Instalación eléctrica de una industria de mecanizados

- 1 - CALCULOS Calculos.....................................................................................................1 Capítulo 1: Iluminación ........................................................................ 3 1.1. Cálculo del nivel de iluminación .....................................................3 1.2. Cálculo del valor límite de eficiencia energética de la iluminación.....10 1.3. Altura de las luminarias..............................................................11 Capítulo 2: Instalación eléctrica......................................................... 12 2.1. Centro de transformación ...........................................................12 2.1.1. Protecciones del centro de transformación ..............................12 2.1.2. Puesta a tierra del centro de transformación ...........................15 2.1.3. Ventilación del centro de transformación ................................18 2.2. Cálculo de secciones ..................................................................19 2.2.1. Línea general de alimentación...............................................20 2.2.2. Instalaciones interiores ........................................................21 2.3. Tubos, canales y bandejas..........................................................32 2.4. Protecciones de los circuitos........................................................36 2.5. Puesta a tierra de la instalación eléctrica ......................................43 Capítulo 3: Instalación fototérmica .................................................... 45 3.1. Colector solar............................................................................45 3.2. Orientación y inclinación.............................................................52 3.3. Pérdidas por sombra..................................................................53 3.4. Acumulador ..............................................................................55 3.5. Tuberías...................................................................................56 3.6. Bomba hidráulica.......................................................................57 3.7. Estructura del colector solar........................................................57 Información adicional................................................................................60 Capítulo 4: ANEXOS............................................................................ 60 4.1. Iluminación...............................................................................60 4.2. Instalación eléctrica ...................................................................70 4.3. Instalación fototérmica...............................................................90 4.4. Anteproyecto ............................................................................94 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 2 - Este volumen establece todos los cálculos para el proyecto de la instalación de la nave de mecanizados. La memoria reúne las características de la instalación con los equipos instalados y la normativa a cumplir, en cambio, en este volumen se justifican los equipos o materiales de la instalación. Es posible que se aplique alguna normativa o teoría no especificada en la memoria, ya que no es necesario, y en cambio a nivel de cálculos es importante citar alguna norma que influye en la norma aplicada. También esta el apartado de información adicional, donde se recogen los catálogos de los aparatos a instalar e información general. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 3 - CAPÍTULO 1: ILUMINACIÓN En este capítulo se explica el criterio empleado para realizar el proyecto. Consta de dos apartados, el primero es el cálculo del nivel de iluminación, ya que en el Real Decreto 489/1997 Anexo IV.3 se comenta que los locales o zonas han de tener un nivel de iluminación mínimo. Y el segundo, es el cálculo del valor límite de eficiencia energética de las luminarias instaladas en cada zona, que viene guiado por el Código Técnico de la Edificación. 1.1. Cálculo del nivel de iluminación Para el cálculo del nivel de iluminación hay dos métodos teóricos. El primero es más general calcula el promedio de lúmenes por área dependiendo de cual sea la iluminación media de la zona y del tipo de luminarias que se instalen. Y para el segundo, se necesita un apoyo de un programa ya que calcula los lux de la zona punto por punto. El primer método se llama “Método de los Lúmenes”, es de fácil aplicación, genérico y se suele aplicar en áreas grandes, donde la iluminación es uniforme. El método proporciona los lúmenes necesarios para la iluminación media de la zona a calcular, y a partir de ahí, se busca el número de luminarias necesarias para la zona: Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 4 - o bien; Ecuación 1 . Flujo total emitido por las luminarias Donde: Φ : Flujo total emitido por las luminarias (lm) E: Iluminación media dependiendo de la zona (lux) S: Superficie de la zona (m 2 ) η : Factor de utilización de la zona. L η : Rendimiento de la luminaria. (Si se conoce) : δ Factor de depreciación El primer parámetro a tratar es el factor de utilización de la zona que mide la relación entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo y el flujo luminoso emitido por las luminarias. Este factor se obtiene de los datos del fabricante, dependiendo de la luminaria, pero para ello también se requiere un cierto análisis. Este factor depende de: • La distribución luminosa de la luminaria • El rendimiento de la luminaria • Las reflectancias del techo, paredes y piso. • El índice del local (K) • La disposición de las luminarias. Los dos factores que afectan más son las reflexiones de las paredes, techo, materiales… y el índice del local. Para el cálculo del factor de reflexión hay varias tablas tabuladas, también se puede optar a los fabricantes del producto (pinturas, textura hormigón, materiales utilizados). δη x ExS =Φ δηη xx SxE L =Φ Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 5 - Una de las tablas genéricas es la que se presenta a continuación: Tabla 1 . Factor de reflexión Superficie Color Factor de reflexión ( ρ ) Blanco 0.7 Claro 0.5 Techo Medio 0.3 Claro 0.5 Medio 0.3 Pared Oscuro 0.1 Claro 0.3 Piso Oscuro 0.1 Aunque también se puede utilizar la reflexión de los colores y los materiales en la siguiente tabla (también genérica). Tabla 2 . Factor de reflexión Color Factor de reflexión ( ρ ) Materiales Factor de reflexión ( ρ ) Blanco 0.7 - 0.85 Mortero 0.30 – 0.55 Amarillo 0.50 – 0.75 Hormigón 0.25 – 0.50 Azul 0.40 – 0.55 Ladrillo 0.15 – 0.40 Verde 0.45 – 0.65 Mármol Blanco 0.60 – 0.70 Rojo 0.30 – 0.50 Granito 0.15 – 0.25 Marrón 0.30 – 0.40 Madera 0.25 – 0.50 Gris Oscuro 0.10 – 0.20 Espejos 0.80 – 0.90 Negro 0.03 – 0.07 Acero pulido 0.50 – 0.65 El índice del local es un factor que depende de las dimensiones de la zona y para hallar este índice se ha de utilizar una de las siguientes ecuaciones: Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 6 - • Si las luminarias que predominan en la zona son directas: Ecuación 2 . Índice del local para luminarias directas. • Si las luminarias que predominan en la zona son indirectas: Ecuación 3 . Índice del local para luminarias indirectas Donde: a: Ancho del local o zona (m). b: Largo del local o zona (m). h: Altura de la luminaria al plano de trabajo (m). h’: Altura entre el techo y el suelo (m). En la siguiente figura se puede observar con mayor claridad cada parámetro. Figura 1 . Imagen con los parámetros para el cálculo del índice del local. )(· · bah ba K+ = )(··2 ··3 ' bah ba K+ = Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 7 - También se ha de considerar que hay una altura mínima para las luminarias, estas se han de colocar como mínimo a dos tercios de la altura total (h’). Una vez obtenidos el factor de reflexión y el índice del local, mediante los datos aportados por el fabricante de luminarias, se obtiene el factor de utilización de las luminarias. Figura 2 . Ejemplo de tabla del factor de utilización de un fabricante de luminarias El segundo parámetro a tratar es el factor de depreciación que mide la relación entre el flujo luminoso emitido por la luminaria considerado para iniciar el proceso de mantenimiento. Las luminarias con el tiempo acumulan polvo y la cantidad de luz es menor y el rendimiento visual es más bajo. De ahí este factor, ja que dependiendo el mantenimiento de las luminarias, de su limpieza tiene un valor u otro. Estos valores vienen tabulados por la siguiente tabla: Tabla 3 . Factor de depreciación PERIODO DE MANTENIMIENTO AMBIENTE 2500 h 5000 h 7500 h Limpio 0.95 0.91 0.88 Normal 0.91 0.85 0.80 Sucio 0.80 0.68 0.57 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 8 - El segundo método es el método “punto por punto”, como su nombre indica se basa en calcular el nivel de iluminación en todos los puntos del área de la zona. Este es el método exacto para calcular la iluminación con precisión. A continuación se explica el proceso a seguir para este cálculo. Primeramente se escoge un punto ha calcular y se mira el nivel de iluminación en superficie horizontal (EH) o en superficie vertical (EV) dependiendo si el punto pertenece a la pared o al suelo. Ecuación 4 . Nivel de iluminación en superficie horizontal Ecuación 5. Nivel de iluminación en superficie vertical. Donde: I: Intensidad de flujo luminoso (cd) H: Altura del plano de trabajo a la lámpara (m) α : Angulo formado por el rayo de luz con la vertical que pasa por la luminaria. (º) Figura 3 . Esquema en plano horizontal. Figura 4. Esquema en plano vertical. 2 3 ·cos H I E H α = 2 2 ··cos H senI E V αα = - 9 - Para aplicar la formula se sabe la altura (H), altura a la que se encuentra la luminaria y el ángulo ( α ). El problema se tiene con la intensidad de flujo luminoso. Para el cálculo de la intensidad se ha de escoger una luminaria y tener presente la información del fabricante referente a la luminaria, la curva de distribución luminosa y el flujo luminoso (lúmenes). Con la información del fabricante ya se puede calcular la intensidad de flujo luminoso. Primero se ha de ver la intensidad de flujo luminoso que llega al punto, para ellos se utiliza la curva de distribución luminosa. Con el ángulo α (ángulo morado) se traza una línea desde el origen de luz hasta el perfil de la luminosidad de la luminaria (línea roja), y donde corte se traslada una línea radial hacia la vertical para ver el valor de intensidad de flujo luminoso (línea verde). Mirar la figura 3, que esta en la página siguiente. Figura 5 . Imagen de una curva de distribución luminosa El resultado es la intensidad de flujo luminoso (Igráfico) en unidades de candela/1 quilolumen. Para aplicar la formula de nivel iluminación en una superficie se ha de multiplicar la intensidad obtenida por el flujo luminoso de la luminaria. Ecuación 6 . Intensidad de flujo luminoso Ahora ya se podría obtener el nivel de iluminación en el punto elegido, y verificar que sea el correcto según la normativa y adecuado para la zona. klm II Gráfico 1 · φ = Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 16 - Ecuación 13. Tensión entre fase y neutro no puede ser superada. Aplicando la ley de Ohm, se forma la siguiente ecuación para formar un sistema de ecuaciones y resolver las incógnitas. Ecuación 14. Ley de Ohm. Del sistema de ecuaciones se obtiene que, el valor de la resistencia máxima de puesta a tierra es de 28,82 Ω, y la intensidad máxima de defecto es de 346,94 A. Para que la puesta a tierra cumpla su objetivo, que es la seguridad de las personas, la resistencia ha de ser inferior al valor calculado, para que en caso de algún defecto, se derive la intensidad a través de este circuito de puesta a tierra porque la resistencia es inferior y ofrece menos resistencia eléctrica que el circuito de defecto en contacto con la persona. Para calcular el valor de la resistencia real de puesta a tierra hay que estimar una puesta a tierra que cumpla ciertas condiciones. Se escoge una puesta a tierra en forma de cuadrado (4x4 m) con 4 picas, una en cada esquina, de 8 m cada pica, enterrada a una profundidad de 0,8 m. La sección del conductor desnudo enterrado será de 50mm 2 y el diámetro de las pica será de 14 mm. El código UNESA empleado para esta configuración de puesta a tierra sería 4040/8/48. Que si buscamos las características de las resistencias obtendremos los valores de la siguiente pagina. Tabla 8 . Resistencias para la configuración 40-40/8/48 ResistenciaKr (Ω/Ω·m) Tensión de pasoKp [V/(Ω·m)·A] Tensión de contacto exteriorKc [V/(Ω·m)·A] 0,054 0,0079 0,0203 tdbt RIU ·≤ 22 )(·3 ntn L d XRR V I++ = Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 17 - Ahora se procede al cálculo de la puesta a tierra y las tensiones de contacto: Ecuación 15. Tensiones de contacto-defecto de la puesta a tierra del CT. Donde: ' t R : Resistencia de puesta a tierra (Ω) ' d I : Intensidad de defecto (A) ' P V : Tensión de paso en el exterior (V) ' c V : Tensión de paso en el acceso (V) ' d V : Tensión de defecto (V) Nota. La “ρ” es la resistividad del terreno, 500 Ω·m según la tabla 4 de la ITC18, terraplenes cultivables poco fértil, y otros terraplenes. Ahora se procederá a comprobar que estos valores de tensiones de contacto estén dentro de lo permitido. Para calcular el valor máximo de tensión de contacto de paso en el exterior y en el acceso, se utilizan las siguientes ecuaciones: Ecuación 16. Valores máximos de tensiones de contacto. Donde: K: Es una constante dependiendo el tiempo de fallo n: Es una constante dependiendo el tiempo de fallo t: Es el tiempo de fallo del defecto ' ρ : Resistividad del pavimento (Hormigón ' ρ =3000 Ω·m) VIRV VIKcV VIKpV A XRR V I KrR dtd dc dP ntn L d t 9656358·27· 3630358·500·0203,0·· 1413358·500·0079,0·· 358 30)270(·3 25000 )(·3 27500·054,0· ''' '' '' 2222 ' ' ' === === === = ++ = ++ = Ω=== ρ ρ ρ ) 1000 ·3·3 1( ·10 ) 1000 ·5,1 1( ) 1000 ·6 1( ·10 ' ρρρ ρ + +=+= += nn n p t K Vcó t K Vc t K V Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 18 - Para la tensión de paso en el acceso se aplicará la segunda ecuación ya que el pavimentado el CT es diferente. El tiempo de fallo del defecto es la suma del tiempo de defecto más el tiempo que tarde en conectarse el equipo. Según la NTP el tiempo de defecto no ha de superar 0,6 s y se ha colocado un relé de reengache a los 0,6 s. Por tanto el tiempo de fallo de defecto es 1,2 s. Para ese tiempo de fallo según el MIE-RAT 13, los valores de la constantes serán K= 78,5 y n=0,18. Los resultados de la de la tensión máxima de contacto son, en el exterior 3039 V y en el acceso 8736 V. Para verificar estos valores han de cumplir estas ecuaciones: Ecuación 17. Comprobación de los valores de tensión de defecto. Ahora se puede afirmar que la instalación de puesta a tierra esta bien dimensionada. 2.1.3. Ventilación del centro de transformación La ventilación del centro de transformación, al ser natural se dimensionará las rejillas para refrigera el transformador. Para el dimensionado de la rejilla según la NTP-CT de Endesa, la superficie de la cumplir la siguiente ecuación: Ecuación 18. Ventilación del CT. Donde: P: Pérdidas del transformador (kW) S: Superfície de la rejilla (m 2 ) cc pp btd VV VV UV ≤ ≤ ≤ ' ' ' ( ) amáx TTHSP −Γ= ····24,0 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 19 - Γ: Coeficiente de forma de la rejilla (se toma 0,4) H: Distancia en altura entre centros geométricos de las rejillas de ventilación (m) T máx : Temperatura máxima admisible en el interior (ºC) T a : Temperatura media diaria en el exterior del CT (ºC) Según la Norma UNE 20101 la temperatura máxima para el interior del centro de transformación, con transformador de aceite, es de 60ºC. Según la NTP-CT la temperatura media se estima 30ºC, y las pérdidas del transformador 12,5 kW, para sobredimensionar la rejilla ya que mediante el catálogo del fabricante las pérdidas son de 6,65 kW. La distancia entre alturas entre centros geométricos es de 2 metros. Con estos datos se obtiene el valor mínimo de la rejilla de 0,73 m 2 , por tanto se ha escogido es 100x80 cm. 2.2. Cálculo de secciones En este apartado se calculan las secciones de los conductores de la instalación eléctrica y la normativa guía es la ITC-BT 19, ya que mediante la tabla 1, según la Norma UNE 20460-5-523 (2004), se obtiene los valores de intensidades máximas admisibles por conductor. En la siguiente tabla se expresan las formulas para obtener el los valores intensidades máximas y caídas de tensión en cada tramo. Tabla 9 . Ecuación para Intensidad máxima y caída de tensión. Monofásico Trifásico V P I= ϕ ·cos·3V P I= V S IL · ···200 δ ε = V S IL · ·cos···100·3 ϕδ ε = Los conductores de la instalación que la gran parte de su longitud discurra por la zona de producción se tendrán que dimensionar para una temperatura ambiente de 45ºC. En consecuencia, al realizar el cálculo de intensidad máxima admisible donde la norma UNE 20460-5-523 (2004) comenta en la ITC19 del REBT la Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 20 - relaciona entre secciones, tipos de conductor e intensidades máximas admisibles para conductores a temperatura ambiente de 40ºC se utilizará un factor corrector de temperatura. La temperatura es un factor que afecta a la resistencia del conductor, se ha demostrado que; Ecuación 19. Resistencia en función de la temperatura. Donde: R: Resistencia material (Ω) Ro: Resistencia del material a 20 ºC (Ω) α : Coeficiente material ( cu = 0.00393) ∆T: Variación de temperatura (ºC) Como la temperatura ambiente de la zona de producción es de 45ºC, se ha de utilizar un factor corrector para el dimensionado de los conductores, sabiendo que la temperatura de servicio es de 70ºC. Ecuación 20. Factor corrector para la temperatura ambiente. Donde: s θ : Temperatura de servicio (ºC) a θ : Temperatura ambiente (ºC) F: Factor corrector de temperatura Según la tabla 13 de la ITC-7 del REBT, que se basa en la formula anterior, el factor corrector es de 0.91. 2.2.1. Línea general de alimentación Estos conductores van desde el centro de transformación al contador. Al no haber línea de derivación individual la caída de tensión máxima en este tramo es de 1,5%. 40− − = s as F θ θθ )·1·( TRR o ∆+= α Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 21 - La línea tiene dos conductores por fase de 150 mm 2 y el neutro será de 70 mm 2 según la tabla 1 de la ITC-14. Tabla 10 . Información de la línea general de alimentación. In (A) P (KW) Long (m) Fact. temperatura Iadm (A) Iadm desdoblamiento (A) Sección (mm 2 ) c.d.t (%) Tipo conductor 369 230 38 1 369 184,43 150 0,83 Tipo B 2.2.2. Instalaciones interiores Este apartado, detalla las instalaciones eléctricas del interior, como esta distribuidas las líneas y sus respectivas caídas de tensión. Habrá un cuadro general, donde se distribuirá a los circuitos y subcuadros de la instalación. Este cuadro general estará situado al lado del armario del contador y tendrá las protecciones necesarias para la seguridad de la instalación. A continuación se presentan una serie de normas que afectan a los cálculos: • Según la ITC-47, si el conductor alimenta a varios motores, el dimensionado se ha de calcular para una intensidad nominal del 125% del motor de mayor potencia, más la intensidad a plena carga de los demás motores. En caso que solo se alimente un único motor, se dimensionará para el 125% de la intensidad nominal. En las tablas, este valor pertenece a la columna Icorregida. • Según la ITC-44, los receptores con lámparas de descarga se ha de prevenir una carga mínima de 1,8 veces la potencia de la lámpara. En las tablas se verá reflejado en la columna Icorregida. • Según la ITC-09, para el alumbrado exterior la sección mínima para los conductores será de 2,5 mm 2 y su dimensionado se ha de considerar que la potencia de la luminaria es de 1,8 veces la potencia nominal, ya que son lámparas de descarga. • Según la ITC-19, la caída de tensión máxima en circuitos de alumbrado es de un 3% y en los circuitos de fuerza un máximo de 5%. • Según la ITC-07, existe un factor por agrupación de conductores, especificado en la norma UNE 20460-5-523 (2004). Este factor se utiliza cuando existen muchos conductores por una misma bandeja o canal. Este efecto produce un aumento de calor y se ha de tener en cuenta. En la siguiente tabla se muestran los diferentes factores correctores. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 22 - Tabla 11 . Factores correctores por agrupación de conductores. Nº circuitos de cables multiconductores Disposición de cables contiguos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 16 20 Agrupación en sup. empotrada 1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0,55 0,55 0,50 0,50 0,45 0,40 0,40 Para el cálculo de sección se ha verificado que cumple los tres métodos de cálculo; por intensidad máxima admisible, por caída de tensión y por protecciones. • Método por intensidad máximas: Este método se basa en saber la intensidad máxima admisible por línea. Para ello se ha de calcular la intensidad nominal y corregirla en función de la normativa que le afecta (ITC’s de la pagina anterior) y de los diferentes factores correctores que actúan. En este proyecto, afectan tres factores, el factor de simultaneidad, el factor de temperatura y el factor de reducción por agrupación de conductores. El factor de simultaneidad, es un factor que depende de la utilización de la línea. Normalmente es 1 a excepción de las tomas de corriente que se ha estimado una potencia de 3,45 kW y su uso es inferior a esta potencia. Se ha estimado un factor de simultaneidad de 0,2. El factor de temperatura y el factor de reducción por agrupación de cables, se ha explicado anteriormente. Una vez se tiene la intensidad máxima admisible, mediante la tabla 1 de la ITC19 y según las características de la instalación se determina la sección del conductor. Aunque falta verificar que cumplan los otros dos métodos. • Método por caídas de tensión: Este método se basa en la norma de la ITC-19, donde indica que la caída de tensión máxima es de un 3% para líneas de iluminación y un 5% para el resto de las líneas. Para este cálculo de la caída de tensión se han de considerar todos los tramos de conductores de la línea, desde el centro de transformación hasta el receptor. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 23 - • Método por protecciones: Este método, se basa en la protección de la línea, según la ITC-22 todos los circuitos tienen que estar protegidos contra sobreintensidades, para ellos se utilizará magnetotérmicos. Para proteger la línea el magnetotérmico será de un calibre mayor a la intensidad nominal del circuito, y el calibre tendrá que ser inferior a la intensidad máxima que pueda aguantar el conductor, de manera que el magnetotérmico permita cortar el exceso de intensidad sin dañar el conductor. Es decir, Ecuación 21. Protección contra sobreintensidades Donde; b I : Intensidad base (intensidad que circula por el circuito) (A) n I : Intensidad nominal del magnetotérmico (A) z I : Intensidad admisible por el conductor (A) En las siguientes tablas se presentaran los cálculos de cada línea de la instalación, para demostrar que la sección escogida es la necesaria y no sobredimensionar la instalación. Las dos primeras tablas son del cuadro general, y las siguientes tablas presentan los subcuadros distribuidos por la nave. zn nb II II ≤ ≤ - 24 - Tabla 12 . Líneas de los subcuadros de los dispositivos de mando y control. P (KW) Long (m) In (A) Icorregida (A) Fact. Simul. Fact. Temp. Fact. Agrup. conductor Iadm (A) Sección (mm 2 ) Tipo conductor c.d.t (%) c.d.t total (%) Conexión SuB.1 Torno vertical 30 6 48,11 54,13 1 0,91 0,8 74,35 16 Tipo E 0,226 1,060 Trifásica Sub.2 Torno vertical 30 10 48,11 54,13 1 0,91 0,8 37,17 6 Tipo E 0,503 1,337 Trifásica Sub.3 Torno pesado 51 23,5 81,79 102,24 1 0,91 0,9 124,83 35 Tipo E 0,681 1,514 Trifásica Sub.4 Torno hor. CNC 36 21 57,74 64,95 1 0,91 0,9 79,31 16 Tipo E 0,845 1,679 Trifásica Sub.5 Torno hor. CNC + Fresad. Vert 29 1 46,51 53,73 0,75 0,91 1 44,28 10 Tipo E 0,036 0,870 Trifásica Sub.6 Fresad. Vert + universal 17,6 15 28,23 32,64 0,75 0,91 1 26,90 4 Tipo E 0,819 1,653 Trifásica Sub.7 Fresad. Universal + rectificadora 27,2 34 43,62 49,24 1 0,91 0,8 67,63 16 Tipo E 1,167 2,001 Trifásica Sub.8 Torno CNC 30 36,5 48,11 54,13 1 0,91 0,8 74,35 16 Tipo E 1,377 2,211 Trifásica Sub.9 Torno CNC + soldador+TC 22,16 45 35,54 41,55 1 0,91 0,8 57,08 10 Tipo E 2,085 2,919 Trifásica Sub.10 Cuarto inst. Fototérmica 6 17 26,09 26,09 1 1 0,8 32,61 6 Tipo B2 1,674 2,507 Monofásica Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 25 - Sub.11 Seguda planta 25 32 40,09 40,09 1 1 0,8 50,12 10 Tipo B2 1,139 1,973 Trifásica Tabla 13 . Líneas de los circuitos de los dispositivos de mando y control. P (KW) Long (m) In (A) Icorregida (A) Fact. Simul. Fact. Temp. Fact. Agrup. conductor Iadm (A) Sección (mm 2 ) Tipo conductor c.d.t (%) c.d.t total (%) Conexión C.1 Ilumin. Zona producción 1,61 64 2,58 4,65 1 0,91 1 5,11 1,5 Tipo B 1,769 2,603 Trifásica C.2 Ilumin. Zona producción 1,61 66 2,58 4,65 1 0,91 1 5,11 1,5 Tipo B 1,825 2,658 Trifásica C.3 Ilumin. Zona producción 1,84 89 2,95 5,31 1 0,91 1 5,84 2,5 Tipo B 1,687 2,521 Trifásica C.4 Ilumin. Zona producción 0,156 32 0,68 0,68 1 0,91 1 0,75 1,5 Tipo B 0,288 1,122 Trifásica C.5 Ilumin. Vestuario H 0,787 41 1,26 1,26 1 1 0,7 1,80 1,5 Tipo B 0,400 1,234 Trifásica C.6 Ilumin. Vestuario M y pasillo 0,756 61 1,21 1,21 1 1 0,7 1,73 1,5 Tipo B 0,572 1,406 Trifásica C.7 Ilumin. CT 0,28 33 1,22 1,22 1 1 0,7 1,74 1,5 Tipo B 0,693 1,527 Trifásica C.8 Ilumin. Almacén 0,96 114 1,54 1,54 1 1 0,7 2,20 1,5 Tipo B 1,357 2,191 Trifásica - 32 - 2.3. Tubos, canales y bandejas Los conductores tienen que ir protegidos mediante tubos, canales o bandejas. La gran parte de la instalación se ha optado por canales y bandejas ya que facilitan posibles ampliaciones y es más fácil el acceso a los conductores en caso de alguna avería. Tabla 25 . Tabla de características de la instalación. Parte de la instalación Tipo Línea general de alimentación Tubo Instalación interior (Subcuadros) Bandeja y canal Instalación interior (Circuitos de distribución) Canal Para el cálculo del tubo de la línea general de alimentación se ha seguido la tabla 1 de la ITC-14, que presenta una relación entre la sección y el diámetro exterior del tubo. Tabla 26 . Tabla 1 de la ITC-14 del REBT. Secciones (mm 2 ) Fase Neutro Diámetro exterior de los tubos (mm) 10 (Cu) 10 75 16 (Cu) 10 75 16 (Al) 16 75 25 16 110 35 16 110 50 25 125 70 35 140 95 50 140 120 70 160 150 70 160 185 95 180 240 120 200 Y para el cálculo de las canales y bandejas, se ha seguido una expresión dada por el fabricante “PEMSA”. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 33 - Ecuación 22. Expresión de cálculo para bandejas y canales. Donde, S = Sección de la bandeja o canal (mm 2 ) K = Coef. de relleno: 1,2 conductores pequeños (1,5 y 2,5 mm 2 ) 1,4 conductores de potencia a = Porcentaje de ampliación ∑ n = Suma de las secciones de los conductores a instalar en la bandeja/canal. En la página se presentan todos los cálculos de las canales i bandejas. ∑ + =n aK S· 100 )100·( - 34 - Tabla 27 . Cálculos de las bandejas y canales de los conductores. Tipo Ampliación (%) Longitud (m) Suma de secciones cond. (mm 2 ) Circuitos Sección Teórica canal/ bandeja (mm 2 ) Sección Normalizada (mm 2 ) Tamaño (mm x mm) Bandeja perforada 30 26 2052,29 S1, S2, S3, S4, S5 3735 4500 60x75 Bandeja perforada 30 18 151,75 S6 276,1791381 4500 60x75 Bandeja perforada 30 27 1066,93 S7, S8, S9 1941,81622 4500 60x75 Bandeja perforada 30 9 397,61 S7 723,6462328 4500 60x75 Bandeja perforada 30 18 669,32 S8, S9 1218,169987 4500 60x75 Canal 30 39 400,40 S10, S11 728,7206903 1200 30x40 Canal 30 21 420,07 C1, C2, C3 655,309524 1200 30x40 Canal 0 63 132,10 C1 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 69 132,10 C2 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 75 155,86 C3 187,0347186 1200 30x40 Canal 30 24 840,14 C4, C5, C6, C10,C12,C14 1310,619048 1600 40x40 Canal 0 15 79,26 C4 95,11485918 1200 30x40 Canal 0 30 132,10 C5 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 24 132,10 C6 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 39 79,26 C10 95,11485918 1200 30x40 Canal 0 18 155,86 C12 187,0347186 1200 30x40 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 35 - Canal 0 9 93,52 C14 112,2208312 1200 30x40 Canal 30 45 420,07 C7,C10,C12 655,309524 1200 30x40 Canal 0 9 79,26 C7 95,11485918 1200 30x40 Canal 0 3 79,26 C10 95,11485918 1200 30x40 Canal 0 12 155,86 C12 187,0347186 1200 30x40 Canal 30 69 469,55 C8, C9, C13 732,4984555 1200 30x40 Canal 0 90 132,10 C8 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 3 108,95 C9 130,7405199 1200 30x40 Canal 0 15 155,86 C13 187,0347186 1200 30x40 Canal 0 45 79,26 C11 95,11485918 1200 30x40 Bandeja perfora 0 3 794,23 C19 1111,916454 4500 60x75 Canal 0 9 155,86 C31 187,0347186 1200 30x40 Canal 0 4 172,78 C34, C35 207,3356904 1200 30x40 Canal 30 27 396,31 C36,C37,C38 618,2465847 1200 30x40 Canal 0 72 132,10 C36 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 48 132,10 C37 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 36 132,10 C38 158,5247653 1200 30x40 Canal 0 56 79,26 C39 95,11485918 1200 30x40 Canal 0 5 155,86 C40 187,0347186 1200 30x40 Canal 0 15 311,72 C41, C42 374,0694373 1200 30x40 Canal 0 14 155,86 C41 187,0347186 1200 30x40 Canal 0 28 155,86 C42 187,0347186 1200 30x40 Canal 0 29 155,86 C43 187,0347186 1200 30x40 - 36 - 2.4. Protecciones de los circuitos Todos los circuitos tendrán que estar protegidos para garantizar la seguridad de la instalación y de las personas. Según la ITC-22, ITC-23 y ITC-24 han de proteger contra sobreintensidades, contra sobretensiones y contra contactos directos e indirectos. A continuación se procederá al cálculo de los equipos de protección. Las protecciones contra sobreintensidades se realizarán mediante la instalación de magnetotérmicos en cada uno de los circuitos. La función del magnetotérmico es cortar el circuito cuando circule más corriente de la que pueda soportar el conductor. Para la protección del circuito ha de cumplir la ecuación 21, del apartado 2.2.2. También se ha de tener en cuenta el poder de corte de cada magnetotérmico. Para ello se ha de calcular la impedancia de tramo y ver la corriente de cortocircuito máxima en cada tramo, para que la protección actúe en el peor de los casos. Ecuación 23. Expresiones para el cálculo del poder de corte. En esta columna se presenta los valores de resistencia y impedancia de cada tramo. El poder de corte de cada magnetotérmico soportará la intensidad máxima de cortocircuitoen cada tramo. )( )( )( )(· )( ·100 · 22 _ 2 A Z U I RXZ ZZ S L R j P Ue ZX cc n cc línealíneacc itramolínea cond n ncc trafolínea = Ω+= Ω= Ω= Ω=≅ ∑ δ Resistencia Valor (mΩ) Z_trafo 3,4 R_DI 4,4 Tramos Zcc (mΩ) Icc (kA) Transformador 3,4 68,20 DI 5,55 41,606 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 37 - R_sub1 7,8 R_sub2 34,7 R_sub3 14 R_sub4 27,3 R_sub5 2,1 R_sub6 78,1 R_sub7 44,3 R_sub8 47,5 R_sub9 93,8 R_sub10 59 R_sub11 58,3 R_C1 888,9 R_C2 916,7 R_C3 741,7 R_C4 444,4 R_C5 569,4 R_C6 847,2 R_C7 458,3 R_C8 1583,3 R_C9 302,1 R_C10 1361,1 R_C11 666,7 R_C12 458,3 R_C13 591,7 R_C14 216,7 R_C15 13,9 Sub 1 12,67 18,225 Sub 2 39,27 5,881 Sub 3 18,70 12,353 Sub 4 31,92 7,235 Sub 5 7,31 31,580 Sub 6 82,59 2,796 Sub 7 48,79 4,734 Sub 8 52,03 4,438 Sub 9 98,21 2,352 Sub 10 63,52 3,636 Sub 11 62,82 3,676 C1 893,29 0,259 C2 921,07 0,251 C3 746,07 0,310 C4 448,86 0,515 C5 573,85 0,402 C6 851,63 0,271 C7 462,74 0,499 C8 1587,74 0,145 C9 306,50 0,753 C10 1365,51 0,169 C11 671,07 0,344 C12 462,74 0,499 C13 596,07 0,387 C14 221,09 1,045 C15 26,32 8,775 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 38 - R_C16 17,4 R_C17 13,9 R_C18 13,9 R_C19 3,6 R_C20 20,8 R_C21 34,7 R_C22 31,3 R_C23 20,8 R_C24 20,8 R_C25 180,6 R_C26 62,5 R_C27 90,3 R_C28 17,4 R_C29 31,3 R_C30 24,3 R_C31 200 R_C32 13,9 R_C33 58,3 R_C34 41,7 R_C35 69,4 R_C36 597,2 R_C37 750 R_C38 861,1 R_C39 1111,1 R_C40 658,3 R_C41 300 R_C42 191,7 R_C43 133,3 C16 29,77 7,759 C17 53,12 4,348 C18 53,12 4,348 C19 22,22 10,395 C20 52,68 4,383 C21 66,55 3,470 C22 37,88 6,096 C23 27,52 8,391 C24 103,41 2,233 C25 263,10 0,878 C26 111,22 2,076 C27 138,99 1,662 C28 66,12 3,493 C29 83,24 2,774 C30 105,15 2,196 C31 298,17 0,775 C32 112,09 2,060 C33 156,52 1,475 C34 105,15 2,196 C35 132,91 1,738 C36 659,96 0,350 C37 812,74 0,284 C38 923,85 0,250 C39 1173,85 0,197 C40 721,07 0,320 C41 362,75 0,637 C42 254,42 0,908 C43 196,09 1,178 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 39 - Tabla 28 . Verificación del magnetotérmico para cada circuito y subcudadros. Subcuadro/Circuito Int. nominal (A) Calibre (A) Pdc (kA) Int. Adm conductor (A) Icc máx. (kA) Subcuadro 1 48,11 50 50 87 18,2 Subcuadro 2 48,11 50 10 46 5,9 Subcuadro 3 81,79 100 15 137 12,4 Subcuadro 4 57,74 63 10 87 7,2 Subcuadro 5 46,51 50 50 65 31,6 Subcuadro 6 28,23 32 10 36 2,8 Subcuadro 7 43,62 50 10 87 4,7 Subcuadro 8 48,11 50 10 87 4,4 Subcuadro 9 35,54 40 6 65 2,4 Subcuadro 10 26,09 32 6 40 3,6 Subcuadro 11 40,09 50 10 52 3,7 C1Iluminación Zona producción 2,58 10 6 23 0,3 C2Iluminación Zona producción 2,58 10 6 16,5 0,3 C3Iluminación Zona producción 2,95 10 6 16,5 0,3 C4Iluminación Zona producción 0,68 10 6 20 0,5 C5Iluminación Vestuario H 1,26 10 6 20 0,4 C6Iluminación Pasillo + Vestuario M 1,21 10 6 20 0,3 C7Iluminación CT 1,22 10 6 20 0,5 C8Iluminación Almacén 1,54 10 6 16,5 0,1 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 40 - C9Iluminación Exterior 2,86 10 6 20 0,8 C10Alumbrado de emergencia P. baja 0,31 6 6 20 0,2 C11Alumbrado de emergencia 2n Planta 0,14 6 6 20 0,3 C12T.C. Zona de producción (-4) + CT 14,23 16 6 23 0,5 C13T.C. Pasillo + Almacén 11,07 16 6 23 0,4 C14T.C. Vestuarios 17,14 20 6 26,5 1 C15Torno vertical 24,06 25 10 40 8,8 Sub 1 C16Torno vertical 24,06 25 10 40 7,8 C17Torno vertical 24,06 25 10 40 4,3 Sub 2 C18Torno vertical 24,06 25 10 40 4,3 Sub 3 C19Torno pesado 81,79 100 15 137 10,4 C20Torno horizontal CNC 28,87 32 10 40 4,4 Sub 4 C21Torno horizontal CNC 28,87 32 10 40 3,5 C22Torno horizontal CNC 28,87 32 10 40 6,1 Sub 5 C23Fresadora vertical 17,64 20 10 31 8,4 C24Fresadora vertical 17,64 20 10 31 2,2 Sub 6 C25Fresadora universal 10,58 16 10 16,5 0,9 C26Fresadora universal 10,58 16 10 16,5 2,1 Sub 7 C27Fresadora universal 10,58 16 10 16,5 1,7 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 41 - Sub 7 C28Rectificadora 22,45 25 10 40 3,5 C29Torno CNC 24,06 25 10 40 2,8 Sub 8 C30Torno CNC 24,06 25 10 40 2,2 C31T.C. Zona de producción 4,86 10 10 23 0,8 C32Torno CNC 24,06 25 10 40 2,1 Sub 9 C33Soldador 19,13 20 6 26,5 1,5 C34Termo 19,57 20 6 26,5 2,2 Sub 10 C35Bombas de agua 0,43 6 6 20 1,7 C36-Iluminación Oficina general 2,17 10 10 16,5 0,4 C37-Iluminación Oficina general 2,54 10 10 16,5 0,3 C38-Iluminación Oficina general 1,45 10 10 16,5 0,3 C39Iluminación Ofic. directiva + Cuarto fot. 1,98 10 6 20 0,2 C40T.C. Ofic. general 5,53 10 10 23 0,3 C41T.C. Ofic. general 17,71 20 10 23 0,6 C42T.C. Ofic. general 17,71 20 10 23 0,9 Sub 11 C43T.C. Ofic. general 11,07 16 10 23 1,2 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 48 - El siguiente dato a obtener es el rendimiento del colector cada mes. Según la gráfica del rendimiento dada por el fabricante, se puede saber este dato. Figura 6 . Curva de rendimiento del colector GASOKOL. Sabiendo que la temperatura media (Tm) es de 60ºC y la temperatura ambiente (Ta) es un dato conocido, y la ayuda de la gráfica se obtendrán los siguientes rendimientos. Tabla 32 . Rendimiento mensual del colector. Mes (Tm-Ta)/G Rendimiento (%) Enero 0,06325 38 Febrero 0,062625 39 Marzo 0,05975 41 Abril 0,05725 43 Mayo 0,05275 48 Junio 0,0475 52 Julio 0,0445 55 Agosto 0,044125 55 Septiembre 0,048375 52 Octubre 0,052375 48 Noviembre 0,059 41 Diciembre 0,062875 39 Media Anual 0,0545 45 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 49 - Con estos datos ya se puede saber los colectores necesarios. Haciendo el sistema de ecuaciones de la ecuación 27. Ecuación 30. Área necesaria para satisfacer la demanda de ACS. En la siguiente tabla, se presenta un resumen de los datos necesarios para el cálculo. Tabla 33 . Resumen de datos. Mes Demanda ACS (l/d) Tº Ambiente (ºC) Irradiación (kW/m 2 ) Rendimiento (%) Área (m 2 ) Enero 1170 9,4 2,871 38 2,63 Febrero 1170 9,9 3,339 39 2,18 Marzo 936 12,2 4,419 41 1,19 Abril 858 14,2 4,734 43 0,93 Mayo 780 17,8 5,094 48 0,65 Junio 780 22 5,463 52 0,50 Julio 780 24,4 5,616 55 0,43 Agosto 780 24,7 5,391 55 0,45 Septiembre 858 21,3 4,878 52 0,63 Octubre 936 18,1 3,951 48 1,00 Noviembre 936 12,8 2,943 41 1,77 Diciembre 1170 9,7 2,691 39 2,71 Media Anual 858 16,4 4,284 45 0,94 Tras los resultados obtenidos se instalará un colector. Solo hay tres meses, los meses de invierno, donde no aportaría toda la demanda de ACS. Aunque esto no es un problema ya que el suministro de agua caliente tendrá un térmo eléctrico para estos casos que la energía aportada por el colector no sea suficiente. Según la tabla 2.2 del DB-HE 4, al estar situado en la zona climática II es necesario una contribución solar mínima del 60% de la demanda de ACS. I Tcm A TcmAI p p · ·· ···· η η ∆ = ∆= & & Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 50 - Tabla 34 . Tabla 2.2 del DB-HE4. En la siguiente figura se presenta la distribución de las zonas climáticas. Figura 7 . Mapa de zonas climáticas, DB-HE4. Es necesario saber si cumple el DB-HE4 con solo un colector. Para ello se procede a calcular el abastecimiento de ACS que puede generar el colector, con la formula comentada en la ecuación 27. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 51 - Se obtiene los siguientes resultados expresados en una tabla resumen i gráfica: Tabla 35 . Abastecimiento del colector. Mes Consumo ACS (l/d) Abastecimiento ACS (l/d) Rendimiento (%) Enero 1170 882,41 75,42 Febrero 1170 1063,77 90,92 Marzo 936 1551,25 165,73 Abril 858 1819,00 212,01 Mayo 780 2371,32 304,02 Junio 780 3059,52 392,25 Julio 780 3550,93 455,25 Agosto 780 3437,64 440,72 Septiembre 858 2682,48 312,64 Octubre 936 1852,41 197,91 Noviembre 936 1046,25 111,78 Diciembre 1170 853,91 72,98 Media Anual 858 1809,58 210,91 Figura 8 . Relación consumo-abastecimiento de ACS. Con estos resultados, se afirma que cumple la normativa del DB-HE4 ya que el colector abastece más del 60% del ACS. Relación de ACS 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Year Mes Litros/día Consumo dia (l/d) Abastecimiento (l/d) Abastecimiento del 60 % Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 52 - Por el contrario, se observa que en más de un mes sobrepasa el 110 % de la demanda energética y según indica el DB-HE4 se ha de tomar medidas para que esto no ocurra. Se ha optado por dotar a la instalación de una centralita para recircular por la noche. 3.2. Orientación y inclinación El colector esta orientado hacia el sur porque la localización de España respecto el planeta, se encuentra en el hemisferio Norte y para recibir la mayor radiación solar se ha de orientar en dirección al ecuador, que es la parte con mayor radiación solar del planeta. La inclinación es de 35º ya que es la inclinación óptima según el PVGIST, mirar “Información adicional” página 93. Para demostrar si cumple con la normativa, esta inclinación debe estar entre el máximo y el mínimo rango de inclinación según la DB-HE5. Ecuación 31. Ángulos de inclinación límite corregidos. Según la tabla 2.4 del DB-HE4, las pérdidas máximas por inclinación no han de superar el 10% de la radiación solar. Por tanto el rango de la siguiente figura ha de ser del 90% de la radiación solar, y los ángulos de inclinación límite para que no supere el 10% de las pérdidas son 60º y 5º. )º41()º41( )º41()º41( φφ φ φ −−== − − = = ninclinaciómínimanInclinació ninclinaciómáximanInclinació Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 53 - Figura 9 . Porcentaje de energía respecto al máximo de las pérdidas por orientación e inclinación. Al estar en la latitud 41,0354º, se corrigen estos ángulos límite: Ecuación 32. Ángulos de inclinación límite corregidos. La inclinación de 35º esta dentro de los límites de pérdidas por inclinación. 3.3. Pérdidas por sombra Este apartado demostrará que las pérdidas por sombra son inferiores al 10%, que es el que obliga el Código Técnico, en el apartado DB-HE4. º0354,5)0354,41º41(º5 º0354,60)0354,41º41(º60 =−−= = − − = mínimanInclinació máximanInclinació Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 54 - Para el cálculo de las pérdidas se ha utilizado un programa de energía fotovoltaica, llamado PVSYST. Se ha proyectado los edificios de los alrededores para ver como afectan las sombras al panel fototérmico. Figura 10 . Maqueta de los edificios mediante Pvsist. Se ha generado dos cálculo uno en invierno y otro en verano, ya que el Sol en verano sale más al Norte y llega a una altura superior (punto 1) y en invierno sale más al Sur y llega a una altura más baja (punto 3), como se muestra en la siguiente figura. Figura 11 . Orbita del Sol. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 55 - Los resultados obtenidos son los siguientes: Figura 12 . Sombra Pvsist, verano. Figura 13 . Sombra Pvsist, invierno. No hay pérdidas por sombra según se muestra en las gráficas obtenidas. En verano, como el Sol sale más al norte y el panel esta orientado hacia el sur, se pierde la radiación de la salida y puesta de Sol. En invierno esto no pasa porque el Sol sale más al sur, orientado hacia el panel ese lugar y con los edificios del sur que son más bajos, concluye que no hay nada de sombra al día. 3.4. Acumulador La elección del acumulador depende del volumen. Según el volumen del acumulador se elegirá uno u otro. Según el Código Técnico de la Edificación, en el apartado DB-HE4, dic1e que el acumular a de cumplir la siguiente expresión: Ecuación 33. Requisito del acumulador Donde; A: Suma de áreas de los captadores (m 2 ) V: Volumen del deposito del acumulador (litros) El rango del volumen del acumular es entre 99 y 356 litros. Finalmente se ha optado por un acumulador de 150 litros porque la gran parte de los meses, según la relación de ACS entre consumo y abastecimiento, se calienta más agua que el que consume. Por tanto no sería bueno poner un acumulador pequeño porque se perdería parte de la energía, ni uno muy grande porque tampoco se utiliza tanta agua caliente. 18050 << A V Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 56 - 3.5. Tuberías El diseño del tramo de tuberías desde el colector, hasta el acumulador, se ha diseñado respetando el Código Técnico de la Edificación, el DB de ahorro de energía. En el apartado DB-HE4, dice que la velocidad del caudal de la tubería del circuito hidráulico debe estar comprendida entre 1,2 y 2 m/s. Las tuberías serán de cobre. Como velocidad media se ha cogido 1,2 m/s ya que las tuberías del circuito hidráulico interesan que tengan más presión para su circulación que velocidad. Se estima un caudal de 0,15 l/s, que mediante el ábaco para cálculo de tuberías para fontanería, que el diámetro de la tubería es de 12 mm. Figura 14 . Ábaco para cálculo de tuberías en fontanería. - 57 - 3.6. Bomba hidráulica Para hacer circular correctamente el sistema hidráulico se ha de diseñar la bomba que tenga fuerza para sobrepasar el desnivel del circuito. Según indica el DB-SH4, la potencia mínima de una bomba para un circuito pequeño es de 50 W. Se comprobará si con esta bomba se puede librar el desnivel del circuito (3 m). Ecuación 34. Energía potencial. Sabiendo que la energía es la potencia de la bomba por segundo, y que la masa del agua es la densidad por el volumen, se puede determinar el volumen del agua que puede mover esta bomba para 3 metros de desnivel. Con una bomba hidráulica de 50 W puede mover 6,12 m 3 de agua. Observando el abastecimiento diario, el valor máximo de volumen que puede calentar el colector es 3,5 m 3 de agua. Por tanto, con esta bomba ya sería suficiente. 3.7. Estructura del colector solar La estructura se ha de dimensionar para que sea resistente a esfuerzos mecánicos ejercidos por los fenómenos meteorológicos adversos, como el viento y la nieve. También ha de suportar el peso del panel, evidentemente. El viento ejerce una fuerza perpendicular a la superficie de cada punto expuesto, llamada presión estática (q e ). Ecuación 35. Presión estática del viento. pebe ccqq ··= Vm hgmE · ·· ρ = = Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 64 - Cuarto instalación fototérmica Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 65 - Oficina directiva Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 66 - Oficina general Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 67 - Pasillo Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 68 - Zona de producción Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 69 - Iluminación de emergencia Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 70 - 4.2. Instalación eléctrica La información adjunta de este apartado se basará en material eléctrico, gran parte será de catálogos. Celdas del centro de transformación Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 71 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 72 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 73 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 80 - Diferenciales Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 81 - IGA y magnetotérmicos Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 82 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 83 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 84 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 85 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 86 - Cuadros Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 87 - Conductor Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 88 - Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 89 - Bandejas y canales Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 96 - Pertenece a la población de CORNELLÀ DE LLOBREGAT en la zona industrial del POLÍGONO DE ALMEDA, situada en la CALLE DE SANT FERRAN nº 11 (BARCELONA). La industria tiene tres accesos, dos en la CALLE MARIÀ FORTUNY, y uno en la CALLE SANT FERRAN. Estas calles son perpendiculares entre sí. A nivel de carreteras la industria esta bien comunicada, tiene dos vías de acceso. Una es la C-32, también llamada Ronda de Dalt aproximadamente a unos 500 m, y la otra es la A-2, la autovía del Noreste, a 1 km. También se puede utilizar transporte público para llegar a la zona. Tiene una parada de metro (L5 – Gavarra) a 500 m, y varias paradas de buses con las siguientes combinaciones: 95, L52, L82, N13. Figura 1.4.1 Plano de situación geográfica. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 97 - Además de la figura 1.4.1, se adjuntan los planos nº 1 y nº 2, para una mayor precisión de la ubicación. 3.2.- Actividad de la empresa Es una empresa dedicada a la fabricación de piezas de mecanizado partiendo de materias primas secundarias (transformadas). Los productos que realiza son piezas metálicas transformadas de materia bruta para el mercado de la industria. También se trabaja bajo pedido para empresas externas. Según el reglamento de actividades molestas insalubres, nocivas y peligrosas (RAMINP), ha esta actividad le corresponde la referencia del nº 354, “Construcciones metálicas y calderería”. Esta clasificación se caracteriza por el ruido, factor que no suma importancia, ya que esta en una zona industrial. 3.3.- Dimensiones de la nave: La nave estará constituida por cinco zonas en dos plantas. En la planta baja se encuentra el almacén, la zona de producción y los vestuarios, y en la primera planta se encuentra las oficinas y un cuarto para los equipos de la instalación fototérmica. La primera planta ocupa gran parte de la superficie de la nave. En la siguiente tabla se muestra la superficie y la altura al techo de cada zona de la nave. Zona Altura Superficie Almacén 3,5 m 200 m 2 Vestuarios 3,5 m 80 m 2 Zona de producción * 515 m 2 Oficina director 3,5 m 20 m 2 Oficina general 3,5 m 240 m 2 Cuarto de instalación fototérmica 3,5 m 30 m 2 Pasillo 3,5 m 25 m 2 Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 98 - Centro de transformación 4 m 35 m 2 TOTAL 1145 m 2 * La zona de producción tendrá dos alturas diferentes, una altura de 3,5 m y otra de 7m. 3.4.- Repercusión de la nave al medio ambiente. El local no tiene ninguna repercusión medio ambiental debido a que no produce humos, vapores, gases, ni aguas residuales nocivas, perjudiciales o tóxicas. Únicamente genera una gran cantidad de basura de material metálico. Para este problema la nave consta de un contenedor de material metálico y cuando se llena se procede al reciclaje del material mediante una empresa externa que se encarga del recogido. 4.- Normativa. La normativa a cumplir para realizar el proyecto vendrá guiada por el Código Técnico de Edificación (CTE), para tema de características de la industria y ahorro de energía. Para el tema eléctrico se cumplirá el Reglamento de Alta Tensión, el REBT y las especificaciones de Endesa, la empresa suministradora. En caso que otra normativa, no especificada, afecte a esta instalación también se aplicará. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 99 - CAPÍTULO 2DESARROLLO DEL PROYECTO En este capítulo se comentará los criterios de cálculo del proyecto, según permita la normativa y se presenta un preliminar de las instalaciones que se van a realizar. Al final del capítulo, se representará un diagrama de GANTT, proyectando el tiempo que tardará en realizarse el proyecto. 1.- Previo a la instalación eléctrica. Antes de explicar las instalaciones se realizará un resumen previo de la industria, para tener una referencia y observar las posibles opciones. La instalación eléctrica a realizar se puede dividir en tres partes, las carga de fuerza donde estarán conectadas todas las máquinas y equipos eléctricos, las cargas de luminarias tanto las exteriores de fachada como las interiores y los equipos para la energía renovable. Se comenzará por el tema principal, la carga de fuerza. En la siguiente tabla se observan las cargas de la industria con su respectiva potencia. Equipo Cantidad Potencia unidad Potencia total Torno vertical CNC 4 15 kW 60 kW Torno (para trabajos pesados) 1 51 kW 51 kW Torno horizontal CNC 3 18 kW 54 kW Torno CNC 3 15 kW 45 kW Fresadora vertical 2 11 kW 22 kW Fresadora universal CNC 3 6,6 kW 19,8 kW Rectificadora universal CNC 1 14 kW 14 kW Soldador 1 4,4 kW 4,4 kW Tomas de corriente (Ordenadores, impresoras, equipos de oficina …) - - 20 kW POTENCIA TOTAL 290,2 kW Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 100 - En la instalación, las tomas de corriente se encontrarán distribuidas por toda la nave, con una mayor cantidad de tomas en las oficinas. Estas tomas de corriente tendrán conexión de puesta a tierra. Seguidamente se analizará el tema lumínico, ya que es un factor importante trabajar con la luz adecuada al trabajo. Para realizar el nivel lumínico de cada zona el Real Decreto tiene una ley, la 489/1997 Anexo IV.3, donde comenta los niveles mínimos de iluminación. Estos valores son los siguientes: Zona de trabajo Nivel mínimo de iluminación (lux) Zonas donde se ejecutan tareas con: 1. Bajas exigencias visuales 2. Exigencias visuales moderadas 3. Exigencias visuales altas 4. Exigencias visuales muy altas 100 200 500 1.000 Áreas o locales de uso ocasional 50 Áreas o locales de uso habitual 100 Vías de circulación de uso ocasional 25 Vías de circulación de uso habitual 50 Según el Real Decreto, estos valores se han de duplicar si: - En áreas o locales de uso general y en vías de circulación, existen riesgos apreciables de caídas, choques u otros accidentes. - En las zonas donde se efectúen tareas, exista un error de apreciación visual exponiendo en peligro al trabajador o a terceras personas. También se aplicará cuando el contraste de luminancias o colores entre el objeto a visualizar y el fondo sea muy débil. Estos niveles son muy superficiales, como se comenta son los mínimos. La industria necesitará unos valores superiores a estos, aunque también se tendrá en cuenta el ahorro energético por parte lumínica. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 101 - Según el Código Técnico de la Edificación, en el apartado DBHE 3 la tabla 2.1 se encuentra los niveles límite de eficiencia energética. En nuestro caso serán los siguientes: ZONA VEEI Almacén 5 Vestuarios 4,5 Zona de producción 4,5 Oficinas 6 Cuarto de instalación fototérmica 5 Pasillo 4,5 Centro de transformación 5 El VEEI es el valor de eficiencia energética de la instalación por cada 100 lux. Las luminarias a utilizar dependerán de la zona de colocación. En vestuarios, oficinas y pasillos se utilizarán fluorescentes. Para la zona de producción al tener el techo tan alto, se utilizará luminarias de descarga, con posibilidad de colocar alguna luminaria de incandescencia para las máquinas más usadas o trato de piezas pequeñas y requiera un mayor campo de luminosidad. Alumbrado de emergencia Al ser una nave industrial, es un uso privado y no es obligatorio el alumbrado de emergencia (la empresa tiene menos de 100 empleados por turno), aunque en el proyecto que se presenta, se da la opción de instalar el alumbrado de emergencia. Siempre hay que tener en cuenta el tema de seguridad en el trabajo y el alumbrado de emergencia en la industria, es un tema importante, en caso de haber algún problema ayuda a encontrar la salida de la nave. El alumbrado de emergencia que se ha propuesto, es el alumbrado de evacuación, para guiar a los trabajadores a la salida. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 102 - Este alumbrado seguirá las condiciones anunciadas en la ITC-28 del REBT, que a pesar de ser una normativa para locales de pública concurrencia, tiene un orden lógico y encaja perfectamente a la empresa: - Cada punto de luz deberá proporcionar como mínimo de 1 lux y los puntos de luz situados en los equipos de las instalaciones de protección contra incendios que exijan utilización manual y en los cuadros de distribución del alumbrado deberán proporcionar un mínimo de 5 lux. - Deberá funcionar como mínimo una hora, cuando se produzca un fallo en la alimentación normal o cuando la tensión baje a menos del 70 % de su valor nominal. Los puntos de luz de emergencia estarán ubicados en los siguientes lugares: - En todo cambio de dirección en la ruta de evacuación. - En toda intersección de la ruta de evacuación. - En el exterior del edificio, justo al lado de la salida. - Cerca de las escaleras. - Cerca de los equipos manuales destinados a la prevención y extición de los incendios. - En los cuadros de distribución de alumbrado De esta manera al cumplir con la ITC-28 si en un futuro la empresa cambia de actividad tiene la ventaja de cumplir los requisitos de local de pública concurrencia. Para finalizar esta previsión se ha de comentar los equipos de la instalación fototérmica, que habrá una bomba por acumulador de la instalación. La ubicación de estos equipos se encontrará en un cuarto en la primera planta. Estas estimaciónes pueden ser modificadas en PFC2 para mejorar la instalación, por tanto no es definitivo. Para estimar la potencia de la industria, según la ITC-10, la potencia es de 125 W/m 2 como mínimo, lo que da un total de 145,625 kW, una estimación que no se ha de dar importancia ya que solo con las máquinas superamos esta potencia con creces. 2. Acometida Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 103 - La acometida del suministro eléctrico llegará a la industria por medio de una línea eléctrica de MT, que según ENDESA, la línea es subterránea de 25 kV. La línea cumple la normativa del MIERAT. 3.- Centro de transformación Al ser una industria que trabaja con maquinas de un consumo eléctrico considerable, la compañía distribuidora de la energía eléctrica determina la necesidad de establecer un centro de transformación en esta finca. El lugar escogido para el centro de transformación ha sido la zona del noroeste de la industria, zona por donde no pasan instalaciones de agua y tiene acceso desde la vía pública, cumpliendo las especificaciones de Endesa. Las dimensiones del centro de transformación son 5 x 7 x 4 m. Según la normativa especifica de Endesa el centro de transformación se ha de dimensionar para un transformador de 1000 kVA, aunque el máximo a instalar en fincas es de 630 kVA. 4. Instalación de enlace El esquema de conexión es de tipo TT, es decir, el neutro conectado a tierra y las masas de los equipos receptores conectados a tierra, es el método más utilizado y más seguro. La instalación eléctrica derivará de una línea subterránea de media tensión (25 kV) a un centro de transformación ubicado en la finca. La tensión de salida del transformador es trifásica de 400 V. La siguiente conexión a la instalación sería la Caja General de Protección (CGP), pero según el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, la ITC-13, dice que si el edificio alberga en su interior un centro de transformación, se puede desestimar la CGP, ya que los fusibles del centro de transformación pueden desempeñar la misma función que la CGP. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 104 - Seguimos con el tramo de instalación y el siguiente punto a analizar es el contador. Este estará dentro de una Caja de Protección y Medida, de los tipos y características indicados en el apartado 2 de ITC MIE-BT-13 con un mínimo grado de protección IP40, IK 09, según normas UNE 20.324 y UNE-EN 50.102. Esta caja reúne u contador multifunción con características que permiten contabilizar las potencias máximas de la industria (realiza la función de maxímetro) y permite contabilizar la energía en tres periodos punta, llano, y valle ya que cuenta con un reloj discriminatorio, en caso de utilizar una tarifa de este tipo. Finalmente el recorrido de la instalación de enlace acaba en la Caja de Dispositivos Generales de Mando y Control (DGMP), donde se ubicarán los equipos de protección contra sobre intensidades, sobre tensiones y contactos indirectos de la instalación. Los conductores des del centro de transformación a la DGMP serán no propagadores de incendio y con emisión de humos y opacidad reducida, según la ITC-15 cumpliendo las normas UNE-EN 50085-1 y UNE-EN 50086-1. El aislamiento de estos conductores será de una tensión asignada 0,6/1 kW. Los conductores irán bajo canales desmontables para un fácil manejo en caso de alguna ampliación o modificación. Las canales tendrán que permitir ampliar la sección del conductor en un 100 %, según la ITC-15 y ITC-14. Las paredes por donde se instale la instalación tendrán una resistencia al fuego de RF120, según la ITC 14. Al ser un subministro directo de una sola derivación individual, la caída de tensión máxima admisible es de 1,5 %. 5. Caja de Dispositivos Generales de Mando y Control (DGMP) Esta caja contiene los equipos de protección de la instalación interior de la industria. El primero será el interruptor de control de potencia (ICP) que vendrá guiado por la potencia contratada. En este caso, al ser una empresa que tiene mucho consumo y cuenta con máximetros, el ICP se sobredimensionará. Instalación eléctrica de una industria de mecanizados - 105 - Seguidamente se colocará un equipo contra sobretenciones permanentes entre fases y se distribuirán los diferentes circuitos. Habrá ocho circuitos de fuerza, donde seis de ellos tendrán subcuadros para proteger la línea, y cinco circuitos de luz. Habrá un diferencial cada cinco circuitos y en cada circuito un equipo que proteja contra sobreintensidades, tanto contra cortocircuitos y sobrecargas, cumpliendo la normativa de la ITC-22, y ITC-24. Estas medidas de protección aseguran al operario de cualquier accidente eléctrico. En cada subcuadro habrá un diferencial y un interruptor contra sobreintensidades, para tener un grado mayor de selectividad. Los equipos de protección contra contactos indirectos serán selectivos, es decir el diferencial que se encuentre en el subcuadro será el que proteja primero de manera que no afecte a otros circuitos. Características de la industria: Descripción de circuitos de fuerza: - Para subcuadro de los cuatro tornos horizontales (32 kW) - Para subcuadro de los seis tornos verticales CNC (60 kW) - Para subcuadro de soldador y rectificador (34 kW) - Para subcuadro de dos tornos horizontales CNC (40 kW) - Para subcuadro de tornos pesado y tono horizontal CNC (31 kW) - Para subcuadro de fresadoras (38 kW) - Para tomas de corriente primera planta. - Para tomas de corriente planta baja. Descripción de circuitos de luz: - Para luces de la oficina y pasillo - Para luces almacén y vestuario - Para luz exterior - Para luz de emergencia - Para luces de zona de producción.