Generación Automática de Diagramas Unifilares de Baja Tensión a partir de una Hoja de Cálculo

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Generación Automática de Diagramas Unifilares de Baja Tensión a partir de una Hoja de Cálculo Autor: Miguel Muñoz García Tutor: Agustín Maraver Guerrero Dpto. Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2019 iii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales Generación Automática de Diagramas Unifilares de Baja Tensión a partir de una Hoja de Cálculo Autor: Miguel Muñoz García Tutor: Agustín Maraver Guerrero Profesor Asociado Dpto. Ingeniería de la Construcción y Proyectos de Ingeniería Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2019 v Trabajo Fin de Grado: Generación Automática de Diagramas Unifilares de Baja Tensión a partir de una Hoja de Cálculo Autor: Miguel Muñoz García Tutor: Agustín Maraver Guerrero El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2019 El Secretario del Tribunal vii A mi familia A mis amigos ix Agradecimientos A mi familia por darme todo el apoyo del mundo siempre que lo necesitaba. A mis padres por enseñarme a no bajar los brazos y a disfrutar aprendiendo de todo. A Agustín Maraver por abrirme los ojos y la mente en el mundo de la ingeniería y por dejarme empaparme de toda su experiencia. A Antonio y Daniel por convertirse en unos pilares fundamentales de mi vida a lo largo de estos años donde hemos compartido el mundo de la ingeniería con tantos momentos a nuestras espaldas. A mis amigos por ayudarme a escapar del estrés y a no olvidar de dónde venimos ni a dónde vamos. A los que siguen siendo. Miguel Muñoz García Sevilla, 2019 7.2.3.5 Energía máxima admisible por el cable en cortocircuito 80 7.2.3.6 Caída de tensión 81 7.2.4 Dimensionado de las protecciones 81 7.2.4.1 Protección contra sobrecargas permanentes 81 7.2.4.2 Protección contra cortocircuitos 82 7.2.4.3 Protección contra cortocircuitos en líneas de elevada longitud 83 7.2.4.4 Protección contra sobrecargas permanentes 84 7.2.4.5 Protección contra contactos directos 84 7.2.4.6 Protección contra contactos indirectos: protección por corte automático de la alimentación 84 7.2.4.7 Protección exterior contra el rayo mediante Pararrayos con Dispositivo de Cebado 85 7.2.4.8 Protección frente a sobretensiones 86 7.2.5 Dimensionado de las canalizaciones 89 7.2.5.1 Instalaciones Interiores 89 7.2.5.2 Instalación de alumbrado exterior 90 7.2.6 Instalación de puesta a tierra de protección 91 7.2.6.1 Características del terreno 91 7.2.6.2 Características de la toma de tierra 91 7.2.6.3 Fórmulas para la resistividad 91 7.2.6.4 Tensión máxima de contacto 92 8 Anexo II: Hoja de Cálculo 93 9 Anexo III: Diagramas de flujo 97 9.1 Programa principal 97 9.2 Toma de datos 97 9.2.1 Obtención Rango 98 9.3 Filtro 99 9.3.1 Clasificación 100 9.4 Representación Elementos Finales 101 9.4.1 Representación Valores Tabla 102 9.4.1.1 Ajustes Representación 102 9.4.2 Determinación Punto Inserción Siguiente 103 9.5 Representación Unión Nodal 104 9.6 Niveles Superiores 104 9.6.1 Actualización Lista Elementos Finales 105 9.6.1.1 Elementos Finales y Nodos Concatenados 106 xvii 9.6.2 Actualización Puntos Inserción 107 9.6.2.1 Representación Nuevos Elementos Finales 107 9.6.3 Reordenación Puntos y Unión Nodal 108 10 Anexo IV: Código AutoLISP 109 10.1 Librería 109 10.2 Programa 121 10.3 Alternativa 124 11 Anexo V: Diagramas Unifilares 128 11.1 Diagramas unifilares de referencia 129 11.2 Diagrama unifilar instalación tipo 131 11.3 Diagrama unifilar tipo variante 131 11.4 Leyenda diagramas unifilares 132 Referencias 133 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 5-1. Código ASCII 29 Tabla 7-1. Intensidades Calibre Interruptores magnetotérmicos. 70 Tabla 7-2. Intensidades de cortocircuito y poder de corte asociado. 73 Tabla 7-3. Intensidades permitidas y calibre del magnetotérmico asociado 83 Tabla 7-4. Categorías de sobretensiones 87 Tabla 7-5. Tabla 2 de ITC-BT-21 89 Tabla 7-6. Tabla 5 ITC-BT-21 90 xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 3-1. Sección de un cable multiconductor. 8 Figura 5-1. Diagrama de flujo creación CSV manual 27 Figura 7-1. Ejemplo diagrama Fasorial 46 Figura 7-2. Diagrama fasorial Potencia 47 Figura 7-3. Ejemplo tipos de cables 49 Figura 7-4. Modos de instalación según la ITC-BT-19 51 Figura 7-5. Esquema caídas de tensión para abonados 54 Figura 7-6. Modelo tipo de una línea eléctrica 54 Figura 7-7. Diagrama fasorial caída de tensión 55 Figura 7-8. Modelo línea monofásica 55 Figura 7-9. Diagrama caída de tensión línea monofásica 56 Figura 7-10. Modelo línea trifásica 56 Figura 7-11. Diagrama caída de tensión línea trifásica 57 Figura 7-12. Arco eléctico 61 Figura 7-13. Aparamenta quemada 62 Figura 7-14. Curva interruptor magnetotérmico 63 Figura 7-15. Ejemmplo curvas energía pasante 64 Figura 7-16. Curvas fusibles 65 Figura 7-17. Esquema funcionamiento contactor 66 Figura 7-18. Principio de protección del relé diferencial 67 Figura 7-19. Esquema del núcleo toroidal 67 Figura 7-20. Tiempo de actuación en función de la temperatura. 69 Figura 7-21. Curvas actuación protección sobrecargas 69 Figura 7-22. Ejemplo disparo térmico. 70 Figura 7-23. Funcionamiento parte magnética del magnetotérmico. 72 Prefacio 2 2 1 PREFACIO 1.1 Introducción Para realizar cualquier tipo de instalación eléctrica de baja tensión es necesario llevar a cabo una serie de cálculos, en base a lo que establece el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT), con el fin de diseñar correctamente la misma. Por este motivo, en la mayoría de los casos, es necesaria la realización de un proyecto donde se incluya, entre otras cosas, los resultados de dicho cálculo así como un esquema unifilar de la instalación que sirva para poder entenderla de una forma gráfica. En dicho esquema deben de aparecer los elementos de protección y maniobra de la instalación y sus aspectos más importantes: protecciones, dimensiones de cables, etc. Actualmente existen multitud de normas y simbologías válidas para la representación de la solución adoptada para la instalación en cuestión, es por ello que, con el tiempo, proyectistas y calculistas han ido desarrollando poco a poco sus propias simbologías y herramientas con el fin de optimizar el tiempo de trabajo dedicado a la elaboración de los esquemas unifilares. Ocurre igualmente con el apartado de cálculo y especificaciones donde, por el contrario, existen normas de obligado cumplimiento. En la actualidad, existen softwares comerciales que permiten realizar la representación del diagrama de una instalación y, a partir del mismo, se obtiene el cálculo de las dimensiones necesarias de la misma. Sobre este tipo de herramientas es de señalar que no facilitan la información de detalle sobre la forma en la que se realizan los cálculos y se puede dar el caso de si el usuario de los mismos no posee un buen conocimiento de las operaciones realizadas no detecte posibles errores de diseño de la instalación. Son softwares ampliamente extendidos debido a su extrema sencillez y validez de sus datos. En otros casos, son los propios usuarios los que desarrollan sus propias herramientas de cálculo, y no se han encontrado softwares que permitan realizar el proceso inverso, es decir, a partir de los cálculos realizados obtener la posterior representación gráfica de los mismos. Es por ello que a lo largo de este trabajo se estudiará este problema y se expondrán las soluciones identificadas. 1.2 Objetivo El objetivo del presente trabajo consiste en determinar si es posible, a partir de una serie de cálculos realizados por el proyectista, mediante una hoja de cálculo, hacer la representación del diagrama unifilar de la instalación eléctrica empleando herramientas sencillas y extendidas. 3 En caso afirmativo, se procederá a determinar cuál es la solución óptima que se le da al problema planteado, así como las posibles limitaciones y mejoras propuestas que se encuentren. De igual manera, con este trabajo se pretende realizar una mejor comprensión de algunas de las herramientas ingenieriles más empleada, así como la exposición y afianzamiento de los conocimientos adquiridos a lo largo de la carrera universitaria realizada en la Universidad de Sevilla. Finalmente, se pretende con este trabajo, presentar y defender el Trabajo Fin de Grado del alumno Miguel Muñoz García “Generación Automática de Diagramas Unifilares de Baja Tensión a partir de una Hoja de Cálculo” para la obtención del título universitario de Graduado/a en Ingeniería de las Tecnologías Industriales por la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla. 1.3 Alcance Con la realización de este trabajo se pretende alcanzar los siguientes objetivos 1) Ahondar en el conocimiento y programación de la hoja de cálculo Excel utilizada en el diseño/cálculo de las instalaciones eléctricas, así como en la aplicación y programación de AutoCAD para la representación de los esquemas unifilares 2) Familiarizarse con las herramientas de cálculo, diseño y representación de instalaciones eléctricas de Baja Tensión de acuerdo a la normativa vigente. 3) Desarrollar una solución que relacione el cálculo de una instalación eléctrica y su representación gráfica sin necesidad de introducir en la interfaz gráfica uno a uno los elementos que componen la instalación, así como la posterior valoración de la solución aportada. 1.4 Justificación Con la realización de este trabajo se afianzarán los contenidos estudiados en la asignatura de Instalaciones y Máquinas Eléctricas, que implica una revisión de la normativa vigente. Además, gracias a la consulta de las guías referenciadas en la bibliografía, se conseguirá una mejor aproximación al mundo de la ingeniería de proyectos de instalaciones eléctricas más allá del marco teórico. De igual manera se conseguirá una mayor comprensión de las herramientas de cálculo mediante Excel y de representación gráfica más comunes empleadas en el mundo de la ingeniería así como la iniciación y posterior profundización en el lenguaje de programación propio de AutoCAD, AutoLISP. Metodología 4 4 2 METODOLOGÍA En este trabajo se pretende encontrar respuesta a la pregunta de si es posible realizar una automatización de la representación gráfica del diagrama unifilar de una instalación eléctrica realizándolo con herramientas simples y extendidas. El método que se va emplear se explica en los siguientes apartados donde se pretende realizar un análisis con la profundidad necesaria para poder responder con seguridad a la pregunta que sirve de objeto del trabajo. Por ello, los puntos que se van a abordar a lo largo del trabajo consistirán en: 2.1 Toma de datos Se parte de una información de partida que se irá ampliando conforme avance el desarrollo de la solución adoptada. Se parte de un libro de cálculo de Microsoft Excel que permite realizar el cálculo de una instalación eléctrica gracias a la determinación de las cargas, tipos de canalizaciones empleadas, etc. Este libro de cálculo es el que servirá como base principal para el desarrollo del presente trabajo. Se le introducirán una serie de modificaciones a fin de adoptar la solución lo más óptima posible. En primer lugar se toma como primera referencia y aproximación el Proyecto Fin de Carrea de Pedro Cabrera López “Desarrollo de una Metodología y Herramienta de Cálculo de Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión” [1]. En él se realiza el desarrollo de una hoja de cálculo de acuerdo a la implementación de una metodología general. Dicha hoja de cálculo es la que ha servido de base a los posteriores trabajos citados. En segundo lugar se analizará el Trabajo Fin de Grado de Luna Moreno Díaz “Análisis Comparativo de Herramientas de Cálculo de Instalaciones de Baja Tensión” [2]. En él se pueden leer las ventajas e inconvenientes que llevan asociadas tres herramientas de cálculo analizadas. Una de ellas consiste en la hoja de cálculo que se utilizará en el desarrollo del presente trabajo. Además, se ha empleado el Trabajo Fin de Grado de Manuel Barrena Marabotto “Estudio de aplicación de blindobarras en edificios no industriales” [3]. De él se extraerá la información necesaria para comprender en mayor profundidad la potencialidad de la hoja de cálculo a la hora de realizar el cálculo y diseño de una instalación eléctrica. Finalmente, se dispone de un diagrama unifilar tipo dado en forma de dibujo del programa AutoCAD que servirá de primera guía para abordar el problema. En él la información aparece codificada y gracias a la 5 leyenda adjunta se permite la comprensión de la misma. A partir de este diagrama se procederá al estudio de la automatización de tareas en AutoCAD a través de su entorno y lenguaje de programación. El mismo se realizará de acuerdo a las guías encontradas en la web de Autodesk 2.2 Análisis de la información Para poder acometer el trabajo, ha sido necesaria una comprensión de la información que se ha empleado con el fin de poder desarrollar soluciones óptimas, así como una profundización en el conocimiento de las herramientas empleadas. Es por ello que siguiendo la línea del apartado anterior se procederá a realizar una primera lectura y comprensión de anteriores trabajos. Seguidamente se procederá al análisis minucioso de las herramientas empleadas en la hoja de cálculo con el fin de poder realizar las modificaciones pertinentes que contribuyan al desarrollo de la solución. Para realizar este apartado, es necesaria una revisión del método empleado para el cálculo y diseño de una instalación eléctrica. Es por ello que se acudirán a los apuntes de la asignatura Instalaciones y Máquinas Eléctricas de la titulación de Graduado/a en Ingeniería de las Tecnologías Industriales por la Universidad de Sevilla, así como a una serie de documentación externa como lo pueda ser el Real Decreto 842/2002, Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, u otra información proporcionada por fabricantes, distribuidores de energía eléctrica o similares. A continuación se procederá a realizar un análisis minucioso sobre el funcionamiento de la hoja de cálculo con el fin de afianzar los puntos clave de la misma así como servir de primera guía a la hora de realizar la representación gráfica de su diagrama unifilar. Una vez se ha completado este punto, se procederá a un análisis de la información dada en el documento de AutoCAD que sirve como esquema tipo a tomar como referencia. Para ello se analizarán todos los elementos que determinan el dibujo: sus bloques, atributos, leyenda… Tras esto se procederá a determinar cuál es la posible forma más óptima de codificar la información para poder realizar el vínculo entre la herramienta de cálculo y la herramienta informática de representación por ordenador. Esto lleva, como se expondrá más adelante, al aprendizaje del lenguaje de programación propio de AutoCAD: AutoLISP. Este aprendizaje se realizará siguiendo las guías disponibles en la página de AutoCAD: AutoLISP Developer’s Guide [4] y AutoLISP Reference Guide [5]. De igual manera se empleará de forma puntual la DXF Reference de Autodesk [6]. Seguidamente, se planteará mediante una serie de diagramas de flujo el algoritmo aplicado para el desarrollo de la solución así como diferentes métodos y alternativas propuestos con el fin de poder mejorar la solución adoptada. Definición del problema 12 12 circuito a la temperatura mínima y máxima para posteriormente analizar ambas situaciones. Estas impedancias incluyen todos los circuitos que se concatenan hasta el punto de estudio así como las impedancias del transformador y del equivalente red. Una vez determinadas, se puede calcular la intensidad de cortocircuito como: 𝐼𝑐𝑐 =𝑈2 √3·√𝑅𝑐𝑐 2+𝑋𝑐𝑐 2 ( 3-13 ) Siendo: 𝐼𝑐𝑐: Intensidad de cortocircuito en el tramo estudiado. 𝑈: Tensión de línea de la instalación. 𝑅𝑐𝑐: Resistencia equivalente del tramo estudiado. 𝑋𝑐𝑐: Reactancia equivalente del tramo estudiado. 3.2.2 Aparamenta La aparamenta de una instalación eléctrica puede ser definida como todo equipo o material cuyo fin es la maniobra, protección, seccionamiento, control y/o conexión. A fin de la correcta elección del equipo adecuado se definen las siguientes magnitudes según la ITC-BT-01:  Tensión nominal: valor convencional de la tensión de la instalación.  Intensidad nominal: intensidad máxima que atraviesa el conductor en régimen permanente sin provocar calentamiento.  Tensión de aislamiento asignada: valor máximo de tensión entre fases que soporta un aislante.  Poder de Corte: valor eficaz de la intensidad prevista que un aparato es capaz de interrumpir bajo una tensión dada y en las condiciones previstas de empleo y funcionamiento.  Poder de Cierre: similar al poder de corte pero con capacidad de establecer corriente.  Intensidad límite térmica: máxima corriente que un conductor soporta durante 1 segundo sin calentamiento excesivo.  Intensidad dinámica: valor pico de la intensidad que puede soportar el dispositivo a efectos de esfuerzos electrodinámicos. 13 3.2.3 Tipos de protecciones 3.2.3.1 Interruptores automáticos Dispositivo que es capaz de establecer, mantener e interrumpir las intensidades de corriente de servicio, o de establecer e interrumpir automáticamente, en condiciones predeterminadas, intensidades de corriente anormalmente elevadas tales como las corrientes de cortocircuito. Los parámetros principales de este tipo de aparatos son: número de polos, frecuencia de la corriente, tensión asignada, intensidad asignada y poder de corte. 3.2.3.2 Fusible Consiste en un conductor aislado que permite pasar hasta una intensidad a partir de la cual funde. Se emplea mucho en todos los niveles de tensión debido a que es simple, fiable y económico. Sus principales parámetros son el tiempo de fusión total, el poder de corte y la energía pasante hasta fundir. La única desventaja de los fusibles es que no permite la realización de maniobras. 3.2.3.3 Contactores Aparatos de maniobra que mediante la inducción electromagnética permiten abrir o cerrar contactos en función de su configuración. Suelen ser aparatos usados en motores eléctricos y automatismos 3.2.3.4 Interruptores y relés diferenciales Con un principio de funcionamiento similar a los Contactores, su accionamiento se produce cuando detecta una corriente de fuga desde fase o neutro a masa. Protegen a personas contra contactos indirectos. No protegen frente a sobrecargas y/o cortocircuitos. El relé diferencial habilita el disparo para que el interruptor pueda actuar. Basándose en mediciones de intensidades inducidas, se pueden encontrar dos tipos de aparatos: baja sensibilidad (>30 mA) y alta sensibilidad (<30 mA). 3.2.4 Protección frente a sobreintensidades Se entiende por sobreintensidad toda intensidad de corriente superior a un valor asignado, es decir, la corriente admisible. Pueden existir dos orígenes: sobrecargas y cortocircuitos. 3.2.4.1 Protección frente a sobrecargas Se define como sobrecarga a la sobreintensidad producida por una demanda excesiva de potencia respecto a la nominal; hecho que reduce la vida útil de los conductores. Dichas sobrecargas pueden ser de naturaleza previsible o no previsible. La protección frente a sobrecargas se realiza con el fin de que los conductores no vean reducida su vida útil debido a sobrecalentamiento, siendo vital el tiempo de actuación. Con este fin, los dispositivos usados son: Definición del problema 14 14 interruptores automáticos, interruptores magnetotérmicos, contactor con relé térmico y fusibles. El principio de protección consiste en la deformación por causas térmicas de los contactos que mantienen conduciendo el circuito, o bien la ruptura del mismo como es el caso de los fusibles. Selección dispositivo La selección del dispositivo de protección obedece a las siguientes desigualdades propuestas en la norma UNE-HD 60364: 𝐼𝐵≤𝐼𝑛≤𝐼𝑧 ( 3-14 ) 𝐼2≤1.45·𝐼𝑧 ( 3-15 ) Siendo 𝐼𝑛 la intensidad nominal de la protección, e 𝐼2 un valor de la intensidad función del tipo de dispositivo: 𝐼2{1.3·𝐼𝑟→𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑢𝑝𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑎𝑢𝑡𝑜𝑚á𝑡𝑖𝑐𝑜𝑠 0.7𝐼𝑛<𝐼𝑟<𝐼𝑛 1.45·𝐼𝑛→𝐼𝑛𝑡𝑒𝑟𝑟𝑢𝑝𝑡𝑜𝑟𝑒𝑠 𝑚𝑎𝑔𝑛𝑒𝑡𝑜𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑜𝑠 1.6·𝐼𝑛→𝐹𝑢𝑠𝑖𝑏𝑙𝑒𝑠 3.2.4.2 Protección frente a cortocircuitos Los cortocircuitos consisten en sobreintensidades generadas por un defecto de aislamiento de impedancia despreciable. Provocan grandes esfuerzos térmicos y en altos niveles de tensión provocan esfuerzos mecánicos; es por ello que las protecciones deben actuar antes de que la instalación sufra algún daño. Para la selección del dispositivo se deben cumplir una serie de desigualdades: 𝑃𝑑𝐶>𝐼𝑐𝑐 𝑚á𝑥 ( 3-16 ) Conocida como el criterio del poder de corte. En la ecuación ( 3-16 ) 𝑃𝑑𝐶 es el poder de corte y 𝐼𝑐𝑐 𝑚á𝑥 la intensidad de cortocircuito máxima (a impedancia mínima, es decir, a 20ºC de temperatura)- Este criterio es muy empleado para la protección mediante fusibles. Sin embargo, también se suelen utilizar interruptores automáticos que permiten un protección basada en la inducción de fuerzas magnetomotrices, al igual que los Contactores, siendo la intensidad de cortocircuito la disparadora del contacto. Este tipo de protecciones tienen que cumplir adicionalmente con las siguientes desigualdades: 𝑃=𝑅·𝐼2 𝐸=𝑃 · 𝛥𝑇=(𝑅·𝐼2·𝛥𝑇)→{(𝐼𝑐𝑐 𝑚á𝑥)2·𝑡<𝑘2·𝑆2 (𝐼𝑐𝑐 𝑚í𝑛)2·𝑡<𝑘2·𝑆2 ( 3-17 ) Siendo 𝐼𝑐𝑐: Intensidad de cortocircuito que debe interrumpir la aparamenta. 15 𝑆: Sección del conductor en 𝑚𝑚2. 𝑘: Constante que depende del conductor y su aislamiento. Su valor viene recogido en la norma UNEHD 60364-5-52. Con esto se cierra el capítulo del cálculo de instalaciones eléctricas y que en el Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas se explica con una mayor extensión. 3.2.5 Protección frente a sobretensiones Para la protección de sobretensiones se emplean aparatos específicos basados en varistores, es decir, resistencias variables con la tensión o VDR por sus siglas en inglés. Estos equipos conducen cuando detectan una sobretensión, de manera que desvían la corriente introducida hacia su punto de conexión, generalmente hacia el cable de tierra, protegiendo así los equipos conectados aguas abajo suya. Existen diferentes sobretensiones en función de su naturaleza (transitorias o permanentes) así como diferentes categorías en función del nivel de tensión soportada por impulsos tipo rayo. El tipo de protección deseada para los equipos así como la naturaleza de la sobretensión serán los parámetros a tener en cuenta. Es importante conocer el tipo de conexión que presenta la red si TT, IT, TN-S o TN-C ya que en función de la configuración se optará por un conectar el descargador entre dos puntos u otros. 3.3 Otra aparamenta (leyenda) Para el presente trabajo se emplearán otra aparamenta adicional a parte de la ya nombrada para la protección general de equipos y seguridad de la red en baja tensión. Dicha aparamenta adicional aparece recogida en la representación unifilar tipo que usaremos como modelo. En la misma se puede encontrar una leyenda explicativa donde se detalla la función de cada uno de los equipos que se podrán emplear en el diseño de la instalación eléctrica de BT. Dicha aparamenta consiste en:  Analizador de redes: permite analizar las propiedades de la red eléctrica mediante la medición de diferentes parámetros de señales eléctricas. Se emplea para fabricar filtros y amplificadores.  Seta de paro de emergencia: empleada para abrir circuitos en carga de manera inmediata en caso de emergencia.  Selector manual-automático: aparato que permite cambiar el modo de funcionamiento de control manual a automático. Ampliamente empleado en aplicaciones de medición y control industriales con sistemas SCADA integrados.  Pulsador de marcha: contactor que permite cerrar de forma permanente (hasta nueva maniobra) un circuito eléctrico. Definición del problema 16 16  Bobina de contactor: bobina que permite la magnetización del contactor una vez ha sido activada  Bobina de contactor con relé temporizado de conexión retardada: bobina que introduce un retardo en la conexión del contactor. Su funcionamiento está basado en un temporizador, que a su vez se basa en la carga/descarga de un condensador mediante una resistencia. El calibre de dicho tiempo se lleva a cabo mediante las ecuaciones del condensador.  Bobina de contactor con relé temporizado de desconexión retardada: idéntico al anterior pero con un retardo en la desconexión del contactor.  Piloto de señalización conexión a bornes: piloto (luz LED) que informa sobre si la conexión a bornes ha sido establecida o no. 17 4 INFORMACIÓN DE PARTIDA En el siguiente apartado se analizará la información de partida disponible relacionada con el presente problema. Esta información servirá de base para la comprensión total del problema así como para la posterior identificación de la solución. 4.1 Datos de partida La primera versión de la hoja de cálculo es la del Proyecto Fin de Carrera de Pedro Cabrera López: “Desarrollo de una Metodología y Herramienta de Cálculo de Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión”. Su trabajo consistía en el desarrollo de una metodología para el cálculo teórico de instalaciones eléctricas de BT basándose en las normas vigentes UNE y en el REBT. Con el fin de superar el marco puramente teórico se desarrolla la hoja de cálculo que sirve de base para el desarrollo de los trabajos que a continuación son citados, donde a su vez se han ido introduciendo modificaciones de cara a su mejora continua. Además se emplea el trabajo fin de grado realizado Luna Moreno Díaz: “Análisis Comparativo de Herramientas de Cálculo de Instalaciones de Baja Tensión”. En dicho trabajo, se realiza una comparativa entre: una hoja de cálculo realizada a mano de acuerdo con la normativa del REBT y lo expuesto en el apartado anterior; el software gratuito de ABB: e-Doc, y el software desarrollado por Schneider: Ecodial, con bastantes similitudes. Su trabajo se desarrolla con la aplicación de estos softwares a un caso práctico, comparando el aspecto de introducción de datos, obtención de resultados, aprendizaje, corrección de errores… Tras realizar el escrutinio, se concluye afirmando que la hoja de cálculo aporta una serie de ventajas respecto a los demás programas en cuanto al cálculo de magnitudes como pudieran ser las intensidades de cortocircuito donde los programas aportan unos datos no coincidentes con los calculados en la hoja de cálculo según el REBT. Esto se debe a que los programas de software no se suele aclarar la normativa y/o el método de cálculo utilizado. A pesar de que todas son muy similares entre sí, existen una serie de matices que en ciertas ocasiones provocan unos resultados distintos como se pudo corroborar en el citado trabajo. Sin embargo, la hoja de cálculo presenta problemas con cargas desequilibradas; aunque para cualquier otro caso presenta un error aceptable, inferior al 1.5%. Finalmente el trabajo concluye exponiendo la problemática de los programas comerciales que se han expuesto en apartados anteriores de este trabajo así como una serie de ventajas que éstos ofrecen respecto a la hoja de cálculo como la existencia de una interfaz gráfica más intuitiva, la necesidad de Información de partida 18 18 dominar bien la hoja de cálculo para su correcto desarrollo o que éstas no permiten un dimensionado tan completo como el de los programas comerciales. En el trabajo fin de grado de Manuel Barrena Marabotto: “Estudio de aplicación de Blindobarras en edificios no industriales” se realiza dicho estudio en base a una modificación de la hoja de cálculo del TFG anterior. Sobre esta última versión se han desarrollado una serie de mejoras y adecuaciones de forma que su actual versión es la que ha servido de base para el desarrollo del presente trabajo. 4.2 Libro de cálculo La última versión del libro de cálculo permite el cálculo y diseño de una instalación eléctrica completa. Su principio básico consiste en la definición de un circuito por fila tal que en cada una de las columnas se representa un valor concerniente al mismo. La definición se hace manera unívoca indicando, entre otros los parámetros: origen del circuito, destino del mismo, potencia consumida, tipo de instalación, nº de fases, nº de conductores, sección de los conductores, caída de tensión acumulada y en el tramo, intensidad máxima… Para el cálculo del conjunto de valores concernientes a los parámetros del circuito, se empleará el anidamiento de fórmulas así como el empleo de nombres y las referencias a otras celdas dentro de un mismo libro. Junto con la validación de datos, se permite la rápida visualización de la validez de los parámetros de un circuito, siendo el proceso de cambio muy inmediato y sencillo; además del cálculo automático de nuevo de la instalación de manera completa para cada nuevo cambio introducido. El cálculo desarrollado en el trabajo previamente citado se basa en la aplicación del REBT a una instalación eléctrica real. Proporcionando además información muy importante respecto a las protecciones de cada uno de los circuitos. Hojas de cálculo Se pueden encontrar diferentes hojas con distintas finalidades y funcionalidades dentro del libro de cálculo usado como base para el desarrollo de la solución del trabajo. 4.2.1 I_Automaticos: En esta hoja se cuenta con 3 tablas que servirán para ser referenciadas a la hora de la determinación de automática del conjunto de protecciones necesarias para la instalación a diseñar. 4.2.2 REBT Aquí se encuentran una serie de tablas que permiten comparar intensidades calculadas con intensidades máximas admisibles para instalaciones al aire, instalaciones enterradas, redes aéreas y subterráneas. De 19 igual manera, contiene tablas que sirven de base para el cálculo de los factores de corrección. 4.2.3 REBT_Coeficientes Esta hoja contiene todas las tablas descritas en el REBT que permiten el cálculo preciso de los distintos factores de corrección aplicables al cálculo de la intensidad máxima admisible y que permiten adaptar las condiciones generales a las particulares de la instalación. 4.2.4 REBT_Imax Donde en función del método de instalación elegido, el material de aislamiento y el material del conductor, se definen el conjunto de intensidades máximas admisibles según el REBT. Además proporciona una leyenda explicativa donde resume los diferentes métodos de instalación. 4.2.5 Pararrayos Donde se adjunta una imagen de los distintos niveles isoceraunicos de España de cara a diseñar la instalación de protección frente a sobreintensidades. 4.2.6 Instalación de tierras Donde se calculan las resistencias de puesta a tierra y de puesta a tierra de servicio gracias a la disposición de los conductores y la naturaleza de las picas. 4.2.7 Cuadros Esta hoja sirve para que el usuario tenga un pequeño resumen del conjunto de cuadros que componen la instalación donde se encuentra: descripción del cuadro, su ubicación, intensidad de cortocircuito y tipos de embarrados que existen. Está planteada por su utilidad de cara a la rápida visualización de instalaciones con un gran número de cuadros. 4.2.8 Instalación Hoja principal del libro de cálculo. En ella se introducen los principales parámetros que definen la instalación eléctrica, a saber: consumos, factor de potencia, resistividades de los materiales empleados, temperaturas máximas, tensión nominal, potencia de cortocircuito en el punto de conexión, datos del transformador, tipos de instalación… En ella se aplicarán los pasos explicados en el Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas, que permiten el cálculo de la instalación eléctrica por completo. Hay que hacer el pequeño apunte de que la hoja no realiza la coordinación de aislamiento de los magnetotérmicos ni la selectividad de los mismos, por lo que estos puntos deben que ser introducidos a mano por el proyectista. Es por ello que esta hoja es la principal del libro. Información de partida 20 20 Realizando una pequeña observación se pueden identificar una serie de valores en sus celdas que permiten la definición unívoca de cada uno de los parámetros que a su vez determinan las protecciones necesarias para el correcto diseño de la instalación eléctrica. Así, se pueden identificar una serie de patrones que debidamente ordenados y codificados permiten la extracción de la información más importante de cada protección. Este aspecto resulta clave y fundamental de cara a abordar el Trabajo, ya que gracias a esto se va a buscar la correspondencia entre este tipo de codificación y la representación de la misma en un diagrama unifilar. Siguiendo esta línea, para el desarrollo del presente trabajo se realizarán modificaciones (adición de columnas, reordenación de las mismas…) en la hoja de cálculo que permitirán realizar un mejor manejo de la información de cada circuito proporcione la información precisa para la representación gráfica del mismo. Estas columnas permiten obtener todos los parámetros que definen de forma unívoca cada uno de los circuitos y con ello, la información necesaria para la introducción de los atributos de los bloques de representación que se emplearán. El conjunto de columnas añadidas es:  Origen: nudo de origen der circuito.  Destino: nudo de destino del circuito.  Final: celda que determina si el circuito consiste en un circuito final o por el contrario no. Un circuito es final si y sólo si su destino no es el origen de ningún otro. Para deteminarlo en la hoja de Excel se combinarán las fórmulas “CONTAR.SI” y “SI”.  Tabla: Todos los atributos del bloque tabla que aportan un resumen del tipo de circuito que se determina en esa fila. o Sección: sección del conductor normalizada según el número de fases. En este caso se empleará la fórmula “CONCATENAR” donde en función del número de fases y la sección de los conductores se defina el circuito. Para esta instalación siempre se distribuirá el neutro. o Especificación: descripción del circuito en cuestión. o Circuito: nudo destino del circuito. o Cable: tipo de cable en notación normalizada empleada en el circuito. Se determinará buscando el tipo de instalación elegido para el circuito en la tabla descrita en la hoja “Instalación”.  Magnetotérmico: todos los atributos necesarios del bloque magnetotérmico para la correcta definición de la protección. 21 o Tiempo: tiempo de actuación ante una determinada intensidad. Su valor será introducido manualmente por el usuario y por defecto en la hoja de cálculo aparecerá “-“. o Intensidad: intensidad nominal de la aparamenta Se tomará concatenando el número de fases más el neutro y el valor de la intensidad nominal de la protección. o IM-X: tipo de curva del magnetotérmico (A, B o C). Estos parámetros que se rellenan de forma automática pueden ser eliminados si el usuario lo considera necesario en el caso de no necesitar este tipo de protección.  Diferencial: todos los atributos necesarios del bloque diferencial para la correcta definición de la protección. o Sensibilidad: intensidad umbral de disparo (30mA, 300mA…), determinada manualmente por el usuario. o Intensidad: intensidad nominal de la protección. Definida en el apartado Interruptores y relés diferenciales. Se obtiene de forma similar a la de interruptores magnetotérmicos. o Retardo: tiempo de retardo intencionado añadido al propio de la protección. Introducido manualmente por el usuario.  Seccionador: todos los atributos necesarios del bloque seccionador para la correcta definición de la protección. o IC-X: Intensidad de maniobra del interruptor. Su valor es la intensidad nominal del magnetotérmico calculado. o N-XX A: Circuito que acciona la protección. Determinado por el usuario.  Guardamotor: todos los atributos necesarios del bloque guardamotor para la correcta definición de la protección. o RT-X: Intensidad nominal de la protección. o N-XX A: Circuito que acciona la protección. Determinado por el usuario.  Diferencial+Magnetotérmico: todos los atributos necesarios del bloque que incluye a un diferencial y a un magnetotérmico para la correcta definición de la protección. o N-XX A: Circuito que acciona la protección. Determinado por el usuario. o YY-mA: intensidad diferencial umbral. Determinada por el usuario. o Retraso: tiempo de retardo intencionado añadido al propio de la protección. Determinado IDENTIFICACION Y DESARROLLO DE LA SOLUCION 28 28 reducir el tiempo de toma de datos y con ello el de ejecución. Otro método pensado es introducir como argumento de la función getcells() el rango completo que conforman los datos de interés de la instalación y que se devuelva todo en una única lista (vector), de manera que los datos de cada circuito estarían clasificados siguiendo un patrón cada n columnas. Así se podrían crear “sub-listas” (listas que contuvieran n elementos) representativa cada una de un circuito. Aunque se puede pensar que a partir de éstas sub-listas se puede definir perfectamente la instalación sin la necesidad de crear un archivo .CSV, esto no es así ya que al abrir el archivo Excel, se inicializa como objeto de tipo ActiveX 2 lo que originará incompatibilidades cuando en alguna de las sentencias del código se utilice este formato de información, resultando errores debido a la utilización de este tipo de objetos y varias sentencias utilizadas durante el desarrollo de la solución. Aunque pueda parecer un apunte sin trascendencia, sirve para justificar lo que anteriormente se ha expuesto: la necesidad vital de establecer un formato de codificación de la información correcto. Esto se pone de manifiesto al realizar toda la codificación del programa y ejecutarlo, surtiendo errores y la posterior necesidad de cambiar el bloque principal del programa donde se incluye la importación y codificación de información, afectando con ello a la gran mayoría de funciones desarrolladas. Con todo esto, se refleja la necesidad de crear un archivo .CSV de la instalación. Este último método se aprovechará en gran parte pues el método de toma de datos será el mismo, pero cambiará al final: ejecución de la función getcells(); creación de una lista con el rango de interés, creación de sub-listas y el posterior almacenamiento de las mismas como cada una de las filas que compondrán el archivo .CSV. Con ello se consigue “engañar” al programa ya que aunque sea cierto que se crea un objeto tipo ActiveX, al conseguir almacenarlo como .CSV se consigue el resultado requerido. Para la creación de las sub-listas se ha de determinar el tamaño de la matriz que se corresponde con el rango, ya que es necesario en primer lugar determinar el número n de columnas que formarán cada una de las sub-listas y en segundo lugar determinar cuántas filas se tienen de cara a la creación de un bucle que genere de forma automática el archivo .CSV. En el rango se puede observar un patrón determinado y es la separación del origen y el final del rango de interés por el carácter “:”. Gracias a este patrón y al formato nativo de Excel de representar las columnas por letras y las filas por números, se podrá establecer un criterio de lectura, determinación y discriminación a la hora de crear sub-listas. Ya que el rango de valores es un parámetro introducido por teclado por el usuario, éste resulta de tipo “cadena” (“string” en inglés) de caracteres. Gracias a esto, cada carácter está codificado por un número en código ASCII siendo posible identificar cuáles son los caracteres correspondientes a números, letras mayúsculas, letras minúsculas, 2 En este Trabajo no se hablará de este tipo de objetos ya que se consideran fuera del alcance del mismo. 29 caracteres especiales… ASCII Hex Symbol 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F NUL SOH STX ETX EOT ENQ ACK BEL BS TAB LF VT FF CR SO SI ASCII Hex Symbol 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 1A 1B 1C 1D 1E 1F DLE DC1 DC2 DC3 DC4 NAK SYN ETB CAN EM SUB ESC FS GS RS US ASCII Hex Symbol 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 2A 2B 2C 2D 2E 2F (space) ! " # $ % & ' ( ) * + , - . / ASCII Hex Symbol 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3A 3B 3C 3D 3E 3F 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : ; < = > ? ASCII Hex Symbol 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F @ A B C D E F G H I J K L M N O ASCII Hex Symbol 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 5A 5B 5C 5D 5E 5F P Q R S T U V W X Y Z [ \ ] ^ _ ASCII Hex Symbol 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 6A 6B 6C 6D 6E 6F ` a b c d e f g h i j k l m n o ASCII Hex Symbol 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 7A 7B 7C 7D 7E 7F p q r s t u v w x y z { | } ~ • Tabla 5-1. Código ASCII No obstante, este tipo de codificación presenta otra peculiaridad y es que las columnas de Excel aparecen dadas por letras, resultando un código de 26 valores (letras del abecedario inglés), hecho a tener en cuenta a la hora de determinar de forma automática la longitud del rango. Una vez determinada esta peculiaridad se procede a la determinación automática de las dimensiones del rango. En primer lugar se convierte la cadena que el usuario introduce por teclado a código ASCII. A continuación, leyendo carácter a carácter se determina si es un número o una letra y se almacena en una variable (inicio_l si es una letra del inicio del rango, fin_n si es un número del final del rango, etc.) Para determinar el número de filas se restan los valores correspondientes a las variables que almacenan los códigos ASCII de los números y para obtener el número de columnas se ha de sumar uno a la diferencia entre los códigos en base 26 de los códigos ASCII de las IDENTIFICACION Y DESARROLLO DE LA SOLUCION 30 30 variables que almacenan las letras del rango. Con todo esto, se procede a la creación de una lista donde cada elemento sea una sub-lista, de manera que al final dicha lista se corresponda con una matriz de valores. Para ello se empleará una función donde se pasa como argumento la lista de la cual hay que extraer la información, el índice por el cuál hay que empezar la sub-lista y finalmente la longitud de la misma. Ya que la lista no varía y la longitud es el número de columnas, queda por determinar el índice que será el número de fila por el número de columnas que contenga el rango. Finalmente, se procede a sustituir los valores de las celdas vacías representados por el valor nil, que genera problemas, por el carácter vacío “”. Con todo el trabajo anterior, se consigue la creación de un fichero .CSV donde cada una de las filas se corresponde con cada una de las sub-listas que existía en la matriz anterior. Es por ello que se consigue la creación correcta de un fichero .CSV tal que se permite su lectura sin crear incompatibilidades. 5.1.2 Lectura fichero CSV Para poder desarrollar la solución, es necesario discernir entre valores válidos e inválidos leídos del fichero .CSV. Es decir, cuándo un valor leído puede constituir un dato de interés o por el contrario consiste en una línea correspondiente a una fila vacía de la hoja de cálculo, llena de caracteres vacío o simplemente que no aportan información. Por ello la herramienta se ve necesitada de un primer “filtro” que determine la validez o no del dato leído; de cara a su posterior clasificación según el tipo de dato leído. Dicho filtro se basará en el delimitador de valores que se emplea en la creación del archivo .CSV, el carácter “;”, de manera que si el primer carácter es “;”, la fila leída no aporta información. Una vez ha sido determinada la validez del dato leído, se procede a cambiar su formato ya que al ser leída una fila entera del archivo .CSV, éste dato aparece como cadena, por lo que es necesario cambiarlo a tipo lista donde cada átomo (elemento) sea una cadena. Con ello se puede obtener para cada valor leído, una lista que a su vez será un átomo de otra lista donde se almacenen los datos según los criterios expuestos a continuación. Intuitivamente, se puede pensar que el orden en el que se debería representar el esquema de una instalación es de forma descendente, es decir, comenzando por el CGBT y terminando por las cargas finales. Sin embargo se realizará el orden inverso, coincidente con el orden seguido para el diseño de la instalación ya que se parte de unos consumos eléctricos y a partir de ahí, aplicando el método explicado en el Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas, se va definiendo la instalación eléctrica de forma completa. La justificación de la solución gráfica radica en que a la hora de representar un esquema de manera descendente se corre el riesgo de realizar redistribución de elementos en el plano debido a la posible falta de espacio por previsión. En el caso de haber escogido esta opción se podría desarrollar y realizar una 31 herramienta totalmente funcional, salvo con la necesidad de tener que desplazar, eliminar y reemplazar elementos de forma continua, hecho que puede derivar en desarrollos no óptimos de la solución. Es por ello que se determina representar la instalación en orden ascendente para evitar posibles problemas de falta de espacio o replanteo del diagrama 5.2 Clasificación datos leídos Tras determinar el método por el cual se tomarán los datos de la hoja de cálculo, el siguiente paso en la resolución del problema consiste en la codificación y clasificación de los datos leídos. La codificación de los datos se realizará mediante el empleo de sub-listas como se ha adelantado anteriormente y su orden de lectura es el especificado en la hoja de cálculo. Es importante notar que el primer átomo de cada sub-lista se corresponde con el nudo origen del circuito correspondiente de la instalación; el segundo átomo se corresponde con el nudo destino. Con estos dos valores determinados para el total de nuestros circuitos, se puede determinar cuándo un circuito se corresponde con un circuito final o por el contrario no lo es. Un circuito es un circuito final si y sólo si su destino no se corresponde con el origen de ningún otro circuito. Es por esta razón que el tercer átomo de cada sub-lista indicará si el circuito es final o no, para ello se introducirá una columna nueva en la hoja de Excel donde se determine si dicho elemento es final o no gracias al anidamiento de funciones. La importancia de determinar los circuitos finales reside en la necesidad de representarlos en primer lugar en el diagrama unifilar ya que ellos poseen asociadas unas tablas identificativas que proporcionan información del circuito (siguientes átomos en la sub-lista). 5.3 Representación gráfica Una vez se han determinado los elementos que forman el conjunto de los circuitos finales, se procede a la representación gráfica de todos los bloques que permiten la definición unívoca de la instalación mediante un diagrama unifilar. Dicha representación se hará conforme a los bloques dados en el Anexo V: Diagramas Unifilares, y en base a ellos se tomarán una serie de decisiones que llevarán a la solución final del problema. 5.3.1 Representación tablas finales En primer lugar, se tiene que cerrar el archivo .CSV abierto, de lo contrario puede generar problemas cuando en un futuro manipulemos la información; además hay que reordenar los vectores que contienen a los elementos finales y a los no finales de forma que el último átomo sea el primero, es decir, hacerles un “giro de los mismos”. El porqué de esta necesidad reside en la forma de operar que tiene la función básica IDENTIFICACION Y DESARROLLO DE LA SOLUCION 32 32 de construcción de listas, añadiendo elementos al inicio, no al final de la lista. Este hecho es importante ya que en un primer momento, tras la clasificación, se obtienen las listas del embarrado clasificadas ordenadas al contrario que en la hoja de cálculo. Una vez hecho este apunte, se procede a la representación de los elementos finales, previa inicialización de todas las variables necesarias durante el bucle principal. La importancia de que estos elementos sean los primeros a colocar en el esquema reside en que aparecen acompañados de una tabla identificativa del circuito que representan. Así se empezará por dicho bloque y a partir de ahí se irá avanzando. En primer lugar, se ha de determinar su punto de inserción, que resulta de la combinación de una serie de listas conformadas por los diferentes átomos del punto de inserción de la última tabla donde en la componente correspondiente a la coordenada en X, se le sumará cierta distancia, que antes de iniciar el bucle, será 0. Con el fin de la determinación de tablas, se aislarán los datos correspondientes a la lista leída (contenedora de la información del circuito leído) que se correspondan con los atributos del bloque “tabla”. Tras su representación gráfica y el relleno de forma iterativa de sus atributos, se procede a la obtención de su anchura para la posterior determinación del punto de inserción del siguiente circuito. Su obtención se consigue mediante la llamada a la sub-entidad insertada (en este caso “tabla”) y de ahí se obtiene el valor de la propiedad distancia horizontal. Además, el parámetro de la anchura de tablas que se ha obtenido previamente tiene un segundo propósito para escalar los textos que contiene. Esto surge de la necesidad de representar varios bloques “tabla” cuyos nombres de descripción del circuito son demasiado largos, por lo que al representar varios circuitos unos al lado del otro, las cadenas de texto para cada bloque se solapan, haciendo ilegible su representación. El proceso mediante el cual se ha solventado este problema se ha expuesto en el Anexo III: Diagramas de flujo. Su proceso consiste en la manipulación de entidades. A estas entidades se les va modificando las diferentes sub-entidades que las definen, creando otras nuevas con los parámetros deseados 3 . El formato de codificación de las entidades en AutoLISP consiste en una gran lista donde cada átomo a su vez es una lista con dos elementos: el primero consiste en un número que indica el tipo de información que representa de acuerdo a la codificación establecida en [6]; el segundo, por contra, es el valor que dicha información adopta. Para ello se creará una función que tenga por argumento la entidad a modificar. A continuación se obtendrán las diferentes sub-entidades que cada entidad tiene asociada, para ello se implementará un 3 Nota: para la determinación de las características de las entidades y sub-entidades, así como del correcto orden, creación y manipulación de las mismas, la solución propuesta se basa en la guía de referencias DXF de AutoCAD que se puede encontrar en su página web. 33 bucle en el cuál se vaya descendiendo en cuanto a sub-entidades hasta llegar a la entidad deseada. Leyendo en [6] se observan qué significan cada uno de los valores, con ello se puede conseguir el valor de la semilongitud del texto que interesa para luego crear un factor de escala basado en dividir la anchura de la tabla entre el valor de la longitud del texto (siempre y cuando dicho valor no sea 0, es decir, no represente texto alguno). Un valor de escala mayor que 1 implica que la anchura es mayor que la longitud del texto, por lo que no se realizará modificación alguna. En caso contrario, se procede a la sustitución del elemento correspondiente al factor de escala denotado por 41 dentro de la sub-lista de la sub-entidad, por el valor recientemente obtenido. Finalmente se procede a la modificación de la sub-entidad y a la actualización del índice que recorre las sub-entidades. Se parará el proceso cuando se llegue a la sub-entidad que marca el fin con la cadena “SEQUEND” en el segundo elemento del primer par de datos. 5.3.2 Representación protecciones A continuación se determinarán y representarán el conjunto de protecciones que se precisen para garantizar la seguridad y protección del circuito. Para ello se procede a la lectura de los datos leídos, y en orden, comprobar que para cada uno de los bloques que se emplean en la representación gráfica, sus valores son correctos y válidos. Una vez realizada la lectura de los valores, se procederá a la inserción iterativa del conjunto de protecciones en forma de bloques resultando una inserción por cada paso de iteración. Para la inserción del bloque se empleará el relleno iterativo de sus atributos en el punto de inserción previo (el mismo que el del bloque “tabla” para la primera protección) para su posterior desplazamiento vertical de valor su altura. El método que se empleará es similar al empleado con las tablas, a saber: inserción del bloque en el punto anterior, obtención del valor de su distancia vertical definida como una propiedad intrínseca tras la redefinición de los bloques anteriormente mencionada, variación de la propiedad que define su posición en el eje Y para que sea la inicial más el valor de la distancia vertical. Gracias a este método, se obtiene un desplazamiento vertical del último punto de inserción dentro de un mismo circuito que servirá para representar la unión nodal, es decir, diversos circuitos protegidos por un mismo elemento. Con esto en mente, el punto de inicio del siguiente circuito será el punto de inserción de la tabla correspondiente al circuito, más la anchura de la misma, más un pequeño margen que se le aplicará con el fin de que la representación sea algo más estética 5.3.3 Representación unión nodal Finalmente, para los circuitos protegidos por un mismo elemento, se representará una línea de unión entre el primer y el último elemento a modo de nodo eléctrico. Esta línea se creará como una entidad donde los puntos de origen y destino de la misma serán determinados en función de los valores iniciales y finales así IDENTIFICACION Y DESARROLLO DE LA SOLUCION 34 34 como del mayor valor en el eje Y que se encuentre entre el origen y el final de la misma. Este método será implementado en una función de manera que el argumento que devuelva consista en el punto medio de la línea horizontal, que se corresponderá con el punto de inserción (o no) del elemento que protege el nodo. Aunque esto se puede realizar con el método tradicional de inserción basada en el tecleo de comandos, debido a que la línea ha de presentar un determinado color y tener una serie de características particulares, se ha de crear una entidad línea con el color y particularidades requeridas. Para ello se empleará el método de la construcción de entidades y sub-entidades de acuerdo a la forma que tiene AutoCAD de codificar esta información. Una vez realizado este proceso para un mismo nodo de origen, se procede a almacenar en una nueva lista, el punto de inserción del futuro nivel superior. Éste punto consiste en el devuelto por la función que implementa el algoritmo de representación de unión nodal, que consiste en el punto medio de la entidad línea. Una vez finalizado el proceso para un nudo, se continuará con el resto de circuitos hasta finalizar la representación de todos los circuitos finales. Tras la representación de un circuito, se procede al almacenamiento del nombre del circuito origen así como de su último punto de inserción. Esto se llevará a cabo mediante la creación de una lista donde se le irán añadiendo esto elementos donde a su vez: el primer átomo consiste en el nudo de origen y el segundo átomo en una lista de dos elementos que contiene el punto de inserción último del circuito siendo el primer átomo el valor en X y el segundo el valor en Y. Dicha lista se llamará “ptos1”. Esta codificación de la información se llevará a cabo durante todo el programa. Es importante notar que para que este algoritmo pueda funcionar correctamente hay que desactivar la opción de las referencias gráficas de AutoCAD, ya que de lo contrario, aunque se indique un punto de inserción, AutoCAD determinará que el punto “correcto” de inserción se corresponde con otro, ya sea el más próximo, el punto medio de un lado del bloque “tabla” o similar. Por consiguiente se decide que al inicio del programa se escribirá una línea de código que desactive todas las referencias gráficas de AutoCAD. Se ha adelantado anteriormente que para cada uno de los nodos eléctricos protegidos por un mismo elemento se representará una línea horizontal (y vertical si corresponde) que los una para formar un mismo nodo eléctrico. Para ello se ha de determinar cuándo el nodo de origen cambia. Es por ello que surge una necesidad anterior y es la de ordenar los todos elementos leídos de forma alfabética mirando el origen de los mismos. Para ello se emplearán funciones anidadas de AutoLISP. Gracias a esto, se podrá determinar el fin de un mismo nodo y el inicio de uno nuevo. Para resolver el problema de determinar cuándo se produce un cambio de nodo hay que entender la forma 35 con la que se van creando las listas. En primer lugar saber, la adición de nuevos elementos a una lista mediante la función nativa de AutoLISP se lleva a cabo añadiendo el nuevo elemento al principio de la lista y no al final. Tras esto, hay que saber que se han de comparar los primeros átomos de dos elementos de la lista “ptos1”, siendo éstos los correspondientes al nudo origen. Es por ello que cuando el elemento número “0” (en AutoLISP las listas empiezan por el 0) y el elemento número “1” sean diferentes, se habrá producido un cambio en el nodo de origen. Por ello se procede a la creación de la entidad “línea” que representa dicha unión nodal. Dicha entidad, tendrá como coordenada X inicial la correspondiente a la coordenada X del elemento número “1” de la lista “ptos1”; sin embargo, la determinación del número del componente final no es tan inmediato. Por ello se introduce la variable auxiliar “contador”. Dicho valor en el inicio valdrá 0, pero al producirse un cambio de nodo, su valor ha de valer la longitud de circuitos protegidos por el mismo elemento, de manera que tras la primera representación gráfica su valor será el del índice “j” que recorre la lista de elementos finales a lo largo del bucle principal. Con ello, su valor se actualizará a cada cabio; así, el valor en X de la componente final será el correspondiente al átomo número “j – contador”. Aunque este método puede resultar completo en un primer momento, en caso de que existan puntos de inserción finales con diferentes coordenadas en Y se producirán problemas. Es por ello que se ha de añadir a la función la herramienta de poder crear entidades “línea” verticales desde cada uno de los puntos de inserción hasta que éstas alcancen el valor máximo en Y. Finalmente se añade la última entidad “línea” cuando el índice “j” llega al valor de la longitud de la lista de elementos finales menos 1. En esta ocasión la entidad “línea” se representará desde el elemento 0 al elemento “j – contador”. Hay que notar que para ambos casos de representación de unión nodal se devuelve un nuevo punto de inserción cuyo primer átomo consiste en el nodo origen de los circuitos protegidos por un mismo elemento; y cuyo segundo se corresponde con el punto medio de la entidad “línea” de la unión nodal. 5.3.4 Representación de niveles superiores Una vez han sido representados los elementos finales, el siguiente paso consistirá en la determinación de los circuitos “superiores” de la instalación eléctrica, es decir, una actualización de las listas para su posterior representación. Aunque el algoritmo que se empleará es similar, se tienen que introducir una serie de variantes. En primer lugar, hay que notar que el concepto de elementos/circuitos finales cambia ya que si se representan directamente el conjunto de nudos que protegen a los primeros elementos finales, es posible que se cometan errores de representación. Esto es así debido a que no todos los circuitos tienen el mismo número de nodos desde su final hasta el CGBT, siendo posible que algunos tengan dos nodos intermedios IDENTIFICACION Y DESARROLLO DE LA SOLUCION 36 36 antes de llegar mientras que otros estén directamente conectados al mismo. Por ello, hay que añadir una nueva condición a la clasificación de nodo como final y es que el número de circuitos que concatene hasta el CGBT sea máximo respecto a los otros circuitos, así se evitan posibles problemas de representación. 5.3.4.1 Actualización de valores En primer lugar se procederá a la determinación inicial de los elementos finales que se encuentran en la lista anterior de elementos no finales con el mismo criterio que el adoptado en el apartado 5.2. A continuación se determina, elemento a elemento, el número de nodos que concatena hasta el inicio para determinar el máximo. Esto se hará con una variable que en programación se suele denominar “bandera” o “flag” en inglés, de manera que al iniciar la búsqueda se pone a 1, después se entra en el bucle y se cambia a 0. Su valor volverá a ser 1 si y sólo sí, el destino del circuito analizado es el origen de algún otro circuito en la lista. En caso de que se dé esta condición, el elemento analizado pasa a ser el circuito “no inicial” que servirá de análisis, el contador se incrementa en una unidad y la bandera se vuelve a poner a 1. Esto se realizará con la función “assoc” que permite la búsqueda de un valor en el primer elemento de cada uno de los átomos que componen la lista del embarrado, eliminando un segundo bucle de búsqueda iterativo. Cuando la función “assoc” no encuentre correspondencia ninguna, la variable bandera será 0, por lo que se saldrá del bucle principal con un valor determinado en el contador. Al acabar el bucle con un elemento, se determina cuál ha sido el número de nodos que concatena hasta el final gracias a la variable contador y se compara con el máximo, si es mayor, se actualiza el máximo. Tras esto, se realiza otro bucle similar pero esta vez, en caso de que el elemento de la lista número de nodos que concatena un elemento sea igual al máximo, se añade a la lista de elementos finales. Finalmente estos elementos se borran de la lista de elementos no finales. En este punto se han determinado cuáles son los próximos circuitos a representar, por lo que el siguiente paso corresponde en la determinación de los puntos donde se tienen que ubicar dichos circuitos. Para ello se recurrirá a las listas “ptos1” y “ptos2” creadas anteriormente. 5.3.4.2 Representación de los circuitos Como se introdujo anteriormente, el aspecto clave a la hora de representar las protecciones de los circuitos consiste en la determinación correcta del punto de inserción. Ya que debido a la naturaleza del trabajo siempre que se realiza una representación gráfica de un circuito, éste ha de ser final, se han de buscar los elementos en las listas de puntos que se corresponden con los finales. Para ello se crea una lista con todos destinos de la lista de elementos finales y se buscará la coincidencia para cada uno en la lista “ptos2”, el resultado de dichas coincidencias se almacenará en la lista “ptos1”. A continuación se elimina de “ptos2” 37 todos los elementos de “ptos1”. Finalmente se ordena de mayor a menor la lista “ptos1” para realizar una representación ordenada de los bloques. El siguiente paso consiste en la representación gráfica de los circuitos que componen la lista “emb_f”, para ello se seguirá un método similar al realizado anteriormente pero guardando los puntos finales de inserción en la variable “ptosaux” y no en la “ptos2” como se hizo antes. Cuando se sale del bucle de representación, se añade a esta lista la lista “ptos2” con el comando “append”. El porqué consiste en que esta lista no contiene los puntos de inserción siguientes, si no los previos, lo que en el bucle de representación de tablas se corresponde con la lista “ptos1”, ya que en dicho bucle no se tenía una lista con las posiciones de inserción determinadas. Una vez obtenida la lista “ptosaux” se ordena en orden alfabético ascendente según su primer elemento. Con esto se consigue que los circuitos protegidos por un mismo elemento estén agrupados dentro la lista, evitando así problemas de representación en el siguiente apartado. 5.3.4.3 Unión nodal La unión nodal ha de ser realizada con un método similar al anterior pero con una pequeña variante. Antes del bucle que recorre todos los elementos de “ptosaux”, se inicializan las variables “j” y “pos_fl_a” a 0. Una vez dentro del bucle, se comprueba si el elemento “j” es distinto al “j + 1”, en caso afirmativo se representa la unión nodal desde la posición “pos_fl_a” a la posición “j”, pero además introduciendo una pequeña distancia extra en la representación de las líneas verticales con el fin de que quede más estético. El punto devuelto cada vez que se ejecuta la creación de la entidad “línea” se añade a la lista “ptos2”, que posteriormente se reordena de menor a mayor según las letras. En caso de que la longitud de “ptos2” sea mayor que 1, se procede a realizar otra iteración con el mismo procedimiento expuesto desde el apartado 5.3.4. Si por el contrario, la longitud de “ptos2” es igual a 1, se procede a la inserción del CT de la misma forma que el resto de circuitos representado, añadiendo la salvedad de que la variable de control “fin” que permitía el retorno al inicio del bucle, se podría a 1 y con ello se saldría del bucle. Para finalizar el programa, se procede a la liberación de memoria. 5.4 Alternativas Una vez se ha ejecutado el script que compone el programa, se puede observar la representación final del diagrama unifilar de la instalación eléctrica que se ha utilizado de ejemplo para este caso. Éste aparece en el Anexo V: Diagramas Unifilares. A pesar de que la solución es válida, surge un inconveniente a la hora de representar: para instalaciones eléctricas muy grandes, se producen problemas de visualización debido a la forma de abordar el problema que no se haya dotado al programa de la capacidad de reordenar según conveniencia. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 44 44 tipo de aislamiento. Estos parámetros permitirán calcular en un primer lugar la resistividad a la temperatura de servicio y después el valor de la resistencia a la misma; todo esto gracias al anidamiento de funciones y al uso de nombres y referencias. Reactancia Específico de los circuitos de corriente alterna, se puede definir como la resistencia a la corriente eléctrica que generan los efectos inductores y capacitivos de un circuito. Su valor es independiente de la temperatura, pero dependiente de la disposición de los conductores entre ellos y respecto al medio, así como dependiente de la frecuencia del circuito; así como de la frecuencia de la intensidad que atraviesa el conductor. 𝑋𝐿=2𝜋𝑓𝐿 ( 7-6 ) Donde: 𝑋𝐿: es la reactancia del circuito. 𝑓: es la frecuencia del sistema (para el caso de Europa 50Hz). L: Inductancia del circuito cuyo valor varía en función de la disposición de los conductores. En general para conductores de BT se permite realizar una aproximación en función de la sección de los conductores de la siguiente manera (siendo S la sección del conductor):  𝑆<120𝑚𝑚2→𝑋=0  𝑆=150𝑚𝑚2→𝑋=0.15·𝑅 𝑛2  𝑆=185𝑚𝑚2→𝑋=0.2·𝑅 𝑛2  𝑆=240𝑚𝑚2→𝑋=0.25·𝑅 𝑛2 Siendo 𝑛 el número de conductores que forman el cable conductor. Para el cálculo de la reactancia, se seguirían estos 4 puntos haciendo las referencias en las fórmulas dentro del propio circuito. Capacidad Desde el punto de vista eléctrico, un circuito en carga puede ser modelado como un condensador que 45 almacena energía y que por ello adquiere un potencial respecto a tierra. A esta propiedad se le denomina capacidad o capacitancia. Su valor depende de la geometría de los conductores y de las disposiciones de éstos respecto al plano de tierra, pero en BT no se considerará, tampoco se introducirá en la hoja de cálculo. Conductancia La conductancia puede ser entendida como la capacidad de conducción de un circuito, es decir, lo opuesto a la resistencia eléctrica. Mide el valor de la característica que permite que se establezca la conducción de energía eléctrica entre el circuito y tierra. Para las aplicaciones de BT se desprecia, tampoco se introducirá en la hoja de cálculo. Impedancia Extensión del concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna. Integra dos partes: la real dada por la resistencia, y la imaginaria dada por la reactancia. A su vez se puede definir como el cociente de la tensión en los bornes de un circuito por la corriente que fluye por ellos en corriente alterna; surgiendo la llamada Ley de Ohm generalizada 𝑍=𝑅+𝑗·𝑋 ( 7-7 ) 𝑈=𝑍·𝐼 ( 7-8 ) Donde todas las magnitudes son fasores, es decir: un número complejo que representa una magnitud y un desfase respecto a un origen. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 46 46 Figura 7-1. Ejemplo diagrama Fasorial Potencia eléctrica de la instalación: cantidad de energía por unidad de tiempo que se ha de suministrar a la instalación para abastecer la demanda de las cargas eléctricas. En función del número de fases implicadas se pueden definir potencia monofásica y potencia trifásica. En la hoja de cálculo se empleará únicamente de cara al cálculo en valor absoluto de la intensidad de cortocircuito. Potencia monofásica 𝑃=𝑈·𝐼·cos(𝜑)[𝑊] ( 7-9 ) 𝑃: Potencia eléctrica 𝑈: Nivel de tensión del conductor 𝐼: Intensidad que recorre el conductor cos (𝜑): Factor de potencia .Se define como factor de potencia al coseno del ángulo que existe de desfase entre la tensión y la intensidad en un conductor. También es definido como el coseno del desfase entre la potencia activa y la reactiva. Se puede visualizar gráficamente mediante un denominado diagrama fasorial. 47 Figura 7-2. Diagrama fasorial Potencia Potencia trifásica 𝑃=√3·𝑈·𝐼·cos(𝜑)[𝑊] ( 7-10 ) 𝑃: Potencia eléctrica trifásica 𝑈: Tensión de línea 𝐼: Intensidad de línea cos (𝜑): Factor de potencia La importancia de la potencia activa a la hora de diseñar una instalación eléctrica reside en que al combinar su fórmula con la ley Ohm, permite calcular la intensidad que recorre el conductor. Esto es así ya que en general se conoce la potencia eléctrica que demanda una carga, por ejemplo motores eléctricos. 𝑃=√3·𝑈·𝐼·cos(𝜑)→𝐼= 𝑃 √3·𝑈·cos(𝜑) ( 7-11 ) La potencia activa será el pilar básico de la hoja de cálculo ya que en genera, las cargas son caracterizadas por una potencia activa consumida. Una vez determinada, se sacará la potencia aparente, así como la intensidad consumida por la misma con la fórmula ( 7-11 ) Potencia reactiva 𝑄=√3·𝑈·𝐼·sin(𝜑)[𝑣𝑎𝑟] ( 7-12 ) Q: Potencia reactiva de la instalación. Esta potencia no produce un trabajo útil en instalaciones de BT Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 48 48 Aunque la potencia reactiva no suele ser objeto de interés en muchas de las aplicaciones de BT, es necesaria para magnetizar máquinas eléctricas. Así mismo, la potencia reactiva no se cobra para la mayoría de clientes de BT, se factura sólo a clientes acogidos a la tarifa 3.0A, y a éstos solamente si la potencia reactiva consumida es mayor a un 33% de la potencia activa. Esto se traduce en tener un factor de potencia mínimo de 0.95. Potencia aparente: Suma fasorial de la potencia activa y reactiva que circulan a través de un circuito eléctrico según la siguiente ecuación: 𝑆=𝑃 + 𝑗· 𝑄 [𝑉𝐴] ( 7-13 ) 𝑆2=𝑃2+𝑄2 ( 7-14 ) Es una magnitud muy importante a la hora de diseñar cualquier instalación eléctrica como se demostrará más adelante 7.1.2 Canalización eléctrica Aunque el REBT en su ITC-BT-01 define la canalización eléctrica como el conjunto constituido por uno o varios conductores eléctricos y los elementos que aseguran su fijación y, en su caso, su protección mecánica; se puede dar la siguiente definición: conjunto de instalaciones que tienen por objeto transportar la energía eléctrica desde la cabecera de una instalación hasta los puntos de consumo con la adecuada eficiencia y seguridad impuestas por la normativa vigente [8]. La distribución eléctrica se llevará a cabo mediante cables adecuadamente aislados y casi siempre provistos por uno o más recubrimientos protectores, así como correctamente instalados. En función del nivel de tensión, se exigirán unos requisitos u otros. Tipos de conductores en BT Según la naturaleza de sus componentes:  Material del conductor: cobre o aluminio  Material de aislamiento: seco, aislamiento en aceite, aislamiento en papel impregnado  Tipo de protección: apantallado o armado Según el número de conductores se pueden distinguir entre cables unipolares, bipolares, tripolares, tetrapolares o multipolares. 49 Figura 7-3. Ejemplo tipos de cables 7.1.3 Designación de los cables Existen diferentes normas que armonizan el campo de designación de cables para instalaciones eléctricas. Sin embargo, estas normas varían en función de la tensión asignada del cable en cuestión. Ya que el objeto de estudio de este trabajo se centra en la Baja Tensión, se empleará la norma UNE 20434. En ella, a lo largo de una serie de tablas se establecen las precepciones generales por las que se rige la designación de cables con una tensión asignada máxima de 450/750V [9]. En la hoja de cálculo se introducirán una serie de tipos de cables posibles que abarquen los casos más comúnmente empleados. 7.1.4 Modos de instalación Un aspecto muy importante para el diseño y dimensionado de una instalación eléctrica consiste en el método de instalación. El método de instalación hace referencia a todos los elementos no eléctricos que determinan la disposición de los conductores respecto a su entorno. En función del método de instalación empleado, las características y exigencias de una instalación eléctrica variarán por los motivos que se exponen a continuación. En el REBT se encuentra una primera diferenciación entre instalaciones aéreas (ITC-BT-06) e instalaciones subterráneas (ITC-BT-07). A su vez, se puede realizar una descomposición del tipo de instalación según la disposición de los conductores con respecto a su entorno. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 50 50 En el caso del presente trabajo, se emplearán los métodos de instalación para instalaciones interiores, cuya división se puede encontrar en la IC-BT-07. Una clasificación más visual se puede encontrar en la ITC-BT-19 conde se pueden encontrar hasta 9 tipos de instalaciones interiores, que son:  A1: cables unipolares bajo tubo empotrado en pared térmicamente aislante  A2: cables multipolares bajo tubo empotrado en pared térmicamente aislante  B1: cables unipolares bajo tubo sobre pared  B2: cables multipolares bajo tubo sobre pared  C: cable unipolar o multipolar sobre pared  D: enterrado  E: cables multipolares sobre bandejas (perforadas, escalera)  F: cables unipolares sobre bandejas (perforadas, escalera)  Otros modos de instalación que se asocian a alguno de los anteriores Esto métodos de instalación serán definidos en tablas anexas en otras hojas de cálculo dentro de un mismo libro, para después en la hoja principal, definir el método de instalación con sus peculiaridades y de forma automática, poder calcular los factores de corrección que se emplearán más adelante. La herramienta utilizada en Excel serán las fórmulas que permitan referenciar y buscar dentro de tablas. 51 Figura 7-4. Modos de instalación según la ITC-BT-19 El método de instalación es determinante pues en función del mismo se obtendrán los denominados factores de corrección que delimitan en parte la sección de cable necesaria para que el conductor soporte la carga para la cuál ha sido diseñado. Esta misma tabla se introducirá en el libro de cálculo en una hoja a parte junto con otras tablas. Se les dará un nombre y serán referenciadas a la hora de realizar comparaciones para determinar si la futura intensidad de paso por el conductor es menor que la intensidad máxima. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 52 52 7.1.5 Cálculo de secciones El cálculo de la sección necesaria para que un conductor sea válido para su posterior instalación se basará en tres criterios: térmico, caída de tensión y cortocircuito. Para el cálculo de la sección necesaria para que un conductor soporte su carga nominal, se ha de calcular en primer lugar cuál es la intensidad que en régimen permanente circulará a través del conductor. Dicha intensidad se denomina intensidad de diseño del cable 𝐼𝑏; en función de la naturaleza de sus cargas su valor podrá variar según:  Alimente a una carga: 𝐼𝑏=𝑓𝑎·𝑓𝑢·𝐼𝑛  Alimente a varias cargas: 𝐼𝑏=𝑓𝑠·∑𝑓𝑎𝑖·𝑓𝑢𝑖·𝐼𝑛𝑖 𝑛 𝑖=0  Alimente a otros circuitos: 𝐼𝑏=𝑓𝑠·∑𝐼𝑏𝑖 𝑛 𝑖=0 Donde 𝐼𝑛𝑖 es la intensidad nominal que atraviesa el conductor del circuito i-ésimo. A su vez, los distintos factores que aparecen multiplicando consisten en:  Factor de arranque, 𝑓𝑎 (≥1): tiene en cuenta la mayor corriente absorbida por la carga durante el arranque. o Motores 𝑓𝐴=1.25 del motor de mayor potencia o Lámparas de descarga 𝑓𝑎=1.8  Factor de utilización, 𝑓𝑢 (≤1): consiste en la relación entre la corriente máxima permanente que absorbe una carga eléctrica en un emplazamiento y su corriente nominal  Factor de simultaneidad, 𝑓𝑠(≤1): relación entre la totalidad de la potencia instalada o prevista, para un conjunto de instalaciones o de máquinas, durante un período de tiempo determinado, y las sumas de las potencias máximas absorbidas individualmente por las instalaciones o por las máquinas. Todos estos factores se introducirán de forma automática en la hoja de cálculo mediante la comparación del tipo de carga y la siguiente referenciación a un nombre que contenga el factor de corrección requerido. 7.1.5.1 Criterio térmico Este criterio tiene por objeto determinar la sección mínima necesaria para que el conductor no sufra esfuerzos de sobrecalentamiento durante su operación. Para ello se ha de verificar que la intensidad de diseño de cable es menor que la intensidad máxima admisible del cable en régimen permanente. Se entiende por intensidad máxima admisible en condiciones de instalación (𝐼𝑧) máxima intensidad que atraviesa el conductor sin que haga que el aislamiento se sobrecaliente. Este valor puede ser encontrado en la Tabla 4 de la ITC-BT-07 para conductores de aluminio; y en la Tabla 5 para conductores de cobre. En 53 el pide de la misma se pueden leer las condiciones de instalación para la cual dichas intensidades han sido calculadas. Numéricamente se puede obtener la intensidad máxima admisible mínima necesaria para la aplicación: 𝐼𝑏≤𝐼𝑧=𝐼𝑧0·∏𝑓𝑐𝑖→𝐼𝑧0≥𝐼𝑧0𝑚𝑖𝑛=𝐼𝑏 ∏𝑓𝑐𝑖 ( 7-15 ) Siendo 𝑓𝑐𝑖 el factor de corrección i-ésimo del conductor. Los factores de corrección consisten en una serie de números que permiten pasar de una condición particular de instalación a una general. En las tablas 4 y 5 se han calculado las intensidades para un método de instalación determinado. Es por ello que para corregir la diferencia respecto a otra instalación, dichos valores son multiplicados por los factores de corrección. Estos factores de corrección pueden hacer referencia a:  Modo de instalación:  Temperatura ambiente  Temperatura del terreno  Resistividad del terreno  Método de Agrupamiento El valor de dichos factores puede ser encontrado a lo largo de la ITC-BT-07 o en la norma UNE-HD 60364 que anula a la anterior norma: UNE 20460. Estos valores se encontrarán en tablas anexas que permitirán ser referenciadas y buscar en ellas para el cálculo del factor de corrección. De igual manera el cálculo de la temperatura final del cable se hará de acuerdo a la fórmula ( 7-3 ). Finalmente, en caso de que la temperatura del cable sea mayor que el límite marcado por el tipo de material que es, se activará la validación de datos de Excel que pondrá en negrita y color rojo dicho número, alertando de que el cable está mal diseñado. 7.1.5.2 Criterio de caída de tensión Con el fin de asegurar una calidad de suministro eléctrico a los clientes se define, entre otros parámetros a controlar, la máxima caída de tensión permitida en cada uno de los tramos que componen una instalación eléctrica. Se define caída de tensión como la diferencia porcentual de tensión entre dos puntos eléctricos, ésta es debida a la naturaleza no ideal de los conductores que ocasionan pérdidas en el transporte de energía. Así pues, para mayores secciones encontraremos menores caídas de tensión asociadas, según la fórmula ( 7-4 Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 60 60 𝜀𝑐𝑐(%): Tensión de cortocircuito del trasformador. 𝑈: Tensión de línea de la instalación. 𝑆𝑐𝑐: Potencia de cortocircuito en el punto de conexión. A partir de aquí, se aplica un procedimiento similar al de caída de tensión, sumando reactancias y resistencias de cortocircuitos de los cables para obtener la impedancia total utilizada para el cálculo de la intensidad de cortocircuito en el tramo estudiado. 𝐼𝑐𝑐 =𝑈2 √3·√𝑅𝑐𝑐 2+𝑋𝑐𝑐 2 ( 7-34 ) Siendo: 𝐼𝑐𝑐: Intensidad de cortocircuito en el tramo estudiado. 𝑈: Tensión de línea de la instalación. 𝑅𝑐𝑐: Resistencia equivalente del tramo estudiado. 𝑋𝑐𝑐: Reactancia equivalente del tramo estudiado. Para el cálculo de estas magnitudes se introducen estas fórmulas de forma explícita en las columnas de Excel. Para el cálculo de intensidad de cortocircuito se emplean las resistencias y reactancias acumuladas hasta ese punto, hecho que se consigue empleando las fórmulas “BUSCARV”, “INDICE”, “SI” etc. Gracias a esto se calculará la intensidad de cortocircuito de cara al diseño de aparamenta. 7.1.6 Aparamenta Según el REBT en su ITC-BT-01 se define aparamenta como: equipo aparato o material previsto para ser conectado a un circuito eléctrico con el fin de asegurar una o varias de las siguientes funciones: protección, control, seccionamiento y conexión. Con este fin, se realizan una serie de definiciones para comprender el criterio de selección de las mismas. Han sido extraídas dela ITC-BT-01  Tensión nominal valor convencional de la tensión con la que se denomina un sistema o instalación y, para los que ha sido previsto su funcionamiento y aislamiento. Para los sistemas trifásicos se considera como tal la tensión compuesta  Intensidad nominal: intensidad térmica signada. Máxima corriente que en régimen permanente puede pasar a través de los contactos de una protección en estado de cerrado sin provocar calentamiento excesivo ni averías en el aparato. 61  Valor asignado: valor de una magnitud fijada para su funcionamiento especificado  Tensión de aislamiento asignada: valor máximo entre fases de tensión eficaz para la que el materia está especificado  Intensidad prevista: valor de la intensidad cuando cada polo del aparato es sustituido por un conductor de impedancia despreciable  Poder de corte: valor eficaz de la intensidad prevista que un aparato es capaz de interrumpir bajo una tensión dada y en las condiciones previstas de empleo y funcionamiento.  Poder de cierre de un dispositivo: intensidad de corriente que dicho dispositivo es cpaz de cortar, bajo una tensión de restablecimiento determinada, y en las condiciones prescritas de funcionamiento.  Intensidad límite térmica: máxima corriente que un conductor soporta durante 1 segundo sin calentamiento excesivo  Intensidad dinámica: valor pico de la intensidad que puede soportar el dispositivo a efectos de esfuerzos electrodinámicos La selección de los equipos ha de hacerse en función de la corriente que circulará en condiciones normales y anormales de funcionamiento; así como el valor de la corriente que puede conectar/desconectar. Este último punto es especialmente importante ya que durante la conexión/desconexión de un circuito en carga se produce lo que se denomina arco eléctrico. Dicho arco eléctrico consiste en gas ionizado (plasma) de tal manera que permite la conducción de electricidad a través del aire. Figura 7-12. Arco eléctico Dicho arco eléctrico implica una elevación de la temperatura del gas que envuelva la protección hasta valores del entorno de los 80000𝐶 en algunas ocasiones. Al servir este arco eléctrico como puente de unión para la conducción de energía eléctrica entre los dos contactos de la protección, se producen grandes esfuerzos térmicos y mecánicos ocasionados por el arco. La extinción del arco se da cuando la intensidad circulante a través de él pasa por 0. En grandes enlaces de Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 62 62 corriente continua supone un gran problema debido a que su forma no es sinusoidal como en el caso de la corriente alterna. Para los sistemas de corriente alterna, durante el proceso de cierre el arco se extingue por sí solo, debido a la aproximación de los contactos. Durante la maniobra de apertura, el arco se mantiene hasta que la corriente realiza su primer paso por 0 (si la diferencia de potencial entre los contactos es muy grande, cabe la posibilidad de la reaparición de arco eléctrico). Este proceso es crítico ya que si los esfuerzos térmicos y mecánicos que origina el arco son mayores que el poder de corte de la protección, al calentarse demasiado los contactos y realizar la aproximación de los mismos, pueden llegar a soldarse, quedando la protección totalmente inutilizada. Figura 7-13. Aparamenta quemada 7.1.7 Tipos de protecciones 7.1.7.1 Interruptores automáticos Dispositivo capaz de establecer, mantener e interrumpir las intensidades de corriente de servicio, o de establecer e interrumpir automáticamente, en condiciones predeterminadas, intensidades de corriente anormalmente elevadas, tales como las corrientes de cortocircuito. Realizan la función de protección y maniobra. Constan de dos partes, una parte magnética que protege frente a cortocircuitos (basada en la ley de Lorentz) y otra parte térmica que protege frente a sobrecargas y calentamientos según las características térmicas de los metales que conforman la protección Los parámetros principales de los interruptores automáticos son: el número de polos (bipolares, tripolares, tetrapolares), frecuencia de la corriente (50Hz, 60Hz, continua), tensiones asignadas, intensidades 63 asignadas y poderes de corte. -Poder de corte último asignado (𝐼𝑐𝑢): tras el ensayo debe soportar la intensidad nominal pero no se garantiza funcionamiento correcto en cortocircuito. -Poder de corte en servicio asignado (𝐼𝑐𝑠): tras el ensayo el interruptor debe quedar en perfectas condiciones. Escoger 𝐼𝑐𝑢>𝐼𝑐𝑐𝑝 significa escoger el más barato y con menor número de actuaciones. Escoger 𝐼𝑐𝑠>𝐼𝑐𝑐𝑝 significa escoger un interruptor más caro debido al mayor número de actuaciones, mayor fiabilidad y continuidad de servicio proporcionadas; se unas en casos de máxima seguridad de suministro. Figura 7-14. Curva interruptor magnetotérmico -Energía pasante: valor de la integral ∫𝐼2𝑑𝑡 𝑡 0 durante el tiempo de fusión total. Permite medir el tiempo máximo que una protección puede soportar una intensidad circulante Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 64 64 Figura 7-15. Ejemmplo curvas energía pasante Esto mismo puede ser definido para la máxima intensidad pico que puede circular a través de un conductor 7.1.7.2 Fusible Conductor calibrado hasta cierta intensidad a partir de la cual se funde. Es ampliamente utilizado en todos los niveles de tensión ya que es simple, fiable y económico. La elección óptima del fusible se basa en:  Tiempo de prearco: tiempo que necesita una corriente para fundir el fusible. Es independiente de la tensión de la red  Tiempo de arco: tiempo entre la aparición del arco eléctrico y su extinción total. Depende de la tensión de red pero para tiempos totales >40𝑚𝑠, es indiferente respecto al tiempo de prearco  Tiempo de fusión total: suma de los tiempos de prearco y tiempo de arco  Poder de corte: valor de la corriente de cortocircuito prevista que el fusible es capaz de interrumpir con una determinada tensión  Energía pasante: valor de la integral ∫𝐼2𝑑𝑡 𝑡 0 durante el tiempo de fusión total. La elección del fusible se suele hacer de forma gráfica en tablas similares a las que se puede ser a continuación 65 Figura 7-16. Curvas fusibles En ellas, para una intensidad de cortocircuito dada como múltiplo de la intensidad nominal, y una intensidad de pico, se pueden ver los tiempos de fusión del fusible en función de su calibre. El criterio de elección será tal que su tiempo de fusión sea menor que el tiempo máximo que el conductor puede soportar la intensidad de cortocircuito. Los fusibles se suelen usar para proteger frente a cortocircuitos debido a su alto poder de ruptura. De igual manera, son preferidos en ocasiones a los interruptores automáticos por su reducido coste y volumen; sin embargo, la gran desventaja que poseen es que no permiten la realización de maniobras. Así mismo, en ocasiones permiten la protección frente a sobrecargas donde la sobrecarga es muy pequeña y se prolonga mucho en el tiempo. Este tipo de protección no es muy empleado ya que suelen tardar horas en fundir, poniendo en riesgo la integridad de los circuitos. 7.1.7.3 Contactores Consiste en un aparato de maniobra accionado eléctricamente y que permite realizar un número muy elevado de maniobras con mucha frecuencia. Su funcionamiento (basado en un relé) consiste en un circuito magnético que excita un electroimán y con ello mover unos contactos auxiliares que permiten cambiar el estado del mismo mientas sea pulsado. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 66 66 Figura 7-17. Esquema funcionamiento contactor Son usados para el accionamiento de motores eléctricos y automatismos gracias a su implementabilidad en sistemas a modo de sensores, como por ejemplo finales de carrera. Se pueden encontrar dos tipos de Contactores: con contacto normalmente abierto (cierra el circuito al pulsar) y con contacto normalmente cerrado (abre el circuito al pulsar). 7.1.7.4 Interruptores y relés diferenciales Con un funcionamiento similar al del contactor, su accionamiento se produce cuando detecta una corriente de fuga desde fase o neutro a masa. Sirven para proteger a las personas contra contactos indirectos, es decir, contactos de personas con partes que se han puesto bajo tensión como resultado de un fallo en el aislamiento de los conductores. No protegen frente a sobrecargas o cortocircuitos. La diferencia entre un relé diferencial y un interruptor es que el relé tiene la finalidad de habilitar el disparo, mientras que el interruptor tiene la función de apertura del circuito una vez el disparo ha sido habilitado. 67 Figura 7-18. Principio de protección del relé diferencial Figura 7-19. Esquema del núcleo toroidal Su funcionamiento se basa en la primera Ley de Kirchhoff: donde la suma de las corrientes que atraviesan el núcleo toroidal ha de ser 0 para el caso equilibrado. Estás corrientes, en caso de desequilibrio, inducen un flujo magnético en el núcleo toroidal fabricado con material ferromagnético que a su vez induce una corriente (de naturaleza homopolar) en el conductor inferior arrollado en el núcleo. Esta corriente es la medida por la protección. Así, para el caso de la figura: ∑𝐼𝑎=𝐼1+𝐼2+𝐼3+𝐼𝑁. Siendo ∑𝐼𝑎 el sumatorio de las intensidades que atraviesan el núcleo toriodal. El relé diferencial habilita el disparo siempre que el valor de 𝐼𝑎 sea distinto de 0. Esto no es del todo cierto ya que para el caso de instalaciones trifásicas, tener las tres fases totalmente equilibradas resulta muy complicado, de manera que la intensidad de fuga que detecte el relé no será distinta de 0. De aquí se deriva un gran problema ingenieril, consistente en la determinación de la intensidad umbral a partir de la cual se puede considerar que se produce un defecto por contacto indirecto. A pesar de ello, para baja tensión se pueden encontrar dos tipos de relés en función de la sensibilidad del Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 68 68 mismo:  Alta sensibilidad 𝐼𝛥𝑁 ≤30𝑚𝐴 (10 𝑜 30𝑚𝐴)  Baja sensibilidad 𝐼𝛥𝑁 >30𝑚𝐴 (100 𝑜 500𝑚𝐴,≥1𝐴) 7.1.7.5 Protección frente a sobreintensidades Sobreintensidad: toda corriente superior a un valor asignado. En los conductores, el valor asignado es la corriente admisible. Estas sobreintensidades tienen dos posibles orígenes: Sobrecarga: sobreintensidad que se produce en un circuito sano como consecuencia de una demanda de potencia excesiva respecto a su nominal. Reduce la vida útil de los conductores. Cortocircuito: sobreintensidad generada por un defecto de aislamiento de impedancia despreciable. 7.1.7.5.1 Protección frente a sobrecargas Según su naturaleza, se distinguen entre dos tipos de sobrecargas: Sobrecargas previsibles: ocasionadas por transitorios dados durante el arranque de motores o momentáneos picos de demanda. Durante estas sobrecargas no deben actuar las protecciones. Sobrecargas no previsibles: averías en cargas, sobreutilización de la instalación o las cargas. Aquí deben actuar las protecciones. Fundamentos de protección Según el REBT, se necesitará de dispositivos de protección frente a sobrecargas en todos los puntos donde se produzca una reducción de la intensidad admisible (cambio de sección, sistema de instalación, de condiciones ambientales, de la naturaleza del conductor), pudiéndose prescribir de los mismos si un dispositivo aguas arriba garantiza la protección. 69 Figura 7-20. Tiempo de actuación en función de la temperatura. Un circuito está bien protegido siempre y cuando el tiempo de actuación de la protección sea menor que el tiempo que tarda el mismo en alcanzar la temperatura máxima de calentamiento del conductor. Para la determinación del tiempo de actuación se usan curvas de características de disparo de las protecciones como las mostradas a continuación. Figura 7-21. Curvas actuación protección sobrecargas Los dispositivos utilizados para la protección frente a sobrecargas son: interruptores automáticos con disparadores térmicos, interruptores automáticos con relés térmicos, interruptores magnetotérmicos (más comunes), contactor asociado con relé térmico, fusibles. Como se puede prever, el principio de actuación ante sobrecargas consiste en la imagen térmica. Es decir, en hacer circular intensidad a través de una pletina metálica de manera que una corriente circulante elevada provoca la deformación térmica del material. En función del tipo de protección, se pueden encontrar protecciones que provoquen contacto o que por el contrario lo abran. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 76 76  Equipos de proceso: 1.  Iluminación: 1.  Tomas de fuerza: a mano.  Equipos específicos: 1.  Sistemas de alimentación ininterrumpida: 1. 7.2.2.2 Sistema de distribución y puesta a tierra Para la distribución se utilizará trifásica o monofásica en función de la potencia de las cargas y su cuadro. En general se distribuirá con la(s) fase(s), el neutro y el conductor de protección. 7.2.2.3 Alimentación Para el caso resuelto en la hoja de cálculo, el centro de transformación se alimentrá desde una subestación exterior. Siendo el valor de la potencia de cortorcircuito el dado por la Compañía Distribuidora. 7.2.2.4 División de las instalaciones La instalación se ha dividido en varios circuitos para limitar las consecuencias de defectos y facilitar el ensayo y mantenimiento, según el artículo 16.2 del REBT. 7.2.2.5 Selectividad En el diseño de las instalaciones eléctricas es necesario dimensionar las protecciones de forma que la actuación de las mismas se produzca de forma selectiva, es decir, ante un fallo de la instalación la protección que se debe activar es la que se encuentra más próxima al fallo, la que protege directamente el circuito afectado, ante un fallo de ésta debería actuar la primera situada “aguas arriba” de la instalación y así sucesivamente. Hay dos aspectos claros donde el concepto de selectividad es importante: 1. La selección de las curvas y tiempos de disparo, en los interruptores magnetotérmicos, y la intensidad de defecto y los tiempos de disparo en los interruptores diferenciales. 2. El otro aspecto es tomar las medidas oportunas para que los equipos no interfieran eléctricamente entre sí, especialmente en lo que se refiere al arranque de motores y los armónicos creados por la utilización de dispositivos electrónicos de potencia. Entre estas medidas están: o El arranque de grandes motores se realizará con arrancadores electrónicos, de manera que la intensidad absorbida esté dentro de los límites que marca el REBT, ITC-BT-47.6 (Tabla 1). 77 o Los armónicos introducidos por los arrancadores de estado sólido serán filtrados mediante bobinas cuyos valores serán determinados a partir de las recomendaciones del fabricante del arrancador. o Se evitará en lo posible el arranque simultáneo de varios equipos (motores, circuitos iluminación, etc). Cuando el arranque esté controlado por un PLC, se programará un arranque secuencial apropiado. 7.2.3 Dimensionado de los cables 7.2.3.1 Consideraciones generales para el cálculo de la sección Para calcular las secciones de los conductores de fase se tiene en cuenta intensidades máximas admisibles, caída de tensión y capacidad de soportar intensidades de cortocircuito, de manera que todos estos valores estén dentro de los límites que impone el Reglamento y las normas UNE. Concretamente para intensidades máximas admisibles se siguen las normas de la ITC-BT-07 para iluminación exterior y UNE 60364-5-523 para instalaciones interiores o receptoras. Para las caídas de tensión rigen la ITC-BT-09.3 para iluminación exterior y la ITC-BT-19 para instalaciones interiores o receptoras. Para la corriente de cortocircuito que debe aguantar el cable se seguirá la ITC-BT- 07 y UNE 60364-5-523 para iluminación exterior. En general se van a instalar cables unipolares de cobre, con una sección mínima de 2,5 mm2, salvo para los conductores del alumbrado de emergencias que será de 1,5 mm2. El aislamiento será de 0,6/1 kV para los cables de fuerza de equipos grandes y alimentación de cuadros, y de 750 V para iluminación y tomas de fuerza de poca potencia. 7.2.3.2 Sección del conductor neutro Circuitos trifásicos Según la ITC-BT-19, se determina que la sección del neutro será la misma que la de los conductores de fase. Cabe la posibilidad de emplear secciones menores si se justifica mediante una serie de cálculos las corrientes armónicas debido a cardas no lineales y desequilibrios; hecho que no se contempla en la hoja de cálculo. Circuitos monofásicos La distribución se hará en este caso con tres conductores (fase, neutro y conductor de protección). Los conductores de fase y neutro tendrán la misma sección, mientras que el conductor de protección tendrá una sección mínima determinada como a continuación se expone. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 78 78 7.2.3.3 Sección del conductor de protección A continuación se pueden encontrar dos formas de cálculo de la sección del conductor de protección:  Para los circuitos protegidos contra corrientes de defecto a tierra se utilizará el método de cálculo expuesto en la norma HD 60364-5-54.: S=√I2·t k ( 7-50 ) Siendo esta ecuación la resultante de despejar la sección en la ecuación ( 7-38 ). El valor de la intensidad de defecto a tierra se obtiene sumando las resistencias de las puestas a tierra de protección y de servicio, despreciando la resistencia de los cables de protección y permaneciendo de este modo en el lado de la seguridad. Si la sección calculada es menor de 2,5 mm2 se tomará este valor para el cable PE.  Si el circuito no está protegido contra los defectos a tierra, se utilizará la tabla 2 de la ITC-BT- 18 que relaciona la sección de los conductores de fase con la de protección: 1. Para conductores de fase igual o menores de 16 mm2 el conductor de protección tendrá la misma sección que los de fase, ya que discurrirán por la misma canalización. 2. Si los conductores de fase tienen entre 16 y 35 mm2 (inclusive) la sección de la protección será de 16 mm2. Para conductores de fase mayores, la sección del conductor de protección será la mitad de aquellos, o bien la sección normalizada inmediatamente superior. 3. Si la sección calculada no está normalizada, se redondeará a la siguiente mayor sección normalizada. 7.2.3.4 Intensidad máxima admisible en régimen permanente Estas intensidades se regirán por lo indicado en la norma UNE 60364-5-523 y su Anexo Nacional, según manda la ITC-BT-19, excepto para el alumbrado exterior que seguirá la ITC-BT-07. Condiciones de instalación Las tablas de dicha norma, que proporcionan las intensidades admisibles en función de la sección y material del conductor, y del material del aislamiento, están referidas a una temperatura estándar de 40ºC y unas condiciones de instalación dadas. Para otras condiciones se aplicarán unos factores de corrección que también están normalizados. Dichos factores no tienen en cuenta la radiación solar o radiaciones infrarrojas, cuyos efectos deberán calcularse según la norma UNE 21144, que no se tendrá en cuenta la hoja de cálculo. 79 Todas las tablas y factores de corrección están implementados en la hoja de cálculo, dando como resultado la intensidad máxima admisible por el cable en régimen permanente para cada tipo de instalación definido, que deberá ser mayor que la intensidad de circulación en régimen permanente. Un caso particular es la instalación de alumbrado exterior, cuyas intensidades admisibles vienen dadas por las tablas de las ITC-BT- 06 y 07, además de otras restricciones como la prohibición de usar conductores de aluminio. Si un circuito atraviesa por distintas condiciones de instalación, se tomará la mínima de las intensidades admisibles como la máxima intensidad que permite el cable. Cables en paralelo Cuando debido a la elevada intensidad a transportar se prevean líneas constituidas por dos o más ternos conectados en paralelo, se aplicará un factor de corrección de 0,9 en la intensidad admisible para compensar posibles desequilibrios en los cables conectados a la misma fase, como recomienda la UNE 211435. Este desequilibrio puede ser debido a las diferentes inductancias que tienen los cables por la asimetría en su trazado y conexiones, sobre todo si son de pequeña longitud y gran sección. Intensidad demandada por los receptores. Previsión y equilibrado de cargas. Las intensidades de cálculo de los distintos receptores dependen de la potencia activa, del factor de potencia y de la naturaleza del receptor. En general se va a suponer un factor de potencia común de 0,85. Siguiendo la recomendación de la ITC-BT-19 se procurará el equilibrado de las cargas entre las tres fases. Lámparas de descarga Las lámparas de descarga deben venir compensadas para un factor de potencia de 0,9 o mejor según la ITC-BT-44; sin embargo para calcular el cable de alimentación se supondrá una potencia aparente igual a 1,8 veces la potencia activa de la lámpara, lo que equivale a un factor de potencia de 0,556. Con este valor el Reglamento permite no tener que calcular los consumos de los equipos auxiliares y sus corrientes de arranque. Motores En la alimentación de los motores se considerará una intensidad del 125% de la nominal a plena carga para el motor de mayor consumo, más la intensidad nominal del resto de motores alimentados por el mismo cable, según la ITC-BT-47. Este factor viene incluido en la hoja de cálculo. Dependiendo del ciclo de trabajo de los motores, puede ser necesario tener en cuenta la intensidad de arranque en el calentamiento del cable. El Reglamento en la ITC-BT-47 limita la relación entre la intensidad de arranque y la nominal de los motores en función de su potencia, en caso de que otros receptores puedan verse afectados. Como intensidad de arranque nominal se entiende en motores de elevación (grúas, cintas Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 80 80 transportadoras, ascensores...) la que corresponde a la plena carga multiplicada por el coeficiente de seguridad 1,3. Condensadores Las baterías de condensadores que se instalen se considerarán cargas cuyo factor de potencia será la unidad. Con el fin de tener en cuenta los armónicos y transitorios, los aparatos de mando y protección deberán soportar en régimen permanente de 1,5 a 1,8 veces el valor de la intensidad nominal. 7.2.3.5 Energía máxima admisible por el cable en cortocircuito La ITC-BT-06, establece una relación entre las características del cable y la intensidad y duración del cortocircuito. Aunque esta prescripción no se aplica a las instalaciones interiores o receptoras, se procura en la medida de lo posible proteger el cable en caso de cortocircuito mientras actúan los dispositivos de corte automático. En el caso de la iluminación exterior sí hay que hacer la comprobación de energía admisible, ya que su alimentación se rige por la ITC-BT-06. El objetivo es que la temperatura del aislamiento en contacto con el conductor no alcance una temperatura que deteriore dicho aislamiento, y que para XLPE y EPR es de 250ºC, mientras que para aislamientos de PVC es de 160ºC. El peligro de los cortocircuitos es que, aunque el tiempo de actuación de las protecciones es muy pequeño (del orden de milisegundos) las grandes intensidades de cortocircuito calientan el conductor rápidamente. Tanto que puede alcanzar una temperatura tal que dañe el aislamiento en contacto con el cobre, lo que mermaría su rigidez dieléctrica y mecánica, pudiendo llegar a soldar. Para la protección de los cables frente a cortocircuitos hay que comprobar que la integral de Joule ∫i2dt del cable es superior a la de disparo de la protección magnética o por fusible. Dicho de otra forma: la energía que deja pasar el magnetotérmico antes de interrumpir la corriente debe ser menor que la energía que puede soportar el cable, dadas la intensidad de cortocircuito y el tiempo de actuación de la protección, y suponiendo calentamiento adiabático del cable. Esto último se justifica porque la conductividad térmica del aislamiento es mala, la superficie de emisión de calor pequeña y el tiempo de despeje de la falta del orden de milisegundos. Planteando el balance de energía se obtiene que 22 STCtI  , donde I es la intensidad de cortocircuito (A), t el tiempo de despeje de la falta (s), C una constante que depende del material, T el aumento de temperatura admisible (90ºC para aislamientos de PVC, 160ºC para XLPE y EPR) y S la sección del conductor (mm2). Los aumentos de temperatura parten de una temperatura del conductor máxima en régimen permanente de 70ºC y 90ºC respectivamente para PVC y XLPE/EPR, y una temperatura máxima de 81 cortocircuito (a despejar en menos de 5 segundos) de 160ºC y 250ºC respectivamente. Estos valores provienen de la tabla 2 de la ITC-BT-07. Para cables de cobre con aislamiento XLPE o EPR el producto CT vale 20473. Si el aislamiento fuese de PVC, esta constante valdría 13225. Sustituyendo y despejando t se obtiene el tiempo máximo de actuación de las protecciones para evitar que se dañe el cable en caso de cortocircuito. La intensidad de cortocircuito ha de tomarse en el cuadro origen del cable, punto más desfavorable por ser nula la impedancia debida al cable, que disminuiría la intensidad. En caso de que no se cumpla esta condición se puede jugar con cuatro variables:  Aumentar la sección del cable para que tenga mayor capacidad de absorción de calor.  Sustituir un aislamiento tipo PVC por otro XLPE o EPR, más resistentes térmicamente.  Instalar una protección aguas arriba que interrumpa la corriente en menos tiempo, bien con fusibles rápidos o mediante interruptores automáticos especiales. La solución óptima será la que, cumpliendo todos los requisitos de fiabilidad y protección del cable, tenga un menor coste. 7.2.3.6 Caída de tensión Para las caídas se han utilizado las fórmulas ya vistas al principio de este Anexo, aplicadas según sean los circuitos monofásicos o trifásicos. En la ITC-BT-19 se permite una caída del 4,5% para alumbrado y del 6,5% para los demás usos, siempre que la instalación industrial tenga su propio transformador de distribución AT-BT. En este caso la caída se mide desde la salida del transformador, origen de la instalación de baja tensión. El otro límite ya conocido del 3% y 5% para alumbrado y otros usos sería de aplicación si el suministro fuese directamente en baja tensión. En lo posible se va a intentar mantener estas últimas caídas para un mejor funcionamiento de los aparatos receptores sensibles a las variaciones de tensión, como los equipos de regulación de las lámparas de descarga. 7.2.4 Dimensionado de las protecciones 7.2.4.1 Protección contra sobrecargas permanentes Para la protección frente a sobrecargas permanentes se utilizarán interruptores magnetotérmicos tarados de manera que protejan el cable en las condiciones de instalación dadas, según los coeficientes correctores que prescribe el REBT, y con una curva adecuada al tipo de receptor que alimenta el cable. Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 82 82 7.2.4.2 Protección contra cortocircuitos Se utilizarán interruptores magnetotérmicos debidamente calibrados. Para ello se seleccionará la curva de operación que determina además el valor de la intensidad de disparo magnético, cuya elección depende del tipo de carga que alimenta. Según la ITC-BT-22 se establece que:  La intensidad de cortocircuito máxima prevista debe ser menor que el poder de corte asignado del aparato.  La curva seleccionada será: o Curva B: Im = (3 a 5) x In. Curva utilizada para circuitos en los que no se producen transitorios. o Curva C: Im = (5 a 10) x In. Curva utilizada para circuitos con carga mixta y en instalaciones de usos domésticos o análogos. o Curva D: Im = (10 a 20) x In. Curva utilizada para circuitos en los que se prevé que haya transitorios. Escoger el magnetotérmico se hace de la misma forma que con el poder de corte, referenciando y buscando valores inmediatamente superiores respecto a la intensidad de diseño del cable en esta tabla adjunta. Si el calibre del magnetotérmico no entrase en el rango comprendido entre la intensidad de paso y la intensidad máxima permitida del cable, saltaría una alarma de forma similar al método empleado anteriormente. Esto indicaría que el cable no está bien elegido, es decir, que bien su sección o el número de conductores por fase no es el adecuado. I. Per. (A) I. MT. (A) 0 Error 7 6 11 10 17 16 21 20 26 25 33 32 41 40 64 63 81 80 101 100 83 126 125 161 160 251 250 401 400 631 630 801 800 1.251 1250 Tabla 7-3. Intensidades permitidas y calibre del magnetotérmico asociado Cabe destacar una peculiaridad dentro del capítulo de los magnetotérmicos y es que la hoja de cálculo no permite la coordinación de protecciones. Para ello serían necesarias las tablas y curvas que distribuyen los fabricantes de protecciones, siendo variables de unos a otros. Sin embargo, gracias a la herramienta desarrollada en AutoLISP, el usuario puede manipular manualmente los valores de los atributos de las protecciones una vez han sido representadas. 7.2.4.3 Protección contra cortocircuitos en líneas de elevada longitud Es necesario comprobar el correcto funcionamiento de los interruptores automáticos magnetotérmicos ante cortocircuitos en líneas de elevada longitud. Para ello se va a emplear un método de cálculo simplificado basado en aplicar la ley de Ohm con las siguientes hipótesis:  La tensión entre la fase en la que se produce el defecto y el punto de origen de la instalación es igual al 80% de la tensión nominal.  Se desprecia el valor de la reactancia de los conductores frente a su resistencia. Esta aproximación es válida para secciones pequeñas y moderadas. El cálculo de la longitud máxima del cable que está protegiendo el dispositivo viene determinado por la fórmula: Lmax=0.8·Coef·Sf·Uf (1+Sf Sp)·Imag ( 7-51 ) Siendo: 𝐿𝑚𝑎𝑥: Longitud máxima de cable (m). 𝑆𝑓: Sección de la fase (mm2). 𝑆𝑝: Sección del conductor de protección (mm2). 𝐼𝑚𝑎𝑔: Intensidad de calibración del magnetotérmico (A). Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 84 84 𝑈𝑓: Tensión de fase (V). 𝐶𝑜𝑒𝑓: El coeficiente a aplicar según el material del conductor. En caso de cobre es 56, para aluminio es 36. En nuestro caso se ha establecido por defecto como conductor de protección el mismo que el de fase. Para la protección de los cables frente a cortocircuitos hay que comprobar que la integral de Joule dti2 del cable es superior a la que deja pasar la protección antes de interrumpir la corriente. Puesto que el tiempo mínimo de un interruptor magnetotérmico es del orden de 10 ms, puede ser necesario una protección adicional de aquellas líneas que parten de cuadros cercanos al CGBT con pequeñas secciones, debido a la gran potencia de cortocircuito. 7.2.4.4 Protección contra sobrecargas permanentes Se utilizarán interruptores magnetotérmicos tarados de manera que protejan el cable en las condiciones de instalación dadas, según los coeficientes correctores que prescribe el Reglamento, y con una curva adecuada al tipo de receptor que alimenta el cable. Los valores obtenidos se encuentran en la hoja de cálculo anexa. 7.2.4.5 Protección contra contactos directos  Según la norma UNE-60364, la protección contra los contactos directos se conseguirá mediante: o Aislamiento de las partes activas, como es el caso de los cables aislados o Barreras o envolventes, como los embarrados de los cuadros o Obstáculos, como en el embarrado de los transformadores o Puesta fuera de alcance por alejamiento, situando las partes activas fuera del volumen de accesibilidad Según la ITC-BT-24 la protección diferencial se puede considerar una medida complementaria para los contactos directos, cuando el valor de disparo es igual o inferior a 30 mA. Aunque exista protección diferencial, se requiere alguna de las medidas citadas anteriormente. 7.2.4.6 Protección contra contactos indirectos: protección por corte automático de la alimentación En el régimen de neutro TT se debe cumplir que Ra·Ia≤U, donde Ra es la suma de las resistencias de la toma de tierra y de los conductores de protección de las masas; Ia es la corriente diferencial que asegura el funcionamiento de la protección y U es la tensión de contacto límite convencional. Esta tensión es igual a 85 50V según ITC-BT-24, aunque en alumbrado exterior U baja hasta 24 V como indica la ITC-BT-09. En la hoja de cálculo adjunta se introducen los diferenciales a mano por el proyectista. Es posible un funcionamiento retardado de la protección diferencial para lograr selectividad con otros dispositivos diferenciales situados aguas abajo. En este caso el retardo máximo será de 1 segundo. Aunque la norma permite la utilización de dispositivos de protección contra sobreintensidades como protección contra contactos indirectos (siempre que Ra sea lo suficientemente baja) en este Proyecto se ha preferido la utilización de los dispositivos diferenciales. 7.2.4.7 Protección exterior contra el rayo mediante Pararrayos con Dispositivo de Cebado En los siguientes apartados se van a aplicar las indicaciones de la norma UNE 21186, así como de sus Anexos.  Necesidad de la Instalación Exterior de Protección contra el Rayo (IEPR) El anexo B de la norma establece una metodología para determinar la necesidad de la instalación exterior contra el rayo, basada en el riesgo de sufrir un impacto y las consecuencias que tendría.  Evaluación del riesgo de impacto La selección del nivel de protección adecuado para la colocación de una IEPR se basa en la frecuencia de impactos de rayo Nd prevista en la estructura a proteger y en la frecuencia anual aceptable de rayos Nc sobre la estructura.  Densidad de impactos sobre el terreno Ng Ng viene determinado por el nivel ceráunico local Nk mediante la fórmula Ng=0.02·Nk 1.67. Se define el nivel ceráunico como el número de días al año en que se oye tronar. Se puede obtener de un mapa de niveles isoceráunicos de la región o bien directamente el valor Ng del mapa en la página 47 de UNE 21186. En ambos casos el valor obtenido para Ng es prácticamente idéntico.  Frecuencia esperada de rayos sobre la estructura Ne Se evalúa a partir de la expresión Ne=Ng·1.1·Ae·C1·10-6 /año donde: o Ng es la densidad anual media de impactos por año y km2, calculada anteriormente o 1,1 es el coeficiente de seguridad ligado a la evaluación de impactos o Ae es la superficie de captura equivalente de la estructura aislada (m2) o C1 es el coeficiente relacionado con el entorno de la estructura  Frecuencia aceptable de rayos sobre la estructura Na Anexo I: Cálculo de instalaciones eléctricas 92 92 a tierra será igual a la suma de los inversos de cada resistencia por separado. 7.2.6.4 Tensión máxima de contacto Según la ITC-BT-18 la tensión máxima de contacto será de 50V ya que no se contemplan emplazamientos conductores para el caso tipo. En la hoja de cálculo de cortocircuitos se encuentran los cálculos para la corriente fase-tierra máxima prevista. Se admite superar esta tensión de contacto si se asegura la rápida eliminación de la falta mediante dispositivos de corte adecuado, como son los interruptores diferenciales. Por ejemplo si se instalarán interruptores con sensibilidades de 300 y 30 mA, las resistencias máximas de puesta a tierra serían respectivamente de 50V/0,03A=1667 y 50V/0,003A=167. 93 8 ANEXO II: HOJA DE CÁLCULO En este anexo se adjunta la hoja de cálculo realizada en Excel en la cual se han realizado los cálculos para el diseño y dimensionado de la instalación eléctrica que ha servido como ejemplo durante todo el desarrollo del presente trabajo. Dicho cálculo se ha realizado de acuerdo al REBT como se expone en el anexo anterior. Dicha instalación cuenta con un único transformador de una potencia de 350 kVA. Se compone de una serie de cuadros de distribución que alimentan cargas trifásicas y monofásicas. De igual manera se definen los distintos tipos de instalación existentes. Con el fin de salvar el problema de representación que se da cuando aparecen alumbrados de emergencia, se crea un circuito más. Este problema se expone con algo más de detenimiento en el Anexo V: Diagramas Unifilares. P. Cál. I. Cir. L. Tipo I.Máx. Coef. I. Per. Tª Cable Origen Destino Descripción C. V T.C. Nº Simul (W) Pot. (W) (VA) (A) (m) Nº SU ST Inst. Aisla. Mat. R (Ω mm2/m) X (Ω mm2/m) Tramo Acum. Perm. (A) (K) (A) (ºC) Rcc (Ώ) Xcc (Ώ) RccA (Ώ) XccA (Ώ) Icc (A) Cos fi = Potencia de cortocircuito red(MVA)= Sen fi = Xred de cortocircuito (Ώ)= 0,00032 ρ20resistividad del conductor a 20ºC, Al = Potencia del Transformador (VA)= α coeficiente var. Resis. Al en ºC-1=Nº de Transformadores en Paralelo 1 ρ20resistividad del conductor a 20ºC, Cu = Tensión de cortocircuito del trafo(%)= α coeficiente var. Resis. Cu en ºC-1=Xtrafo de cortocircuito (Ώ)= Temperatura máxima del cable XLPE (ºC) = Xtrafos de cortocircuito en paralelo (Ώ)= Temperatura máxima del cable PVC (ºC) = X de la red y transformadores (Ώ)= Temperatura ambiente del cable al aire (ºC) = Mínimo Poder de corte exigible a la aparamenta (kA)= Temperatura ambiente del cable enterrado (ºC) = Tensión monofásica(V)= Caidas de Tensión Máximas Tensión trifásica(V)= Circuitos de Alumbrado 4,5 % Coef. intensidad nominal condensadores= Otros Usos 6,5 % Tipos de Instalación Tipo Mat. Disp. Nº circ. K1 ºC K2 Nº circ. ¿juntos? Nº ban. tip. Band. K3 ºC K4 Nº Circ Dist K5 Tipo 1 E Bandeja Aire Unip. Cu SZ1-K(AS+) XLPE 5 9 0,80 35,00 0,96 2 si 2 BPH 0,85 25 10,65 Tipo 2 E Bandeja Aire Unip. Cu RZ1-K(AS) XLPE 5 4 0,80 35,00 0,96 2 si 1 BPH 0,90 25 10,69 Tipo 3 B2 Tubo Aire Unip. Cu RZ1-K(AS) XLPE 2 1 1,00 35,00 0,96 2 si 1 BPH 25 10,96 Tipo 4 A2 Empotra. Aire Unip. Cu RZ1-K(AS) XLPE 1 1 1,00 35,00 0,96 2 si 2 BPV 25 10,96 Tipo 5 A1 Empotra. Aire Unip. Cu RZ1-K(AS) XLPE 5 1 1,00 35,00 0,96 1 si 3 BEH 25 10,96 Tipo 6 D Tubo Ent. Unip. Cu RZ1-K(AS) XLPE 1 1 1,00 35,00 3 si 3 BEH 25 0,96 1 nula 0,80 0,77 Cuadro: CT Denominación: Cuadro General de Distribución del Centro de Transformación Icc del Cuadro (kA): 11,19 Cuadro Anterior: Transforma. Ubicación: Cuarto Cuadro General Anexo a Centro de Transformación en Planta 0 CT CGBT Cuadro General de Baja Tensión III 400 Cuad. 1 0,9 252.605 227.344 267.463,91 386,51 40 295 190,0 Tipo 5 XLPE Cu 0,022783 0,000000 0,68 0,83 6,50 216,0 0,96 414,72 81,46 0,00379 0,00000 0,00474 0,02064 10.919,66 Trafo CT Línea de Alimentación a CT III 400 Cuad. 1 0,9 227.344 204.610 240.717,52 347,86 10 295 190,0 Tipo 5 XLPE Cu 0,022011 0,000000 0,15 0,15 6,50 216,0 0,96 414,72 70,73 0,00095 0,00000 0,00095 0,02064 11.191,82 Cuadro: CGBT Denominación: Cuadro General de Baja Tensión Red: Si Icc Embarrado de Red (kA): 10,92 Icc del Cuadro (kA): Cuadro Anterior: CT Ubicación: Intalación eléctrica Grupo: No Icc Embarrado de Grupo (kA): SAI: No Icc Embarrado de SAI (kA): Embarrado de Red CGBT C1 Circuito 1 III 400 Cuad. 1 0,9 60.000 54.000 63.529,41 91,81 10 135 35,0 Tipo 4 XLPE Cu 0,022321 0,000000 0,22 0,9 6,50 109,00 0,96 104,64 75,03 0,00514 0,00000 0,00988 0,02064 10.105,32 CGBT C2 Circuito 2 III 400 Cuad. 1 0,9 40.000 36.000 42.352,94 61,20 20 116 16,0 Tipo 4 XLPE Cu 0,022832 0,000000 0,64 1,3 6,50 68,00 0,96 65,28 82,14 0,02250 0,00000 0,02724 0,02064 6.766,11 CGBT C3 Circuito 3 III 400 Cuad. 1 0,9 25.000 22.500 26.470,59 38,25 30 110 10,0 Tipo 4 XLPE Cu 0,021576 0,000000 0,91 1,6 6,50 51,00 0,96 48,96 64,68 0,05400 0,00000 0,05874 0,02064 3.713,87 CGBT C4 Circuito 4 III 400 Cuad. 1 0,9 120.000 108.000 127.058,82 183,61 40 1185 185,0 Tipo 4 XLPE Cu 0,020686 0,004137 0,34 1,0 6,50 295,00 0,96 283,2 52,32 0,00389 0,00089 0,00863 0,02153 9.967,58 CGBT CD1 Circuito 5 III 400 Cuad. 1 0,9 35.672 32.105 37.770,35 54,58 50 125 25,0 Tipo 1 XLPE Cu 0,021423 0,000000 0,86 1,5 6,50 110,00 0,65 71,808 62,55 0,03600 0,00000 0,04074 0,02064 5.063,14 CD1 CD1_1 Cuadro distribución 1 a Circuito 1 III 400 Ench. 1 0,8 4.000 3.200 3.764,71 5,44 10 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,019030 0,000000 0,15 1,0 6,50 22,0 0,96 21,12 29,31 0,07200 0,00000 0,11274 0,02064 2.017,39 CD1 CD1_2 Cuadro distribución 1 a Circuito 2 III 400 Ench. 1 0,8 6.000 4.800 5.647,06 8,16 15 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,019418 0,000000 0,35 1,2 6,50 22,0 0,96 21,12 34,70 0,10800 0,00000 0,14874 0,02064 1.539,77 CD1 CD1_3 Cuadro distribución 1 a Circuito 3 III 400 Ench. 1 0,8 12.000 9.600 11.294,12 16,32 20 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,021514 0,000000 1,03 1,9 6,50 22,0 0,96 21,12 63,82 0,14400 0,00000 0,18474 0,02064 1.243,85 CD1 CD1_4 Cuadro distribución 1 a Circuito 4 III 400 Mot. 1 0,8 2.500 2.000 2.352,94 4,25 25 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,018909 0,000000 0,24 1,1 6,50 22,0 0,96 21,12 27,63 0,18000 0,00000 0,22074 0,02064 1.042,92 CD1 CD1_5 Cuadro distribución 1 a Circuito 5 III 400 Cuad. 1 0,9 6.000 5.400 6.352,94 9,18 30 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,019604 0,000000 0,79 1,7 6,50 22,0 0,96 21,12 37,28 0,21600 0,00000 0,25674 0,02064 897,69 CD1_5 CD1_5_1 Fuerza 1 II 230 Mot. 1 0,8 2.500 2.000 2.352,94 12,79 10 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019948 0,000000 0,60 1,4 6,50 26,0 0,96 24,96 42,06 0,07200 0,00000 0,32874 0,02064 701,96 CD1_5 CD1_5_2 Fuerza 2 II 230 Mot. 1 0,8 2.500 2.000 2.352,94 12,79 15 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019948 0,000000 0,91 1,7 6,50 26,0 0,96 24,96 42,06 0,10800 0,00000 0,36474 0,02064 632,91 CD1_5 CD1_5_3 Fuerza 3 II 230 Mot. 1 0,8 2.500 2.000 2.352,94 12,79 20 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019948 0,000000 1,21 2,0 6,50 26,0 0,96 24,96 42,06 0,14400 0,00000 0,40074 0,02064 576,21 CD1 CDA_1 Luces 1 II 230 Cuad. 1 0,9 560 504 592,94 2,58 20 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018770 0,000000 0,29 1,15 6,50 26,0 0,96 24,96 25,69 0,14400 0,00000 0,18474 0,02064 1.243,85 CDA_1 CE_1 Emergencia 1 II 230 Fluo. 1 0,8 100 80 144,00 0,63 10 1 1,5 1,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018725 0,000000 0,04 0,32 4,50 19,0 0,96 18,24 25,08 0,12000 0,00000 0,30474 0,02064 757,00 CDA_1 A-1 Alumbrado 1 II 230 Fluo. 1 0,8 600 480 864,00 3,76 11 1 2,5 1,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018826 0,000000 0,25 0,54 4,50 26,0 0,96 24,96 26,47 0,13200 0,00000 0,31674 0,02064 728,44 CD1 CDA_2 Luces 2 II 230 Fluo. 1 0,8 560 448 806,40 3,51 20 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018812 0,000000 0,25 1,11 4,50 26,0 0,96 24,96 26,28 0,14400 0,00000 0,18474 0,02064 1.243,85 CDA_2 CE_2 Emergencia 2 II 230 Fluo. 1 0,8 100 80 144,00 0,63 10 1 1,5 1,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018725 0,000000 0,04 0,29 4,50 19,0 0,96 18,24 25,08 0,12000 0,00000 0,30474 0,02064 757,00 CDA_2 A-2 Alumbrado 2 II 230 Fluo. 1 0,8 600 480 864,00 3,76 11 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018826 0,000000 0,15 0,41 4,50 26,0 0,96 24,96 26,47 0,07920 0,00000 0,26394 0,02064 873,35 CD1 CS1 Cuadro distribución 1 a Circuito Secundario 1 III 400 Cuad. 1 0,9 3.600 3.240 3.811,76 5,51 15 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,019038 0,000000 0,23 1,09 6,50 22,0 0,96 21,12 29,42 0,10800 0,00000 0,14874 0,02064 1.539,77 CS1 CS1_1 Circuito secundario 1 a Circuito 1_1 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,40 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,18474 0,02064 1.243,85 CS1 CS1_2 Circuito secundario 1 a Circuito 1_2 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,40 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,18474 0,02064 1.243,85 CS1 CS1_3 Circuito secundario 1 a Circuito 1_3 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,40 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,18474 0,02064 1.243,85 CD1 CS2 Cuadro distribución 2 a Circuito Secundario 1 III 400 Cuad. 1 0,9 3.600 3.240 3.811,76 5,51 25 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,019038 0,000000 0,39 1,25 6,50 22,0 0,96 21,12 29,42 0,18000 0,00000 0,22074 0,02064 1.042,92 CS2 CS1_1 Circuito secundario 2 a Circuito 1_1 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,56 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,25674 0,02064 897,69 CS2 CS1_2 Circuito secundario 2 a Circuito 1_2 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,56 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,25674 0,02064 897,69 CS2 CS1_3 Circuito secundario 2 a Circuito 1_3 III 400 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 2,04 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,018760 0,000000 0,03 0,41 6,50 23,0 0,96 22,08 25,55 0,03600 0,00000 0,25674 0,02064 897,69 CD1 CS3 Cuadro distribución 3 a Circuito Secundario 1 III 400 Cuad. 1 0,9 3.600 3.240 3.811,76 5,51 35 1 2,5 2,5 Tipo 4 XLPE Cu 0,019038 0,000000 0,54 1,40 6,50 22,0 0,96 21,12 29,42 0,25200 0,00000 0,29274 0,02064 787,88 CS3 CS1_1 Circuito secundario 3 a Circuito 1_1 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,71 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,32874 0,02064 701,96 CS3 CS1_2 Circuito secundario 3 a Circuito 1_2 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,71 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,32874 0,02064 701,96 CS3 CS1_3 Circuito secundario 3 a Circuito 1_3 II 230 Ench. 1 0,8 1.500 1.200 1.411,76 6,14 5 1 2,5 2,5 Tipo 5 XLPE Cu 0,019003 0,000000 0,17 0,71 6,50 26,0 0,96 24,96 28,93 0,03600 0,00000 0,32874 0,02064 701,96 E- Cables multiconductores sobre bandejas perforadas en horizontal o vertical. Coef. Tot. Tablas 52-E2 y E3 Corrección por agrupamiento (Tabla 52-E1) B2- Cables multiconductores en tubos en montaje superficial o empotrados en obra. 4,00 25 0,02032 40 0,02032 90 400 70 10 230 Inst. 0,02063746 S(mm2) Cable 0,018 0,00403 0,029 0,527 500 315000,00 Cortocircuito Caida de Tensión (%) 0,00392 E- Cables multiconductores sobre bandejas perforadas en horizontal o vertical. Ubicación Carga 0,85 10,92 Aisla. Correc. instalaciones E y F (Tablas 52-E4 y E5) A2- Cables multiconductores en tubos empotrados en paredes térmicamente aislantes. Forma Tendido Tipo 1,5 A1- Conductores unipolares aislados en tubos empotrados en paredes aislantes. D- Conductores unipolares o multiconductores directamente enterrados bajo tubos Embarrados Cables Instalación enterrada Temp. (Tabla 52-D1) Instalación aérea Temp. (Tabla 52-D2) 95 Diferencial Pcc (kA) Cal. Curva Im L Dif. TTIn Sen R Seccion Especificacion Circuito Cable Tiempo Intensidad IM-x Sensiblidad Intensidad Retardo 10 400 C10 821,62 781,62 CT CGBT no 4x95mm2+T Cuadro General de Baja Tensión CGBT RZ1-K(AS) 300mA 4x400A si 15 400 C10 821,62 811,62 Trafo CT no 4x95mm2+T Línea de Alimentación a CT CT RZ1-K(AS) 300mA 4x400A si 10 100 C10 560,00 550,00 CGBT C1 si 4x35mm2+T Circuito 1 C1 RZ1-K(AS) - 4x100A C 10 63 C10 383,81 363,81 CGBT C2 si 4x16mm2+T Circuito 2 C2 RZ1-K(AS) - 4x63A C 10 40 C10 347,83 317,83 CGBT C3 si 4x10mm2+T Circuito 3 C3 RZ1-K(AS) - 4x40A C 10 250 C10 1.259,57 1.219,57 CGBT C4 si 4x185mm2+T Circuito 4 C4 RZ1-K(AS) - 4x250A C 10 63 C10 599,70 549,70 CGBT CD1 no 4x25mm2+T Circuito 5 CD1 SZ1-K(AS+) - 300mA 4x63A si 10 20 C10 142,86 132,86 CD1 CD1_1 si 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 1 a Circuito 1 CD1_1 RZ1-K(AS) - 4x20A C 10 20 C10 142,86 127,86 CD1 CD1_2 si 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 1 a Circuito 2 CD1_2 RZ1-K(AS) - 4x20A C 10 20 C10 142,86 122,86 CD1 CD1_3 si 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 1 a Circuito 3 CD1_3 RZ1-K(AS) - 4x20A C 10 20 C10 142,86 117,86 CD1 CD1_4 si 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 1 a Circuito 4 CD1_4 RZ1-K(AS) - 4x20A C 10 20 C10 142,86 112,86 CD1 CD1_5 no 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 1 a Circuito 5 CD1_5 - 300mA 4x20A si 10 20 C10 82,14 72,14 CD1_5 CD1_5_1 si 2x2,5mm2+T Fuerza 1 CD1_5_1 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 67,14 CD1_5 CD1_5_2 si 2x2,5mm2+T Fuerza 2 CD1_5_2 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 62,14 CD1_5 CD1_5_3 si 2x2,5mm2+T Fuerza 3 CD1_5_3 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 62,14 CD1 CDA_1 no 2x2,5mm2+T Luces 1 CDA_1 RZ1-K(AS) - 2x20A C 300mA 2x20A si 10 16 C10 56,56 46,56 CDA_1 CE_1 si 2x1,5mm2+T Emergencia 1 CE_1 RZ1-K(AS) - 2x16A C 10 20 C10 49,29 38,29 CDA_1 A-1 si 2x2,5mm2+T Alumbrado 1 A-1 RZ1-K(AS) - 10 20 C10 82,14 62,14 CD1 CDA_2 no 2x2,5mm2+T Luces 2 CDA_2 RZ1-K(AS) - 2x20A C 300mA 2x20A si 10 16 C10 56,56 46,56 CDA_2 CE_2 si 2x1,5mm2+T Emergencia 2 CE_2 RZ1-K(AS) - 2x16A C 10 20 C10 82,14 71,14 CDA_2 A-2 si 2x2,5mm2+T Alumbrado 2 A-2 RZ1-K(AS) - 10 20 C10 142,86 127,86 CD1 CS1 no 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 1 a Circuito Secundario 1 CS1 RZ1-K(AS) - 4x20A C 300mA 4x20A si 10 20 C10 82,14 77,14 CS1 CS1_1 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 1 a Circuito 1_1 CS1_1 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 77,14 CS1 CS1_2 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 1 a Circuito 1_2 CS1_2 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 77,14 CS1 CS1_3 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 1 a Circuito 1_3 CS1_3 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 142,86 117,86 CD1 CS2 no 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 2 a Circuito Secundario 1 CS2 RZ1-K(AS) - 4x20A C 300mA 4x20A si 10 20 C10 82,14 77,14 CS2 CS1_1 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 2 a Circuito 1_1 CS1_1 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 77,14 CS2 CS1_2 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 2 a Circuito 1_2 CS1_2 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 142,86 137,86 CS2 CS1_3 si 4x2,5mm2+T Circuito secundario 2 a Circuito 1_3 CS1_3 RZ1-K(AS) - 4x20A C 10 20 C10 142,86 107,86 CD1 CS3 no 4x2,5mm2+T Cuadro distribución 3 a Circuito Secundario 1 CS3 RZ1-K(AS) - 4x20A C 300mA 4x20A si 10 20 C10 82,14 77,14 CS3 CS1_1 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 3 a Circuito 1_1 CS1_1 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 77,14 CS3 CS1_2 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 3 a Circuito 1_2 CS1_2 RZ1-K(AS) - 2x20A C 10 20 C10 82,14 77,14 CS3 CS1_3 si 2x2,5mm2+T Circuito secundario 3 a Circuito 1_3 CS1_3 RZ1-K(AS) - 2x20A C Destino Final Tabla Origen Magnetoterm. Magnetotérmico Diferencial Anexo II: Hoja de Cálculo 96 96 Contactor IC-x N-XX A RT-x N-XX A N-XX A YY-mA Retraso IMD-x CM-x Seccionador Guardamotor Diferencial+Magnetotérmico Conexión Bornas Contactor Abierto Bobina contactor Piloto Señalización Analizador de Red Seta Selector Marcha Contactor Cerrado 9 ANEXO III: DIAGRAMAS DE FLUJO En este anexo se encuentra el conjunto de diagramas de flujo de cada uno de los algoritmos llevados a cabo para la resolución del problema objeto del trabajo 9.1 Programa principal Instalación en Excel Toma de Datos Filtro y Clasificación Representación elementos finales Representación niveles superiores Fin representación 9.2 Toma de datos Inicio Habilitación de Introducción de bloques por teclado Desactivación intuición puntos Limpieza de Pantalla Puesta de variables usadas a 0 Determinación archivo Excel, hoja y rango Obtención de los valores en Excel Obtención dimensión rango i=0 ¿i < filas? Sí Creación sublista y ampliación de lista ppal i = i + 1 No Esctritura Fichero .CSV Fin Anexo III: Diagramas de flujo 98 98 9.2.1 Obtención Rango Volteamos la listaInicio Conversión Rango a Mayúsculas Conversión a lista ASCII ¿Inicio? Sí No Buscamos ocurrencia 58 Extraemos de la ocurrencia al final Sí¿inicio?SíVolteamos la lista No Guardamos dato como final Guardamos dato como inicio Conversión de números a tipo entero Separamos números y letras Filas=diferencia números del rango Conversión nombre columnas a ASCII Columnas=1+(Diferencia números ASCII) Fin 99 9.3 Filtro Inicio Apertura CSV Nuevo Dato ¿Información relevante? Sí Clasificación ¿Todo clasificado?Sí Fin No No Anexo III: Diagramas de flujo 100 100 9.3.1 Clasificación Inicio Dato Conversión a formato adecuado Es el CTSi Almacenamiento del CT No Componente 2 = si Si Es elemento finalNo No es elemento final Fin CSV Si Fin No 101 9.4 Representación Elementos Finales Inicio Nuevo circuito Representación valores tabla Almacenamiento punto inserción Determinación punto inserción siguiente ¿Cambio de nodo? Sí Representación unión del nodo ¿Final lista? Fin No No Sí Anexo III: Diagramas de flujo 108 108 9.6.3 Reordenación Puntos y Unión Nodal Inicio Ptosaux=ptosaux+ptos2 Ordenación ptosaux en orden alfabético Reverse de ptosaux J=0 Ps_fl_a=0 Origen_J<>origen_(1+j) No J=j+1 Origen=pos_fl_a Destino=j Unión nodal Pos_fl_a=1+j Ptos2+=pto J<tamaño ptosaux Si Ordenar ptos2 Fin 109 10 ANEXO IV: CÓDIGO AUTOLISP En este anexo se expone el código desarrollado a lo largo del proceso de identificación de la solución. Este código no incluye la opción de la existencia de dos embarrados como lo pueda ser el de red y el de grupo en una instalación eléctrica de tamaño grande. Para incluirlo bastaría repetir el código otra vez donde para cada una de las sentencias donde se referencia al embarrado, incluir el de red y grupo. 10.1 Librería A continuación se exponen las funciones que se han determinado necesarias para el desarrollo del código que permite obtener la solución adoptada. (vl-load-com) (defun getCellsFunction(fileName sheetName cellName / myXL myBook mySheet myRange cellValue) (setq myXL(vlax-get-or-create-object "Excel.Application")) (vla-put-visible myXL :vlax-false) (vlax-put-property myXL 'DisplayAlerts :vlax-false) (setq myBook (vl-catch-all-apply 'vla-open (list (vlax-get-property myXL "WorkBooks") fileName))) (setq mySheet (vl-catch-all-apply 'vlax-get-property (list (vlax-get-property myBook "Sheets") "Item" sheetName))) (vlax-invoke-method mySheet "Activate") (setq myRange (vlax-get-property (vlax-get-property mySheet 'Cells) "Range" cellName)) (setq cellValue(vlax-variant-value (vlax-get-property myRange 'Value2))) (vl-catch-all-apply 'vlax-invoke-method (list myBook "Close")) (vl-catch-all-apply 'vlax-invoke-method (list myXL "Quit")) (if (not (vlax-object-released-p myRange))(progn(vlax-release-object myRange)(setq myRange nil))) (if (not (vlax-object-released-p mySheet))(progn(vlax-release-object mySheet)(setq mySheet nil))) (if (not (vlax-object-released-p myBook))(progn(vlax-release-object myBook)(setq myBook nil))) (if (not (vlax-object-released-p myXL))(progn(vlax-release-object myXL)(setq myXL nil))) (if(= 'safearray (type cellValue)) Anexo IV: Código AutoLISP 110 110 (progn (setq tempCellValue(vlax-safearray->list cellValue)) (setq cellValue(list)) (if(= (length tempCellValue) 1) (progn (foreach a tempCellValue (if(= (type a) 'LIST) (progn (foreach b a (if(= (type b) 'LIST) (setq cellValue(append cellValue (list (vlax-variant-value (car b))))) (setq cellValue(append cellValue (list (vlax-variant-value b))))))) (setq cellValue(append cellValue (list (vlax-variant-value a))))))) (progn (foreach a tempCellValue (setq tmpList(list)) (foreach b a (setq tmp(vlax-variant-value b)) (setq tmpList(append tmpList (list tmp)))) (setq cellValue(append cellValue tmpList))))))) cellValue ) (defun convierte (str pat / i j n lst) (cond ((/= (type str)(type pat) 'STR)) ((= str pat)'("")) (T 111 (setq i 0 n (strlen pat)) (while (setq j (vl-string-search pat str i)) (setq lst (cons (substr str (1+ i)(- j i)) lst) i (+ j n))) (reverse (cons (substr str (1+ i)) lst))))) (defun :sort-by-letter-mid-max (lst / l a) (foreach e lst (setq l (if (setq a (assoc (car e) l)) (subst (append a (cdr e)) a l) (cons e l)))) (vl-sort (mapcar '(lambda (x) (list (car x) (list (/ (apply '+ (mapcar 'car (cdr x))) (- (length x) 1.)) (apply 'max (mapcar 'cadr (cdr x)))))) l) '(lambda (a b) (< (car a) (car b))))) (defun LM:col->num ( c / n ) (if (= 1 (setq n (strlen c))) (- (ascii c) 64) (+ (* 26 (LM:col->num (substr c 1 (1- n)))) (LM:col->num (substr c n))))) (defun rangoCSV (rango) (setq inicio (reverse (cdr (member 58 (reverse (vl-string->list (strcase rango)))))) fin (cdr (member 58 (vl-string->list (strcase rango))))) (setq inicio_l nil inicio_n nil fin_l nil fin_n nil) (foreach n inicio Anexo IV: Código AutoLISP 112 112 (if (AND (>= n 65) (<= n 90)) (setq inicio_l (cons (chr n) inicio_l )) (setq inicio_n (cons (chr n) inicio_n)))) (setq inicio_l (apply 'strcat (reverse inicio_l))) (setq inicio_n (atoi (apply 'strcat (reverse inicio_n)))) (foreach n fin (if (AND (>= n 65) (<= n 90)) (setq fin_l (cons (chr n) fin_l )) (setq fin_n (cons (chr n) fin_n)))) (setq fin_l (apply 'strcat (reverse fin_l))) (setq fin_n (atoi (apply 'strcat (reverse fin_n)))) (setq rango (list(- fin_n inicio_n) (1+ (- (LM:col->num fin_l) (LM:col->num inicio_l)))))) (defun LM:writecsv ( lst csv / des sep ) (if (setq des (open csv "w")) (progn (setq sep (cond ((vl-registry-read "HKEY_CURRENT_USER\\Control Panel\\International" "sList")) (","))) (foreach row lst (write-line (LM:lst->csv row sep) des)) (close des) t))) (defun LM:lst->csv ( lst sep ) (if (cdr lst) (strcat (LM:csv-addquotes (car lst) sep) sep (LM:lst->csv (cdr lst) sep)) 113 (LM:csv-addquotes (car lst) sep))) (defun LM:csv-addquotes ( str sep / pos ) (cond ( (wcmatch str (strcat "*[`" sep "\"]*")) (setq pos 0) (while (setq pos (vl-string-position 34 str pos)) (setq str (vl-string-subst "\"\"" "\"" str pos) pos (+ pos 2))) (strcat "\"" str "\"")) ( str ))) (defun LM:sublst ( lst idx len ) (cond ( (null lst) nil) ( (< 0 idx) (LM:sublst (cdr lst) (1- idx) len)) ( (null len) lst) ( (< 0 len) (cons (car lst) (LM:sublst (cdr lst) idx (1- len)))))) (defun pto&lines (puntos inicio fin / ptod i xo) (setq xo(caadr (nth inicio puntos)) xd(caadr (nth fin puntos)) xf(/ (+ xo xd) 2.0) yf(apply 'max (mapcar '(lambda (x) (cadadr x)) puntos)) i fin nodo (car (nth fin puntos))) (while (<= i inicio) (setq x (caadr (nth i puntos)) y (cadadr (nth i puntos))) Anexo IV: Código AutoLISP 114 114 (entmakex (list (cons 0 "line") (cons 10 (list x y)) (cons 11 (list x yf)) (cons 62 4))) (setq i (1+ i))) (entmakex (list (cons 0 "line") (cons 10 (list xo yf)) (cons 11 (list xd yf)) (cons 62 4))) (setq ptof(list nodo (list xf yf))) ptof) (defun pto&lines2 (puntos inicio fin dist / ptod i xo) (setq xo(caadr (nth inicio puntos)) xd(caadr (nth fin puntos)) xf(/ (+ xo xd) 2.0) yf(+ (apply 'max (mapcar '(lambda (x) (cadadr x)) puntos)) (/ dist 2.0)) i inicio nodo (car (nth fin puntos))) (while (<= i fin) (setq x (caadr (nth i puntos)) y (cadadr (nth i puntos))) (entmakex (list (cons 0 "line") (cons 10 (list x y)) (cons 11 (list x yf)) (cons 62 4))) (setq i (1+ i))) (entmakex (list (cons 0 "line") (cons 10 (list xo yf)) (cons 11 (list xd yf)) (cons 62 4))) (setq ptof(list nodo (list xf yf))) ptof) (defun nds_conc (elemento lista / origen flag contador) (setq contador 0 flag T) (while flag (setq flag nil) (if (assoc (cadr elemento) lista) (setq elemento (assoc (cadr elemento) lista) flag T contador (1+ contador)))) contador) (defun esfinal (destino lista / k destino_f origen_i) 115 (setq control T) (if (assoc destino lista)(setq control nil)) control) (defun inserta (punto elemento) (setq a T) (foreach n (list (nth 7 elemento) (nth 8 elemento) (nth 9 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn (setq ud "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\magneto" atts (list (nth 7 elemento) (nth 8 elemento) (nth 9 elemento))) (command "insert" ud (cadr punto) 10 10 0) (foreach n atts (command n)) (setq ename(entlast));Nos devuelve la entidad insertada (setq dist1 (getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance1")) (setpropertyvalue ename "Position/Y" (+ (cadr (cadr punto)) dist1)) (setq punto (list (car actual)(list (caadr punto)(+ (cadadr punto) dist1)))))) (setq a T) (foreach n (list (nth 10 elemento)(nth 11 elemento)(nth 12 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn (setq ud "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\diferencial" atts (list (nth 10 elemento)(nth 11 elemento)(nth 12 elemento))) (command "insert" ud (cadr punto) 10 10 0) (foreach n atts (command n)) (setq ename(entlast)) (setq dist1 (getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance1")) (setpropertyvalue ename "Position/Y" (+ (cadr (cadr punto)) dist1)) Anexo IV: Código AutoLISP 116 116 (setq punto (list (car actual)(list (caadr punto)(+ (cadadr punto) dist1)))))) (setq a T) (foreach n (list (nth 13 elemento)(nth 14 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn (setq ud "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\int-corte" atts (list (nth 13 elemento)(nth 14 elemento))) (command "insert" ud (cadr punto) 10 10 0) (foreach n atts (command n)) (setq ename(entlast)) (setq dist1 getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance1")) (setpropertyvalue ename "Position/Y" (+ (cadr (cadr punto)) dist1)) (setq punto (list (car actual)(list (caadr punto)(+ (cadadr punto) dist1)))))) (setq a T) (foreach n (list (nth 15 elemento)(nth 16 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn (setq ud "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\guardamotor" atts (list (nth 15 elemento)(nth 16 elemento))) (command "insert" ud (cadr punto) 10 10 0) (foreach n atts (command n)) (setq ename(entlast));Nos devuelve la entidad insertada (setq dist1 (getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance1")) (setpropertyvalue ename "Position/Y" (+ (cadr (cadr punto)) dist1)) (setq punto (list (car actual)(list (caadr punto)(+ (cadadr punto) dist1)))))) 117 (setq a T) (foreach n (list (nth 17 elemento)(nth 18 elemento)(nth 19 elemento)(nth 20 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn (setq ud "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\magneto-dif" atts (list (nth 17 elemento)(nth 18 elemento)(nth 19 elemento)(nth 20 elemento))) (command "insert" ud (cadr punto) 10 10 0) (foreach n atts (command n)) (setq ename(entlast)) (setq dist1 (getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance1")) (setpropertyvalue ename "Position/Y" (+ (cadr (cadr punto)) dist1)) (setq punto (list (car actual)(list (caadr punto)(+ (cadadr punto) dist1))))) (setq a T) (foreach n (list (nth 21 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn (setq ud "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\analizador") (command "insert" ud (cadr punto) 10 10 0) (setq ename(entlast)) (setq dist1 (getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance1")) (setpropertyvalue ename "Position/Y" (+ (cadr (cadr punto)) dist1)) (setq punto (list (car actual)(list (caadr punto)(+ (cadadr punto) dist1)))))) (setq a T) (foreach n (list (nth 22 elemento)) (if (or (= nil n)(= "" n))(setq a nil))) (if a (progn Anexo IV: Código AutoLISP 124 124 (setq j 0 emb_f (reverse emb_f) pto_m (list) ptosaux (list)) (while (< j (length emb_f)) (setq actual (nth j emb_f) pto_m (assoc (cadr actual) ptos1) ptosaux (cons (inserta pto_m actual) ptosaux) j (1+ j))) (setq ptosaux (append ptos2 (reverse ptosaux))) (setq pp ptosaux ptosaux (list)) (foreach n (vl-sort-i (mapcar 'car pp) '<) (setq ptosaux (cons (nth n pp) ptosaux))) (setq ptosaux (reverse ptosaux) j 0 pos_fl_a 0) (while (< j (length ptosaux)) (if (/= (car (nth j ptosaux))(car (nth (1+ j) ptosaux))) (setq ptos2 (cons (pto&lines2 ptosaux pos_fl_a j dist2) ptos2) pos_fl_a (1+ j))) (setq j (1+ j))) (setq ptos2(:sort-by-letter-mid-max ptos2)) (if (= (length ptos2) 1) (setq pto_m (inserta (car ptos2) CT) fin T))) (gc) ) 10.3 Alternativa (defun C:diagrama2 () (gc) (command "attdia" 0) (command "osnap" "none") (command "erase" "all" "") (load "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\Libreria18.LSP") 125 (setq emb (list) emb_f (list) lista (list) origen "" archivo (getfiled "Selecccione archivo Excel" "" "*" 16) hoja (getstring T "Nombre de la hoja: ") rango (getstring T "Nombre del rango: ") f 0 valores(getcellsfunction archivo hoja rango) filas (car (rangoCSV rango)) columnas (cadr (rangoCSV rango))) (while (<= f filas) (setq lista (cons (LM:sublst valores (* f columnas) columnas) lista) f (1+ f))) (setq lista (reverse (mapcar '(lambda (x) (subst "" nil x)) lista))) (vl-file-delete "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\cuadros.CSV") (LM:writecsv lista "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\cuadros.CSV") (setq file (open "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\cuadros.CSV" "r")) (while (setq leido(read-line file)) (if (read leido) (progn (setq value (convierte leido ";") origen (vl-string-trim " ( ) " (vl-princ-to-string (car value))) destino (vl-string-trim " ( ) " (vl-princ-to-string (cadr value)))) (if (vl-string-search "CT" origen)(setq CT value)) (if (= (nth 2 value) "si") (setq emb_f (cons value emb_f)) (setq emb (cons value emb)))))) (close file) (setq emb (reverse (vl-remove (assoc "Trafo" emb) emb)) emb_f (reverse emb_f)) (setq pto (list 0 0) fin nil j 0 dist2 0 contador 0 pto_t (list nil pto) pto_m (list nil pto) Anexo IV: Código AutoLISP 126 126 ptos1 (list);(nodo x y) ptos2 (list) pos_fl_a 0 pos_fl 0 pto_l nil pto_o nil pto_d nil) (while (< j (length emb_f)) (setq actual (nth j emb_f) pto_t (list (car pto_t) (list(+ (caadr pto_t) dist2) (cadadr pto_t))) ptos1 (cons pto_t ptos1) pto_m pto_t) (setq atts (list (nth 3 actual) (nth 4 actual) (nth 5 actual)(nth 6 actual))) (command "insert" "C:\\Users\\User\\Documents\\tfg\\bloques\\tabla" (cadr pto_t) 10 10 0) (foreach n atts (command n)) (setq ename (entlast) dist2 (* 1.25 (getpropertyvalue ename "AcDbDynBlockPropertyDistance2"))) (ajustatexto ename) (setq pto_m (inserta pto_m actual) ptos1 (subst pto_m (nth 0 ptos1) ptos1)) (if (AND (/= j 0)(/= (car (nth 0 ptos1))(car (nth 1 ptos1)))) (setq ptos2 (cons (pto&lines ptos1 (- j contador) 1) ptos2) contador j)) (if (= j (1- (length emb_f))) (setq ptos2 (cons (pto&lines ptos1 (- j contador) 0) ptos2))) (setq j (1+ j)) (setq ptos1 (reverse ptos1) ptos2 (reverse ptos2)) (setq i 0) (while (< i (length ptos2)) (setq destino (car (nth i ptos2)) flag T) (while flag (setq j 0 flag nil) 127 (while (< j (length emb)) (if (= destino (cadr (nth j emb))) (progn (setq flag T destino (car (nth j emb)) ptos2 (subst (inserta (nth i ptos2) (nth j emb)) (nth i ptos2) ptos2) j (1+ (length emb))))) (setq j (1+ j)))) (setq i (1+ i))) ) Anexo V: Diagramas Unifilares 128 128 11 ANEXO V: DIAGRAMAS UNIFILARES A continuación se adjunta el diagrama unifilar tipo, así como su leyenda, del cual se ha extraído la información de cómo se habían de representar cada uno de los elementos que definen un circuito. Es necesario notar, que para el desarrollo de la solución se han tenido que redefinir estos bloques a los cuales se les han añadido los parámetros:  Punto base o de inserción como punto que sirve de referencia a la hora de insertar el bloque.  Distancia1: longitud vertical de cada uno de los bloques que permiten desplazar el punto de inserción correspondiente al siguiente bloque a colocar dentro de un mismo circuito  Distancia2: longitud horizontal del bloque “tabla” que permite desplazar horizontalmente el punto de inserción de cara al próximo circuito. Además permite realizar un escalado del atributo texto dentro del bloque, resultando perfectamente legible. De igual manera, se ha tenido que redefinir la naturaleza de los bloques empleados, teniendo que definirlos como bloques dinámicos con el fin de poder emplearlos en diferentes documentos y poder ser referenciados en cualquier ordenador en el que se use siempre y cuando éstos estén previamente cargados en un archivo. 11.1 Diagramas unifilares de referencia Anexo V: Diagramas Unifilares 130 130 131 11.2 Diagrama unifilar instalación tipo 11.3 Diagrama unifilar tipo variante 11.4 Leyenda diagramas unifilares 133 REFERENCIAS [1] P. C. López, Desarrollo de una Metodología y Herramienta de Cálculo de Instalaciones Eléctricas de Baja Tensión, Sevilla: Escuela Técnica Superior de Ingeniería, 2015. [2] L. M. Díaz, Análisis comparativo de Herramientas de Cálculo de Instalaciones de Baja Tensión, Sevilla: Universidad de Sevilla, 2015. [3] M. B. Marabotto, Estudio de apliación de blindobarras en edificios no industriales, Sevilla: Universidad de Sevilla, 2018. [4] Autodesk, AutoLISP Developer's Guide, 2012. [5] Autodesk, AutoLISP Reference Guide, 2012. [6] Autodesk, DXF Reference, 2011. [7] Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión e Instrucciones Técnicas Complementarias 01 a 52. Real Decreto 842/2002, 2002. [8] D. i. E. d. l. U. d. Sevilla, Apuntes Instalaciones y Máquinas Eléctricas, Sevilla: Universidad de Sevilla, -. [9] AENOR, UNE 20434: Sistema de designación de los cables, 1999. [10] Schneider, Manual Teórico Práctico Schneider Instalaciones en Baja Tensión, -: Schneider Electric, 2009.