Informe Simaris(Bárbara Lomba y Noemí Lorenzo) PDF

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Informe sobre programa Simaris de electrotecnia...

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PROYECTO SIMARIS Prácticas Electrotecnia

Bárbara Lomba Fernández Noemí Lorenzo García

Índice 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Introducción………………………………………………………………….….……2 Objetivos………………………………………………………………………..………2 Sistema de estudio………………………………………………………….……..2 Normativa……………………………………………………………………….…..…2 Desarrollo……………………………………………………………………….………3 Cálculos…………………………………………………………………………….…….7 Obtención de resultados y conclusiones………………………………..10 Bibliografía……………………………………………………………………..……..11

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1. Introducción. El software de diseño de red SIMARIS facilita la planificación de la red eléctrica, incluido el cálculo de corriente de cortocircuito, sobre la base de productos reales con una entrada mínima, para el cálculo de la red desde el suministro de media tensión hasta la toma de corriente. Además, el software de diseño de red admite el cálculo de la corriente de cortocircuito, el flujo de carga, la caída de voltaje y el balance de energía.

2. Objetivos. El objetivo de esta práctica es realizar una instalación eléctrica con el programa SIMARIS de Siemens con sus respectivos cálculos, introduciendo varios motores (entre 3 e 5), luminarias y un transformador para modificar la tensión da la línea. Debemos procurar que el transformador tenga una potencia entre 50 y 500 kVA, al mismo tiempo debemos también tener en cuenta que la potencia de todos los elementos no sobrepase la del transformador. Por último, debemos tener en cuenta que las secciones de los cables deben entrar dentro de la norma UNE‐HD 60364‐5‐52:2014 y REBT.

3. Sistema de estudio. Nuestra planta es una refinería de petróleo, la cual consta por una parte de un motor de 5.5 KW utilizado para alimentar una bomba de carga a unidad, un segundo motor de 82 KW, el cual alimenta a otra bomba de fondo de columna y un tercer motor de 97.7 KW que alimenta a una soplante de aire utilizada para el proceso Claus.

4. Normativa. En primer lugar, hemos seleccionado los cables en función de la aplicación de las normas anteriormente nombradas, REBT y normas UNE. Para determinar la sección de los cables hemos aplicado la norma IEC 60228, que es la Norma internacional de la Comisión Electrotécnica Internacional para conductores de cables aislados. Entre otras cosas, define un sistema de áreas de secciones transversales está ndares para este tipo de cables. En la tabla que se muestra a continuación, podemos ver las diferentes secciones para cada tipo de cable según la norma citada anteriormente.

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Norma internacional para secciones de cable s eléctricos (IEC 60228)

0.5 mm2

0.75 mm2

1 mm2

1.5 mm2

2.5 mm2

4 mm2

6 mm2

10 mm2

16 mm2

25 mm2

35 mm2

50 mm2

70 mm2

95 mm2

120 mm2

150 mm2

185 mm2

240 mm2

300 mm2

400 mm2

500 mm2

630 mm2

800 mm2

1000 mm2

A continuación para calcular la sección de los cables aplicamos la instrucción técnica complementaria ITC‐BT‐06/07, además de consultar la norma UNE-HD 60.364-5-52.

5. Desarrollo. Tras ejecutar el Simaris podemos observar que tenemos tres zonas de trabajo:  Definición de proyecto  Diseño de red  Documentación del proyecto En la primera de ellas podemos encontrar los datos principales del proyecto, así como los ajustes técnicos, donde podemos variar parámetros como la tensión nominal, frecuencia, temperatura del ambiente, entre otros. Uno de ellos es la sección del conductor, el cual puede ser de diferentes materiales (el nuestro es de cobre, lo hemos elegido en el diseño de red). Según la norma española, anteriormente mencionada la sección mínima del cableado debe ser de 1.5 mm2 . Esto lo podemos comprobar en la página 21 del documento redactado por AENOR (UNE-HD 60364-5-52:2011). Además podemos comprobar que la suma de todas las intensidades de los equipo no supera la del transformador. El tipo de instalación que utilizamos para los cables es la C, los cables son de tipo unifilar. La sección nominal del cable depende de la intensidad que circula por este, podemos consultar las intensidades en la tabla que se muestra a continuación, donde se ordenan por tipos de instalación y por mm2 de la sección del conductor.

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La temperatura máxima de los cables no puede superar los 70ºC debido a que el recubrimiento es de PVC (termoplástico). La temperatura ambiente a la que se trabaja es de 45ºC. En “diseño de red” introducimos los equipos eléctricos. Primero de todo, introducimos un transformador para reducir la tensión a 400 V (trifásica), a lo que conecta mos 3 motores eléctricos, con sus respectivos fusibles y 2 luminarias. Por último, clicamos en “calculamos todo el circuito”, de manera que nos permite consultar en cada uno de los equipos sus características, así como modificarlas. En estos menús comprobamos que la potencia del transformador se encuentra entre 50 y 500 KVA, para cumplir las normas UNE.

Características de los 3 elementos :  Seccionador El seccionador eléctrico es un dispositivo mecánico capaz de mantener aislada una instalación eléctrica de su red de alimentación según una norma. Es un dispositivo de ruptura lenta, puesto que depende de la manipulación de un operario. Este dispositivo, por sus características, debe ser utilizado siempre sin carga o en vacío.

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 Fusible El fusible es un dispositivo utilizado para proteger dispositivos electrónicos y eléctricos. Este dispositivo permite el paso de la corriente mientras esta no supere el valor establecido. Si el valor de la corriente es superior a este valor, el fusible se derrite, se abre el circuito y se interrumpe el paso de la corriente.

 Interruptor diferencial Estos interruptores están en la instalación de todas las viviendas, locales, edificaciones industriales y demás. Estos interruptores (o disyuntores) se instalan en el cuadro principal de las instalaciones eléctricas y tiene la función de proteger la instalación de derivaciones a tierra y de las personas de contactos directos o indirectos.

 Relé Es un dispositivo que consta de dos circuitos diferentes: un circuito electromagnético (electroimán) y un circuito de contactos, al cual aplicaremos el circuito que queremos controlar. En la siguiente figura se puede ver su simbologí a así como su constitución (relé de armadura).

Símbolo de relé

Símbolo del relé

Partes de un relé

de un circuito

de dos circuitos

de armaduras

Su funcionamiento se basa en el fenómeno electromagnético. Cuando la corriente atraviesa la bobina, produce un campo magnético que magnetiza un núcleo de hierro dulce (ferrita). Este atrae al inducido que fuerza a los contactos a tocarse. Cuando la corriente se desconecta vuelven a separarse.

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Los símbolos que aparecen en las figuras poseen solo 1 y dos circuitos, pero existen relés con un mayor número de ellos.

 Contactor Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". Los contactores los podemos clasificar en: -

Contactores electromagnéticos. Su accionamiento se realiza a través de un electroimán. Contactores electromecánicos. Se accionan con ayuda de medios mecánicos. Contactores neumáticos. Se accionan mediante la presión de un gas. Contactores hidráulicos. Se accionan por la presión de un líquido.

La constitución de un contactor electromagnético consta de: -

Contactos principales. Son los destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia. Están abiertos en reposo. Contactos auxiliares. Son los encargados de abrir y cerrar el circuito de mando. Están acoplados mecánicamente a los contactos principales y pueden ser abiertos o cerrados.

-

Bobina. Elemento que produce una fuerza de atracción (FA) al ser atravesado por una corriente eléctrica. Su tensión de alimentación puede ser de 12, 24 y 220V de corriente alterna, siendo la de 220V la más usual.

-

Armadura. Parte móvil del contactor. Desplaza los contactos principales y auxiliares por la acción (FA) de la bobina.

-

Núcleo. Parte fija por la que se cierra el flujo magnético producido por la bobina.

-

Resorte. Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posición de reposo una vez cesa la fuerza FA.

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Funcionamiento: Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso de corriente, será bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Los contactos auxiliares son de dos clases abiertos y cerrados. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones, los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo. Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactor principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser: - Por rotación, pivote sobre su eje. - Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas. - Combinación de movimientos, rotación y traslación. Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. La bobina está concebida para resistir los choque mecánicos provocados por el cierre y la apertura de los contactos y los choques electromagnéticos debidos al paso de la corriente por sus espiras, con el fin de reducir los choques mecánicos la bobina o circuito magnético, a veces los dos se montan sobre amortiguadores. Si se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada en serie.

6. Cálculos. Tenemos tres criterios de cálculo para determinar la sección de los cables:   

Criterio de intensidad máxima admisible Criterio de caída máxima de tensión Criterio de cortocircuito

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 Criterio de caída máxima de tensión Para llevar a cabo el cálculo de la sección de los diversos cables que hemos utilizados en nuestra instalación, según el criterio de caída máxima de tensión, hemos utilizado las siguientes ecuaciones:  Para las luminarias (monofásico):

𝑆=

2∗𝑃∗𝐿 𝛾∗𝑒∗𝑉

Donde: S: Sección (mm2 ) P: Potencia consumida (W) L: Longitud (m)

𝛾: Conductividad (m/Ω*mm2) e: Caída de tensión (V) V: Voltaje (V)

 Para los motores (trifásicos):

𝑆=

𝑃∗𝐿 𝛾 ∗ 𝑒 ∗ 𝑉𝐿

Donde: S: Sección (mm2 ) P: Potencia consumida (W) L: Longitud (m)

𝛾: Conductividad (m/Ω*mm2) e: Caída de tensión (V) V: Voltaje (V)

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Además de todo esto, tenemos que tener en cuenta que para calcular la caída de tensión, utilizamos la regla general que nos dice que la caída máxima es:  

3 % para alumbrado 5% para los demás usos

Realizando los cálculos, teniendo en cuenta:  Para las luminarias: e=3% (400V) =

3∗400 100

=12 V

𝛾=48,47 m/Ω*mm2 (Utilizamos PVC70) 𝑆=

2 ∗ 55426 ∗ 10 = 4,76𝑚𝑚2 48,47 ∗ 12 ∗ 400

 Para los motores: e=5%(400V)=

5∗400 100

=20V

𝛾=48,47 m/Ω*mm2 (Utilizamos PVC70) MOTOR 1 (P=5,5KW):

𝑆=

5500 ∗ 15 = 0,21𝑚𝑚2 48,47 ∗ 20 ∗ 400

MOTOR 2 (P=82KW):

𝑆=

82000 ∗ 15 = 3,17𝑚𝑚2 48,47 ∗ 20 ∗ 400

MOTOR 3 (P=97,7KW):

𝑆=

97700 ∗ 15 = 3,78𝑚𝑚2 48,47 ∗ 20 ∗ 400

Una vez que hemos obtenido el valor de la sección mínima, debemos redondear dicho valor al valor comercial igual o superior a este, por lo tanto, las luminarias tendrían un valor de 6 mm2 de sección, el motor 1 1 mm2 , el motor 2 4 mm2 y por último, el motor 3 4 mm2 .

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 Criterio de intensidad máxima admisible Para determinar la sección de los cables mediante este método, debemos consultar la tabla correspondiente y obtenemos:  Para las luminarias: S= 25 mm2  Para los motores: MOTOR 1 (5,5 KW): S=1,5 mm2 MOTOR 2 (82 KW): S=70 mm2 MOTOR 3 (97,7 KW): S= 95 mm2

 Criterio de cortocircuito Mediante este método, podemos corroborar que nuestra instalación funcionará correctamente, ya que, obtuvimos una intensidad de corriente menor que la máxima establecida en las instrucciones técnicas complementaria, lo que nos indica que no se producirá un cortocircuito en nuestra instalación. Además de todo esto, si tenemos nuestra instalación protegida con un interruptor magnetotérmico adecuado, nuestra instalación no sufrirá daños.

7. Obtención de resultados y conclusiones. Para determinar correctamente cual es la sección que debemos emplear, se debe realizar el cálculo bajo los tres criterios citados en el apartado anterior. Lo normal es que, al realizar estos cálculos, cada criterio nos de un valor diferente, por lo tanto, tomaremos como resultado la sección más desfavorable, es decir, la sección de mayor calibre. Teniendo en cuenta esto, nuestras secciones son:    

Luminarias: S=25 mm2 Motor 1 (P=5,5KW): S=1,5 mm2 Motor 2 (P=82KW): S=70 mm2 Motor 3 (P=97,7KW): S= 95 mm2

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Además de todo esto, el REBT incluye una serie de correcciones en función del tipo de receptor, tipo de instalación y condiciones físicas. Estas correcciones nos aportan una mayor seguridad, ya que, ajustan las desviaciones que se producen respecto a las condiciones ideales.

8. Bibliografía. Electricidad y automatismos [en línea]. [fecha de consulta: 19 Noviembre 2017]. Disponible en: http://www.nichese.com/seccionador.html Electrónica Unicrom [en línea]. [fecha de consulta: 19 Noviembre 2017]. Disponible en: https://unicrom.com/fusible/ Qué es y cómo funciona un interruptor diferencial . [en línea]. [fecha de consulta: 18 Noviembre 2017]. Disponible en: http://comofunciona.org/que-es -y-como-funcionaun-interruptor-diferencial/ Norma UNE-HD 60.364-5-52 [en línea]. [fecha de consulta: 12 Diciembre 2017]. Disponible en: https://www.plcmadrid.es/wp-content/uploads/2017/02/ESTUDIOUNE-HD-60364-5-52.pdf

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