de Z = 0.63 O y el
E
voltaje máximo es de 100 KV, utilizando la ley de ohm I ? ?? ??
?Z ?
Se obtiene un valor de I = 159 KA.
Pero para encontrar un valor mas exacto es necesario utilizar las tablas # 4.3, 4.4, 4.5, 4.6,
4.7, 4.8. Que nos brindan una corrección del valor del supresor mas adecuada según el
valor de exposición del inmueble a varias variables tabuladas por el fabricante del equipo.
Tipo de actividad: 100
Localización: 25
Distancias a fuentes de generación eléctrica: 75
Cercanía a otras cargas significativas: 75
Del estudio anterior se logra determinar que el nivel de exposición es: 275 (Mediana-Alta
exposición). Este valor nos permite realizar el reajuste del valor del TVSS en KA, con un
nuevo valor de E = 100 KV y Z = 0.312 O, dándonos un valor de I = 320 KA.
El valor del supresor a utilizar es de 300 KA debido a que es necesario utilizar un valor
estándar de fabricación próximo al rango determinado.
66
4.4.5 Supre s or Cate goría B Sub-Table ros de Eme rge ncia.
El rango de la cantidad de corriente eléctrica que atravesará cada módulo de medidores
esta en el rango de 126 a 225 amps.
De la tabla encontramos que la impedancia del punto de conexión es de Z = 0.0923 O y el
E
voltaje máximo es de 6 KV, utilizando la ley de ohm I ? ?? ??
?Z ?
Se obtiene un valor de I = 65 KA.
Pero para encontrar un valor mas exacto es necesario utilizar las tablas # 4.3, 4.4, 4.5, 4.6,
4.7, 4.8. Que nos brindan una corrección del valor del supresor mas adecuada según el
valor de exposición del inmueble a varias variables tabuladas por el fabricante del equipo.
Tipo de actividad: 100
Localización: 25
Distancias a fuentes de generación eléctrica: 75
Cercanía a otras cargas significativas: 75
Del estudio anterior se logra determinar que el nivel de exposición es: 275 (Mediana-Alta
exposición). Este valor nos permite realizar el reajuste del valor del TVSS en KA, con un
nuevo valor de E = 6 KV y Z = 0.0461 O, dándonos un valor de I = 130 KA.
El valor del supresor a utilizar es de 125 KA debido a que es necesario utilizar un valor
estándar de fabricación próximo al rango determinado.
67
4.5 SISTEMA DE PARARRAYOS
El sistema de protección contra descargas atmosférica se escogió del tipo con dispositivo
de cebado (ionizante), esto por recomendación de los distintos distribuidores de dichos
equipos en el país.
4.5.1 Funcionamie nto
Carga del dispositivo de ionización por intermedio de electrodos inferiores que utilizan
la energía eléctrica ambiental(la cual alcanza varios miles de voltios/metros durante las
tormentas), esto convierte al dispositivo pararrayos en un sistema autónomo que no
necesita ninguna fuente de energía exterior.
Control del fenómeno de ionización gracias a un dispositivo que detecta la aparición de
un trazador descendente: el campo eléctrico local sufre un aumento brusco cuando la
descarga es inminente, estos dispositivos detectan la evolución de este campo. Por lo que
el mismo se convierte en un dispositivo de cebado capacitado para reaccionar ante la
aparición de un trazador descendente.
Cebado precoz del trazador ascendente gracias al fenómeno de ionización por chispas
entre los electrodos superiores y la punta central. La anticipación del trazador ascendente
con respecto a cualquier otra aspereza dentro de la zona protegida permite al dispositivo
de constituirse en el punto de impacto privilegiado de un rayo.
68
4.5.2 Radios de prote cción
La norma francesa NFC 17-102 requiere que los Pararrayos con Dispositivo de Cebado
sean puestos a prueba en laboratorios de alta tensión con el objetivo de determinar el
avance en el tiempo de cebado del pararrayos con respecto a una punta simple. Este
valor, llamado Dt, corresponde al valor medio calculado sobre la base de 100 descargas
en laboratorio y luego de la aplicación de un margen de seguridad del 35%. El valor Dt es
utilizado en el cálculo del radio de protección de cada pararrayos según la formula
normalizada. La mayor parte de los dispositivos han sido sometidos a diferentes pruebas
de laboratorios que han puesto en evidencia el cebado precoz de los dispositivos con
respecto a una punta inerte y además permitieron medir el valor medio Dt característico
de cada modelo.
4.5.3 Ins talación
La instalación de los dispositivos está regida por la norma francesa NFC 17 –102 y sigue
reglas simples adaptadas a todo tipo de estructuras:
??
La punta debe estar situada a más de 2 metros arriba de la estructura
protegida.
??
A menos de 28 metros de altura es necesario solo una bajada (bajo
condición de que la proyección horizontal del conductor sea inferior a su
proyección vertical)
??
El valor de la resistencia de la toma de tierra debe ser inferior a 10O
69
4.5.4 Zona de prote cción
El radio de protección Rp de un pararrayos es calculado según la fórmula de la norma NF
C 17 – 102:
Rp =
h ?2 ? D ? h ? ? ? L ? ?2 ? D ? ? L ?
Este depende de varios parámetros:
?? El avance en tiempo de cebado ? T del modelo elegido permite determinar el valor
?L (m) = V(m / µs) . ? T(µs)
?? D = 20, 45 o 60 según el nivel de protección I, II o III requerido para cada
proyecto y evaluado de acuerdo a la guía de evaluación del riesgo de impacto de
rayo (NF C 17 –102)
?? La altura real del pararrayos por encima de la superficie a proteger : h
Por petición del cliente se calculo el radio de protección del pararrayos en el nivel I, esto
debido a que el edificio en su azotea contará con varias antenas parabólicas de
transmisión y recepción de datos por satélite, como también antenas para la señal de
televisión, y se desea la máxima protección para el equipo, tanto ubicado en la azotea,
como el interconectado a las antenas en los cuartos de servidores de los clientes. La
azotea cuenta con una plataforma diseña para el montaje de los equipos y antenas, a un
nivel inferior de la cumbrera del techo del edificio, esto es ventajoso ya que permite el
uso de un poste para el montaje del pararrayos de una altura de 6 mts.
El nivel reforzado según datos del fabricante cuenta con una D = 20, como también el
fabricante nos brinda el dato, que para uso general es permitido utilizar el valor de :
?m?
V ?? ?? ? 10 6 , el fabricante especifica que el valor de ? T del pararrayos seleccionado es
? ?s ?
de 50 µs
Por lo que las variables quedan de la siguiente manera:
h=6
? L = 50
D = 20
70
Esto nos da un valor de 58 mts para el radio de protección del pararrayos, como el
edificio posee una dimensión de 32 mts de frente, 28 mts de profundidad y 27 mts de
altura, se obtiene una apropiada protección contra las descargas atmosféricas y es
necesario la utilización de solo un bajante según normas del fabricante en cable calibre #
2/0 (especial para pararrayos).
La malla de tierra diseña para este sistema, con un valor de diseño de 5O, valor elegido
teóricamente por el diseñador queda de la siguiente configuración delta cerrada, detalle
del diseño se puede observar en el capitulo de mallas de tierra.
4.6 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA
El sistema de puesta a tierra se divide en dos, el sistema de los transformadores de
alimentación del edificio y el sistema de pararrayos. Para el calculo de la configuración y
cantidad de electrodos del sistema de puesta a tierra del edificio se utilizo un método
bastante sencillo denominado, Método de electrodo único utilizando una esquema de
nomograma y para la configuración de la puesta a tierra del sistema de pararrayos se
siguió la recomendación del proveedor. Para poder realizar este sencillo diseño fue
necesario realizar una medición de la resistencia en ohmios de la tierra, en el lugar donde
se planea enterrar los electrodos, de este estudio se toma el valor R= 120 O*m que es
necesario utilizar en el esquema. A continuación se describen esquemático que permite
realizar el diseño:
71
4.6.1 Sis te ma de pue s ta a tie rra de trans formadore s
Se requiere obtener una malla cuya resistencia sea inferior a los 8 ohmios mínimo, en una
zona donde las pruebas de resistividad del terrero se obtuvieron en promedio de 110
O*m, utilizando varillas de 5/8” de diámetro y 3 mts de longitud. De la grafica # 1 Anexo
3 se tiene que:
R: valor de resistencia del sistema de tierra deseado.
T: valor promedio de resistividad del terreno obtenido.
L: longitude de varilla de tierra utilizar
A: diámetro del la varrilla de cobre (varrilla cooperweld).
Te la grafica se observa que el valor de L encontrado es de 14.3 mts, en este método para
encontrar la cantidad de varrillas a utilizar se encuentra, dividiendo el valor de L entre el
largo de varrilla seleccionado; para este caso se utilizaran varrillas de 3 mts de largo por
lo que la cantidad aproximada de varrillas es de 5.
4.6.2 Sis te ma de pue s ta de tie rra pararrayos
Se requiere obtener una malla cuya resistencia sea inferior a los 10 ohmios, en una zona
donde las pruebas de resistividad del terrero se obtuvieron en promedio de 110 O*m,
utilizando varillas de 5/8” de diámetro. Para este caso se montara una malla de tierra en
delta, constituida por tres varrillas de 3 mts de longitud n cada esquina del triangulo, esta
configuración se obtuvo luego de analizar las recomendaciones dadas por el proveedor
del sistema pararrayos, es importante mencionar que este sistema de aterrizaje se debe
unir física y solidamente con el sistema de aterrizaje del edificio.
72
5 C A P I T U L O 5 . R E S U M E N T O TA L D E C A R G A S D E L S I S T E M A
PROPU ES TO
5.1 TOTAL DE CARGA ELÉCTRICA DEL SISTEMA NORMAL
La capacidad eléctrica del sistema Normal del edificio será determinado con las cargas
que no requieran permanecer en funcionamiento en los momentos que se realice un corto
del fluido eléctrico por parte de la empresa encargada de suministrar dicha energía. La
decisión de escogencia fue tomada luego de varias reuniones con los encargados del
proyecto por parte del cliente. Las salidas eléctricas de este sistema serán iluminación
general, con excepción de las áreas comunes, tomacorrientes de uso general, salidas
especiales. Por conveniencia estas cargas son las mismas que se encontraban diseñadas
en los planos originales del edificio, esto permite ahorrar tiempo de diseño como también
ahorro en costo de mano de obra y materiales, puesto que el cliente logro negociar que el
edificio se lo entregarán con estas salidas incluidas dentro del costo de la compra .
5.1.1 Sis te ma de iluminación
a. El sistema de iluminación normal de las oficinas esta constituido por 24
luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8, la potencia consumida por cada
luminaria es de 96 Watts aproximadamente, asi que la capacidad total consumida
por el sistema de la iluminación en normal es de 2304 Watts por piso.
73
5.1.2 Sis te ma de tomacorrie nte s y s alidas e s pe ciale s
La capacidad eléctrica consumida por este sector del sistema se tomo de los planos
originales del edificio se encuentran distribuidos de la siguiente manera:
a. Los tomacorrientes serán dobles polarizados, en cada piso se encuentran 17,
distribuidos a lo largo de las paredes y las columnas. Se consideran 100 Watts
para cada salida, esto nos da un total de P = 1700 Watts.
b. Se contará con dos salidas para secador de manos en cada uno de los pisos, con
una capacidad de P = 1500 Watts c/u, dándonos un total e P = 3000 Watts, por
piso.
c. Se contará con una salida para tanque de agua caliente en cada uno de los pisos,
con una capacidad de P = 11000 Watts, por piso.
Estas cargas son aproximadamente las necesarias, en el sistema de uso general, en
uno de los pisos del Call Center. La suma de la capacidad requerida es de P = 18004
Watts.
5.2 TOTAL DE CARGA ELÉCTRICA DEL SISTEMA DE EMERGENCIA
La capacidad eléctrica del sistema de emergencia del edificio será determinado por las
cargas que requieran permanecer en funcionamiento en los momentos que se realice un
corto del fluido eléctrico por parte de la empresa encargada de suministrar dicha energía,
para poder obtener esta aplicación dichas cargas deben estar incorporadas en el sistema
conectado a los Generadores de Emergencia (Grupos Electrógenos). La decisión de
escogencia fue tomada luego de varias reuniones con los encargados del proyecto por
parte del cliente. Las salidas eléctricas de este sistema serán iluminación general,
iluminación de las áreas comunes, tomacorrientes de uso general, salidas especiales.
74
5.2.1 Sis te ma de iluminación
Zona de oficinas:
a. El sistema de iluminación de emergencia de las oficinas esta constituido por 24
luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8, la potencia consumida por cada
luminaria es de 96 Watts, asi que la capacidad total consumida por la iluminación
es de 2304 Watts por piso.
b. El sistema de iluminación de emergencia del área de baños esta constituido por 2
luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8 y 6 lamparas incandecentes del
tipo housing, la potencia consumida por cada luminaria fluorecente es de 64
Watts y por lampara incadecente es de 50 Watts, asi que la capacidad total
consumida por la iluminación es de 428 Watts por piso.
5.2.2 Sis te ma de tomacorrie nte s y s alidas e s pe ciale s
La capacidad eléctrica consumida por este sector del sistema se tomo de los planos
originales del edificio se encuentran distribuidos de la siguiente manera:
a. Los tomacorrientes serán dobles polarizados, en cada piso se encuentran 17,
distribuidos a lo largo de las paredes y las columnas. Se consideran 100 Watts
para cada salida, esto nos da un total de P = 1700 Watts. Estos se encuentran
distribuidos en cada uno de los pisos.
75
5.2.3 Sis te ma de aire acondicionado cuarto de control
a) El equipo de aire acondicionado destinado a instalar en el cuarto de control, de
cada uno de los pisos del edificio es de aproximadamente P = 2500 Watts.
b) Los equipos de aire acondicionado destinado a instalar, en el cuarto de control
principal de centro de telecomunicaciones del edificio es de aproximadamente
P = 5000 Watts.
5.2.4 Sis te ma de cargas críticas
Los equipos de sistemas ininterrumpidos quedan de la siguiente manera:
??
La capacidad del equipo UPS a instalar en el piso de telecomunicaciones
sera de 40 KVA, con una capacidad de expansion de hasta 60 KVA en
potencia y redundancia.
??
La capacidad del equipo UPS a instalar en el piso de los Call Center sera
de 40 KVA, este no contempla la capacidad de extansion debido a que no
se posee espacio fisico para superar el montaje de mas extaciones de
computo de las mencionadas en el simulador. Aunque el equipo cuenta
con la posibilidad del backup en redundancia, las caracteristicas de este lo
convierte en un sistema mas economico que el primero.
La carga aproximadamente requerida, en el sistema de emergencia general, en uno de
los pisos del Call Center es de P = 53730 Watts.
La carga aproximadamente requerida, en el sistema de emergencia general, en el piso
destinado a albergar el cuarto de telecomunicaciones principal del edificio es de P =
62869 Watts.
76
5.2.5 Sis te ma de áre as comune s :
El sistema de iluminación de las áreas comunes se tomará del diseño original del edificio,
excluyendo el sistema de iluminación del área de parqueo, esto se negocio con el cliente
debido a que la mayor parte de este sistema ya tenía iniciada su construcción y por
conveniencia económica y rapidez no se desea remodelar los trabajos ya iniciados y
contratados. Las áreas físicas que comprenden las zonas comunes son: área de parqueo,
gradas principales, vestíbulo, gradas de emergencia y la zona de montaje de equipos de
A/A.
a) El sistema de iluminación de emergencia del área de parqueos esta constituido por
30 luminarias del tipo fluorescentes tecnología T8, la potencia consumida por
cada luminaria es de 64 Watts, asi que la capacidad total consumida por la
iluminación es de 1920 Watts por piso.
b) Las gradas principales: estas contienen 16 luminarias incandescentes, para efecto
de cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da una
carga total de 1600 Watts.
c) Los vestíbulos: estos contienen 30 luminarias incandescentes, para efecto de
cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da una carga
total de 3000 Watts.
d) Las gradas de emergencia: estas contienen 16 luminarias incandescentes, para
efecto de cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da
una carga total de 1600 Watts.
e) Zonas de montaje de A/A: estas contienen 16 luminarias incandescentes, para
efecto de cálculo se destinará una capacidad de 100 Watts por lámpara. Esto da
una carga total de 1600 Watts.
f) Zona de calles y rampa de parqueos: la capacidad fue definida en 3895 Watts
totales para dichas cargas.
g) Fachada de edificio: la capacidad fue definida en 2000 Watts totales para dichas
cargas.
77
h) La capacidad definida para los tomacorrientes dobles polarizados, distribuidos en
las zonas de uso común es de P = 4650 Watts totales.
i) El edificio contará con dos ascensores para 8 personas, con una capacidad de P =
12000 Watts c/u, dándonos un total e P = 24000 Watts en total.
j) El edificio contará con dos bombas de 5 HP para uso del sistema de aguas, con
una capacidad de P = 3750 Watts c/u, dándonos un total e P = 7500 Watts en
total.
k) El edificio contará con dos bombas de 1 HP para uso del sistema de aguas, con
una capacidad de P = 750 Watts c/u, dándonos un total de P = 1500 Watts en
total.
l) La capacidad del motor para el portón principal es de P = 750 Watts totales.
La carga aproximadamente requerida, en el sistema de emergencia de áreas comunes es
de P = 54015 Watts.
5.3 TOTAL
DE
CARGA
ELÉCTRICA
DEL
SISTEMA
DE
AIRE
ACONDICIONADO.
La carga total del sistema de A/A a instalar en cada uno de los pisos del Call Center del
edificio, se encuentra sumando la capacidad de los 5 equipos a instalar, asi que la
capacidad requerida aproximadamente es de P = 48750
5.4 RESUMEN DE CARGAS DEL EDIFICIO
Primeramente considero muy importante explicar, que para este caso en particular, se va
a considerar que la carga total demandada será igual a la carga total instalada, esto debido
a que el cliente lo solicito expresamente, ya que se analizo el hecho que tres días de la
semana, no solamente se trabajara las 24 horas, como es habitual, sino que a su vez es
necesario contar con el total del personal disponible si es necesario.
78
Esto significa que para tranquilidad del cliente, se considerara dejar de lado cualquier
inconveniente, por falta de capacidad eléctrica al edificio. Por lo tanto la capacidad
aproximada que demandará el edificio se detalla de la siguiente manera:
Tabla 5-1. Resumen total de cargas del sistema propuesto
Descripcion
Carga electrica del piso # 1
Carga electrica del piso # 2
Carga electrica del piso # 3
Carga electrica del piso # 4
Carga electrica del piso # 5
Carga electrica del piso # 6
Carga electrica areas comunes
Cargas totales
Uso General
Potencia (W)
18004
18004
18004
18004
18004
18004
108024
Emergencia
Potencia (W)
53730
53730
53730
53730
62869
53730
54015
385534
Aire Acondicionado
Potencia (W)
48750
48750
48750
48750
48750
48750
292500
Total
Potencia (W)
120484
120484
120484
120484
129623
120484
54015
786058
Del resumen anterior de cargas, es posible determinar la capacidad del transformador
necesario para proveer, la energía eléctrica del edificio. Como incialmente estaba
establecido dentro de las clausulas originales del contrato de compra del edificio el
montaje e instalación de un transformador de pedestal trifásico de 500 KVA, luego de
analizar la capacidad requerida y el equipo anterior se llega a la conclusión de que es
necesario utilizar el transformador adquirido y alcanzar la potencia necesaria, asi que se
concluye instalar un transformador trifásico de 500 KVA adicional, brindándose de esta
manera una mejor distribución de las cargas y una capacidad de crecimiento del 15%
adicional.
79
5.5 EQUIPOS A INSTALAR
Para determinar los equipos a instalar, en el edificio que cumplan con los requerimientos
mínimos, es necesario encontrar el valor de la corriente en amperios que requiere cada
uno de los sistemas de cada piso. La corriente se obtiene de la siguiente formula
P?
3 ? V L ? I despejando se obtiene I ?
P
3 ? VL
En el sistema de Uso General se consumirá 50 amperios por fase.
En el sistema de Emergencia (Call Center) se consumirá 150 amperio por fase.
En el sistema de Emergencia
(Piso de Telecomunicaciones) se consumirá 175 amperio
por fase.
En el sistema de Aire Acondicionado se consumirá 135 amperio por fase.
Es necesario también estimar la corriente capaz de brindar el secundario del
transformador, se obtiene empleando la misma formula anterior, por lo que se encuentra
que la corriente capaz de brindar l transformador de pedestal es de 1387 amperios.
5.5.1 Inte rruptor Principal de Entrada
El interruptor principal a instalar a la entrada del edificio, recibiendo la acometida del
secundario del transformador, será del tipo Tie Breaker dicho equipo posee la
característica de recibir dos alimentaciones eléctricas por separado y a la salida del el
puede ya sea dar las alimentaciones de cada sistema de alimentación por separado o
unificar las dos salidas a ya sea cualquiera de las entradas independientemente.
80
5.5.2 M ódulo de M e didore s
Para efectuar una adecuada medición del consumo energético de cada uno de los
sistemas, es necesario realizar la medición por separado de cada piso y cada sistema
eléctrico. Al tener dos alimentaciones separadas, es necesario realizar el montaje de dos
módulos de medición, con un barraje de 1600 amperios y 6 secciones de medición con
espacio para 4 previstas cada uno, para poder separar cada sistema eléctrico se requieren
montar 19 contadores, por lo que se obtiene una cantidad de 5 previstas libres a futuro.
Para los sistemas de uso común se utilizará una protección de 125 amperios y para los
sistemas de emergencia y aire acondicionado se utilizarán protecciones de 200 amperios,
estos valores son rangos estandarizados por los fabricantes de estos equipos y es
necesario amoldarlos a las necesidades de cada diseño.
5.5.3 Trans fe re ncias Automáticas
Estos equipos se utilizan para realizar el cambio del suministro de energía eléctrica, en
los sistemas protegidos con respaldo de un Generador de Emergencia. Para este caso es
necesario el montaje e instalación de 7 transferencias automáticas con capacidad de 200
amperios cada una.
5.5.4 Ge ne rador de Eme rge ncia
Es el equipo destinado a funcionar y brindar energía eléctrica a las cargas conectadas a el,
en los momentos de ausencia de flujo eléctrico por parte de la empresa suplidora. Para
este caso en particular el grupo electrógeno debe poseer las características siguientes:
insonoro ( con cobertor que reduzca a cantidad de decibeles de ruido generado), cobertor
intemperie para que proteja al equipo de las inclemencias del tiempo, mufla que permita
el escape de gases lejos del sector de oficinas, arranque automático controlador digital
que permita la variación de los rangos de las variables del generador (voltaje, frecuencia)
de manera exacta.
81
La capacidad del grupo electrógeno se obtiene de la tabla rsumen de carga del edificio,
dela cual se aprecia que se requieren aproximadamente 390 kW para llevar la carga de
emergencia, por lo que al analizar las capacidades de los equipos que se encuentran en el
mercado nacional se determino instalar un equipo de 500 KW.
5.5.5 Table ro Principal de Eme rge ncia
Este tablero debe distribuir la corriente eléctrica a cada una de las transferencias
automáticas, por lo que debe poseer un interruptor principal de 1600 amperios y siete
ramales de 200 amperios cada uno para alimentar las transferencias automáticas.
5.5.6 Table ros de Dis tribución
Los tableros se diseñaron acorde a los estanderes que se encuentran en el mercado
nacional, de una manera que cumplan con las necesidades del diseño del edificio.
a. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero de uso general de 125
amps con 20 espacios.
b. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero de aire acondicionado
de 200 amps con 30 espacios.
c. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero de emergencia 200
amps con 20 espacios.
d. Cada piso de Call Center del edificio contará con un tablero para el sistema UPS
de 200 amps con 42 espacios.
e. Para las áreas comunes se contará con dos tableros: uno de denominado S1 de 225
amps con 20 espacios y el otro denominado S2 de 125 amps con 30 espacios.
82
5.6 CALIBRE DE ACOMETIDAS ELÉCTRICAS
El calculo del calibre de las acometidas eléctricas necesarias para cada uno de los
sistemas se realizo utilizando las tablas recopiladas por la empresa Conducen que
cumplen con la tabla 310-16 del artículo 310 del código eléctrico internacional.
??La acometida del secundario del transformador queda de la siguiente manera:
5x3x#400 MCM para las fases, 5x1x#400 MCM para el neutro y 5x1x#4/0 para la
tierra.
??La acometida para los pisos de oficinas quedan de la siguiente manera:
1. Sistema de uso general 1x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para el neutro
y 1x1x#4 AWG para la tierra.
2. Sistema de emergencia 1x3x#3/0 AWG para las fases, 1x1x#3/0 AWG para el
neutro y 1x1x#1/0 AWG para la tierra.
3. Sistema de aire acondicionado 1x3x#2/0 AWG para las fases, 1x1x#2/0 AWG
para el neutro y 1x1x#2 AWG para la tierra.
??La acometida para el área común queda de la siguiente manera:
1. Tablero S1 1x3x#2/0 AWG para las fases, 1x1x#2/0 AWG para el neutro
y 1x1x#4 AWG para la tierra.
2. Tablero S2 1x3x#2 AWG para las fases, 1x1x#2 AWG para el neutro y
1x1x#4 AWG para la tierra.
83
6 CAPÍ TU LO 6 . CON CLU S I ON ES
?? La presente investigación demuestra que el diseño original eléctrico del Edificio
La Colmena, no cumplía, con las expectativas necesarias, para albergar una
empresa de servicios de apuesta electrónicas.
?? Los equipos seleccionados originalmente para brindar y distribuir la energía
eléctrica al edificio (transformadores, módulo de medidores, transferencias
automáticas, etc), no son los indicados para la aplicación eléctrica que va a
demandar el edificio.
?? El diseño que se plantea en esta investigación permite, brindar una adecuada
alimentación eléctrica por medio de la instalación de dos transformadores y una
adecuada distribución de la electricidad a los diferentes sistemas de carga del
edificio. Como también cumple con el objetivo de integrar, los conceptos
correctos del diseño original, al rediseño propuesto.
?? El sistema que se adquiere como resultado de la presente investigación, permite
una adecuada administración de los consumos energéticos, en cada uno de los
pisos del edificio.
?? Los equipos seleccionados en este rediseño, tales como el Tie Breaker, el módulo
de medidores, grupo electrógeno y las transferencias automáticas, aseguran un
efectivo suministro de la energía eléctrica a las cargas criticas del edificio.
?? El sistema plantea permite una adecuada protección a la integridad de las personas
y equipos de telecomunicaciones, tanto contra fenómenos eléctricos presentes en
la red, como a fenómenos climatológicos.
?? Las expectativas de crecimiento a futuro, esperadas por el cliente, se cumplen, al
analizar la capacidad de ampliación que permite los equipos seleccionados.
84
7 CAPÍ TU LO 7 . RECOM EN DACI ON ES
?? Es necesario el montaje y conexión de un transformador de pedestal adicional de
500 KVA, con características similares al del diseño original, para que de esta
manera se pueda suplir la energía eléctrica necesaria, para el buen funcionamiento
del edifico, como también que nos permita de esta manera al contar con dos
equipos, poder realizar reparaciones o mantenimientos al transformador sin
necesidad, de desconectar por completo a todo el edificio.
?? Es importante realizar la instalación de un interruptor principal denominado Tie
Breaker,
el
cual
permite
integrar
dos
entradas
eléctricas
de
fuentes
independientes, ya sea de forma individual a las cargas instaladas, como a su vez
la unificación de una de las entradas a ambas de las salidas. Permitiéndose de esta
manera poder mantener la carga critica del edificio, en funcionamiento constante,
en caso de avería de uno de los transformadores de Potencia.
?? Se recomienda la instalación de un adecuado Generador de Emergencia, que supla
la necesidad energética de las cargas criticas del edifico, con su respectivo tablero
de distribución principal, que permite una adecuada administración de corriente, a
las siete transferencias automáticas recomendadas, en el resultado de este trabajo.
?? Es importante para el cliente, la instalación de un adecuado modulo de medición
que permita, la administración de los distintos sistema eléctricos del edificio,
como a la vez, que permita una fácil y eficiente búsqueda de averías, en el sistema
encargado de distribuir la energía por parte de la empresa suplidora de la misma
en este caso la C.N.F.L.
?? Luego de evaluar la posibilidad de un accidente a una de las personas ocupantes
del edifico o a los equipos mismos instalados, ya sea por parte de fenómenos
eléctricos a atmosféricos, es necesario realizar el montaje de un sistema de
pararrayos, supresores de transientes adecuados, para la protección del edificio.
?? Se recomienda la instalación de los equipos encargados de suplir la energía
eléctrica al edifico tales como: transformadores y UPS, con una adecuada
capacidad de crecimiento, debido a que la experiencia del diseñador le ha
85
demostrado, que el crecimiento en personal y equipo de las empresas de apuesta
electrónicas, es prácticamente anual y es deseado por parte del cliente contar con
una infraestructura física y técnica que le permita, permanecer en dicho edificio,
por los años que considere necesario.
?? Se recomienda al cliente la integración del diseño de áreas comunes, al rediseño
del edificio, ya que este, contenía un avance considerable y este no afecta el
funcionamiento de las cargas críticas a proteger, convirtiéndose esto en un ahorro
directo, en la adecuada construcción del sistema eléctrico del edifico.
86
8 CAPÍ TU LO 8 . BI BLI OGRAFÍ A
Departamento de Ingeniería Comercial Sylvania. Boletín Ingeniería Comercial 2-80:
Cálculo de Proyectos de Iluminación. México.
Díaz García, Ing. Jose Alberto. Curso: Diseño de Iluminación. Instituto Tecnológico de
Costa Rica, Escuela de Ingeniería Electrónica, Noviembre, 2004.
Hubbell Lighting, Outdor/Industrial: Product Selection Guide: Floodlighting and area
lighting, Sports lighting, Industrial and environmental lighting. Printed in USA, Inc 2002.
Monastel Ramos, A. y Rojas Prado, O. Guía para la especificación y dimensionamiento
de Sistemas de Potencia Ininterrumpida (UPS) y análisis y soluciones a la problemática
de la calidad de la energía eléctrica para equipos electrónicos sensibles. Universidad de
Costa Rica, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería. Enero 2000.
Eléctrica
87
9 AN EX OS
ANEXO 1. TABLAS PARA DISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN, POR EL
MÉTODO DE CAV IDAD ZONAL.
ANEXO 2. TABLAS DEL FABRICANTE SISTEMA DE ILUMINACIÓN.
ANEXO 3. SISTEMA DE PARARRAYOS.
ANEXO 4. DIAGRAMA DE EQUIPOS SISTEMA DE CARGAS CRITICAS.
ANEXO 5. DIAGRAMA UNIFILAR DEFINITIVO.
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ANEXO 1. TABLAS PARA DISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN, POR EL
MÉTODO DE CAV IDAD ZONAL.
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v
vi
ANEXO 2. TABLAS DEL FABRICANTE SISTEMA DE ILUMINACIÓN.
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ANEXO 3. SISTEMA DE PARARRAYOS.
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ANEXO 4. DIAGRAMA DE EQUIPOS SISTEMA DE CARGAS CRITICAS.
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ANEXO 5. DIAGRAMA UNIFILAR DEFINITIVO.
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