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Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Ciencias exactas y Tecnología Instalaciones eléctricas II Alumnos: Delani, Joaquín Javier

CX: 09-0235-4

Carrera: Ing. Eléctrica

Memoria técnica: “Instalación Eléctrica de una Vivienda” Memoria Descriptiva: La vivienda proyectada, será edificada sobre un terreno de 20 [m] de frente por 30 [m] de fondo, de 2 plantas. La misma posee 4 habitaciones, 3 baños, comedor, sala de estar y garaje. En el fondo de la misma, se puede encontrar una piscina, con bomba de desagote y limpieza; un quincho techado con asador, depósito y baño.

Determinación del Grado de Electrificación : Para ello, se debe determinar primero la superficie del inmueble: S Cubierta=S P . Baja + S P . Alta + Squincho =136,36[ m 2]+95 [ m2 ] +100 [ m2 ] =331,36 [ m2 ]

S semicubierta =0 [ m 2]

S Total =SCubierta +S semicubierta =172,1[ m 2] +0 [ m 2 ]=331,36 [ m2 ] Con este resultado se puede realizar una preselección del grado de electrificación según la normativa de la AEA 90364-7-771(pág. 27): Grado de electrificación “Superior” Corresponde a viviendas cuya superficie es mayor a 200 [ m 2] , en las que la demanda de potencia máxima simultanea calculada es mayor que 11 [ kVA ] .

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Determinación del número de circuitos: Se Utilizaran en Total 17 Circuitos distribuidos de la siguiente manera:

 Tablero Seccional Planta Baja: - Circuito 1 (IUG) = 13 Bocas. - Circuito 2 (TUG) = 12 Bocas. Incluye: Comedor1, Garaje, Lavadero, Baño 1 y Cocina. - Circuito 3 (TUG) = 10 Bocas. Incluye: Estar, Sala de juegos, Comedor2 y Cocina. - Circuito 4 (TUE) = 1 Boca. Aire Acondicionado Sala de Juegos. - Circuito 5 (TUE) = 1 Boca. Aire Acondicionado Estar. - Circuito 6 (TUE) = 1 Boca. Lavadero. - Circuito 7 (IUE)= 4 Boca. Jardin.

 Tablero Seccional Planta Alta: - Circuito 8 (IUG) = 13 Bocas. - Circuito 9 (TUG) = 14 Bocas. - Circuito 10 (TUE) =1 Boca. Aire Acondicionado Habitación 1. - Circuito 11 (TUE) =1 Boca. Aire Acondicionado Habitación 2. - Circuito 12 (TUE) =1 Boca. Aire Acondicionado Habitación 3. - Circuito 13 (TUE) =1 Boca. Aire Acondicionado Habitación 4.

 Tablero Seccional Quincho: - Circuito 15 (TUG) = 8 Bocas. Incluye: Depósito, Quincho y Baño 3. - Circuito 14 (IUG) = 7 Bocas. Incluye: Depósito, Quincho y Baño 3. - Circuito 16 (TUE) = 1 Bocas. Incluye: Depósito, Quincho. - Circuito 17 (TUE) = 1 Bocas. Incluye: Patio.

Descripción general de la instalación:

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La instalación eléctrica de la vivienda está proyectada para ser usada en baja tensión 220 [V] y 50 [Hz]. La misma consta de un tablero principal y 3 tableros seccionales según marca la reglamentación. Cabe destacar que toda la instalación esta recorrida por un cable verde-amarillo de 2,5 [mm2] para puesta a tierra. A continuación se detalla cada uno:

Descripción de los tableros:

 Tablero Principal: El mismo está compuesto por 1 circuito principal del que se derivan 3 líneas seccionales. Dicho circuito consta con un interruptor Termomagnético de 4x50 [A], Curva C, poder de corte calculado en 10 [KA] y un interruptor diferencial de 4x50 [A] con una sensibilidad de 30 [mA].

 Tablero seccional Planta Baja (TS PB): El mismo consta de los siguientes circuitos: Interruptor Cabecera: Interruptor Termomagnético de 4x32; Curva C; Icc = 10 [KA]; Interruptor Diferencial de 4x32 [A] de 30 [mA]. C1 (IUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C2 (TUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C3 (TUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C4 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva C; Icc = 6 [KA]; C5 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva D; Icc = 6 [KA]; C6 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva D; Icc = 6 [KA]; C7 (IUE): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva D; Icc = 6 [KA];

 Tablero seccional Planta Alta (TS PA): El mismo consta de los siguientes circuitos: Interruptor Cabecera: Interruptor Termomagnético de 4x25; Curva C; Icc = 10 [KA]; Interruptor Diferencial de 4x25 [A] de 30 [mA] C8 (IUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C9 (TUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C10 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva D; Icc = 6 [KA]; C11 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva D; Icc = 6 [KA]; 3

C12 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva D; Icc = 6 [KA]; C13 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva D; Icc = 6 [KA];

 Tablero seccional Quincho (TS Q): El mismo consta de los siguientes circuitos: Interruptor Cabecera: Interruptor Termomagnético de 4x20; Curva C,Icc = 10 [KA]; Interruptor Diferencial de 4x20 [A] de 30 [mA] C14 (TUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C15 (IUG): Interruptor Termomagnético de 2x10; Curva C; Icc = 6 [KA]; C16 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva D; Icc = 6 [KA]; C17 (TUE): Interruptor Termomagnético de 2x16; Curva D; Icc = 6 [KA];

Planilla de Potencia Circui to

Tipo

Nº de Boca s

Pote ncia por Boca [VA]

Pot. Máx. [VA]

Factor de Simultaneid ad

Pot. Max. Simultane a [VA]

I Calculad a [A]

Seccion del Conduct or [mm2]

In del elemento de protecció n [A]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

IUG TUG TUG TUE TUE TUE IUE IUG TUG TUE TUE TUE TUE TUG IUG TUE TUE

13 12 10 1 1 1 4 13 14 1 1 1 1 8 7 1 1

150 500 150 150 -

1950 2200 2200 2000 2000 2000 2000 1950 2200 2000 2000 2000 2000 2200 1050 2000 2000

0,66 0,8 0,8 1 1 1 1 0,66 0,8 1 1 1 1 0,8 0,66 1 1

1287 1760 1760 2000 2000 2000 2000 1287 1760 2000 2000 2000 2000 1760 693 2000 2000

5,85 8 8 9 9 9 9 5,85 8 9 9 9 9 8 3,15 9 9

1,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 1,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 1,5 2,5 2,5

10 10 10 16 16 16 16 10 10 16 16 16 16 10 10 16 16

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Elección de los conductores: La elección de los conductores fue realizada basándose en los cálculos de calentamiento y caída de tensión, respetando lo que establece el reglamento. Para este caso en particular se usara un catálogo de cables PRYSMIAN (los datos de los conductores serán adjuntados al final de la memorias), el cual nos brindara los datos necesario para la elección de los conductores, como ser los factores de agrupamiento e instalación así como también las corrientes nominales que pueden soportar. Para toda la instalación se utilizara conductores de cobre electrolítico con aislación de PVC. Otro punto importante a tener en cuenta son las cañerías utilizadas en la instalación, las misma serán de metal del tipo semi pesado (RS). La elección de los caños dependerá de la cantidad de conductores que pasen por ellos, el reglamento brinda una tabla para poder realizar la tarea. Toda la cañería será embutida en la medida de lo posible, pudiendo ser a la vista si las condiciones lo requieren. A continuación se muestra en forma detallada el cálculo de un conductor: Ejemplo de Calculo: Para la elección del conductor se tienen en cuenta la corriente que debe transportar (corriente nominal) y a la distancia que se encuentra de la fuente (caída de tensión), con estos datos se elije la sección a utilizar. Vamos a tomar como ejemplo el cálculo de la línea seccional planta baja de la instalación. Sabemos que la potencia de la misma es de S= 17996 [VA] con una tensión de Línea de 380 [V] y un factor de potencia supuesto de 0.85 (cos φ= 0,85). Con los datos anteriores podemos saber la corriente del proyecto: I P=

17996 S 28 [ A] = √ 3 380 √ 3 380

El catálogo de cables brinda una tabla donde se encuentra la corriente admisible por los conductores dependiendo de tipo de instalación. En nuestro caso es un conductor tetra polar, directamente enterrado, teniendo en cuenta que se debe cumplir la desigualdad: I p ≤ Inp ≤ I nc Dónde: Ip= corriente del proyecto afectada por los factores Inp= Calibre de la protección Inc= corriente admisible por el conductor Con esta condición, nuestra sección sería: s=10 [mm 2 ] Una vez elegida la sección del conductor, debemos verificar caída de tensión. Para ello, extraemos del catálogo los datos del conductor: R=1,91 [ Ω/ Km ]

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Sabiendo que la distancia a la que se encuentra el tablero será menor a 1 [m]. Con dichos datos podemos calcular la caída de tensión porcentual: ∆ U %= Con:

√3 x I p x L(R cos φ+X sin φ) ∗100 U

Ip = corriente real del circuito, sin los factores de instalación, en [A] L = longitud de la línea en [Km] R = Resistencia de la línea en [Ω/Km] X = Reactancia de la línea en [Ω/Km] (La cual se considera despreciable) U = tensión de fase [V]

Donde obtenemos que: ∆ U %=0.04 % El reglamento establece que la caída de tensión debe ser menor que el 3%, por lo que el conductor verifica lo establecido Se eligió desde un principio una sección de 10 [mm2], pues una menor no verificaría la caída de tensión. Si el conductor no verificase, se debe elevar la sección a la inmediata superior, y realizar de nuevo los cálculos.

Calculo de las Protecciones: Para la especificación de las protecciones termomagnéticas, se debe determinar el poder de corte y curva de disparo, así como el calibre de la misma. Para la especificación del calibre de la misma vamos a utilizar: I p ≤ Inp ≤ I nc

Para el cálculo del poder de corte, se debe tener en cuenta las corrientes de corto circuito de la instalación. Se tendrán en cuenta tanto la corriente de corto circuito máxima (para determinar el poder de corte) y la corriente mínima (para poder determinar la curva de disparo). Estos cálculos deben realizarse por cada tablero de la instalación. A continuación se detallara el cálculo de las protecciones del Tablero Principal: Se suma, al valor de la resistencia calculada anteriormente, el valor de la resistencia del conductor que va desde el Tablero Principal al Tablero Seccional de Planta Baja: R L90 ℃=L 0,569 [Ω /Km ]=39,83[ mΩ] R L20 ℃=31,46[ mΩ]

X L=L 0,085 [ Ω/ Km ]=5,95 [mΩ]

Finalmente podemos obtener la reactancia y la resistencia total de la línea: 6

R=R T 70 ℃+ R L 20℃ =36,56[ mΩ ] X =X T + X L =30,83[ mΩ ]

Donde podemos obtener la impedancia total de la línea, como: Z =√ R + X =47,87 [ mΩ] 2

2

Ahora, podemos obtener el valor de la corriente de corto circuito máxima: I kmax=

CUn =4817,3 [ A ]=4,8 [ KA ] √3 Z

Luego, tenemos que obtener la corriente de pico, la cual será la que nos determine el poder de corte de la protección: I P= √2 . x . I Kmax=7140[ A ] Donde x es un factor que depende de la relación de la resistencia y la reactancia:

(

−3

x= 1,02+0,98 e

R x

)

=1.03

Donde la corriente de pico será: I P ≅10 [ KA]

Finalmente, teniendo en cuenta: I P ≤ I CU

Podremos calcular el poder de corte de nuestra protección que tomamos como 10[KA] Corriente de corto circuito mínima: Para este caso, vamos a calcular la corriente de corto circuito monofásica. Para ello debemos referenciar las resistencias calculadas para una temperatura de 70 °C (temperatura de régimen) a 160 °C por ser de aislación de PVC. Para ello usaremos la siguiente formula: Rf =Ro [1+α ( T f −T o ) ] Primero obtendremos las resistencias a 20 [°C], que es la temperatura a la cual se encuentra α=0,0038[ 1/°C ] : R70 ° C = R20 ° C [ 1+ α ( 70− 20 ) ] → R L20 ° C=31,46 [mΩ] Ahora, podemos obtener la resistencia a 160°C, usando la formula anterior: R L160° C =48,2[ mΩ] RTraf 160 ° C =6,84 [ mΩ] RTotal 160° C =55 [ mΩ] 7

Por lo que la impedancia a 160°C, será: Z 160 °C =63,05[ mΩ]

Para la homopolar, podemos obtener de tablas la relación entre la misma y la resistencia directa: R0 L160° C =3 R L 160°C =144,6 [ mΩ] X 0 L=3 X L =17,85[ mΩ ] R0 T 160 °C =2,04. RT 160 °C=13,95[ mΩ] X 0 T =2,04 X T =50,75 [mΩ]

Finalmente, la impedancia homopolar:

√

2

2

Z 0 160 ° C = ( R0 L160 +R OT ) +( X OL + X OT ) =172,75[ mΩ] Con la siguente ecuación podremos calcular la corriente de corto minima: I Kmin=

Cmin √ 3 U n =1,21[ KA] 2 Z k +Z o

Dónde: Cmin= 0,95 Zk= Resistencia directa referida a 160 °C Zo= Resistencia homopolar

A continuación se detallara el cálculo de las protecciones del Tablero Seccional Planta Baja: Corriente de corto circuito máxima: Ahora debemos calcular los valores de la línea, teniendo en cuenta el tipo de conductor utilizado y su forma de colocación. Sabemos que: L=3,8 [ m ] R L70 ℃=L1,45 [ Ω/ Km ] =5,51[mΩ] R LC 20℃ =4,463 [mΩ]

X LC=L 0,162 [Ω / Km ]=0,6156 [mΩ]

Finalmente podemos obtener la reactancia y la resistencia total de la línea: R=R T 70 ℃+ R L 20℃ + R LC 20 ℃=41,023[ mΩ] X =X T + X L + X LC=31,44 [ mΩ ] 8

Donde podemos obtener la impedancia total de la línea, como: 2 2 Z =√ R + X =51,68[ mΩ]

Ahora, podemos obtener el valor de la corriente de corto circuito máxima: I kmax =

CUn =4817,3 [ A ]=4,46 [ KA ] √3Z

Luego, tenemos que obtener la corriente de pico, la cual será la que nos determine el poder de corte de la protección: I P= √ 2 . x . I Kmax=6559[ A] Donde x es un factor que depende de la relación de la resistencia y la reactancia: −3

x=1,02+0,98 e

R x

=1.04

Donde la corriente de pico será: I P ≅10 [ KA]

Finalmente, teniendo en cuenta: I P ≤ I CU

Podremos calcular el poder de corte de nuestra protección que tomamos como 10[KA]

Corriente de corto circuito mínima: Para este caso, vamos a calcular la corriente de corto circuito monofásica. Para ello debemos referenciar las resistencias calculadas para una temperatura de 70 °C (temperatura de régimen) a 160 °C por ser de aislación de PVC. Para ello usaremos la siguiente formula: Rf = Ro [1+α ( T f −T o ) ] Primero obtendremos las resistencias a 20 [°C], que es la temperatura a la cual se encuentra α=0,0038[ 1/°C ] : R70 ° C= R20 ° C [ 1+α ( 70− 20 ) ] → R LC 20° C =4,463 [ mΩ] Ahora, podemos obtener la resistencia a 160°C, usando la formula anterior: R LC 160° C =6,837[ mΩ] R L160° C =48,2[ mΩ] RTraf 160 ° C=6,84 [ mΩ] RTotal 160 ° C =61,877 [ mΩ] Por lo que la impedancia a 160°C, será: 9

Z 160 ° C=69,4 [ mΩ]

Para la homopolar, podemos obtener de tablas la relación entre la misma y la resistencia directa: R0 L160°C =3 R L 160° C +3 R LC 160°C =165,1[ mΩ] X 0 L=3 X L + 3 X LC 160° C =19,7 [ mΩ] R0 T 160 ° C=2,04. RT 160 °C =13,95[ mΩ ] X 0 T =2,04 X T =50,75 [mΩ]

Finalmente, la impedancia homopolar:

√

2

2

Z 0 160 ° C= ( R0 L160 + R OT ) +( X OL + X OT ) =192,41[ mΩ] Con la siguente ecuación podremos calcular la corriente de corto minima: I Kmin=

Cmin √ 3 U n =1,09 [ KA] 2 Z k +Z o

Dónde: Cmin= 0,95 Zk= Resistencia directa referida a 160 °C Zo= Resistencia homopolar

Protección Diferencial: La instalación cuenta con protección diferencial, con una sensibilidad de 30 [mA] (según reglamento) para Tableros Seccionales y de 100[mA] para el Tablero Principal para garantizar la coordinación de las protecciones y una corriente nominal mayor que la del circuito. Esta protección, junto con la puesta a tierra de la instalación hace a la seguridad de las personas que vivan en la vivienda, para minimizar las tensiones de contacto indirecto (puesta a tierra) como la duración de las mismas.

Instalación de Puesta a Tierra: Para su cálculo se seguirán los pasos dados en la reglamentación de la AEA anexo 771-C (pág. 187). La sección mínima del conductor de protección o del conductor de puesta a tierra está dada por la tabla 771-C.II (pág. 191), de donde se obtiene: -

Para conductores de línea de secciones menores a 16 [ mm2 ] :

S PE =S linea

Se debe verificar que esta sección cumpla con la condición por máxima exigencia

térmica. Debido a que la sección adoptada es igual a la sección del correspondiente conductor de línea, se puede decir que el conductor de protección cumple con esta exigencia.

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Una vez determinada la sección del conductor de protección de la instalación, y considerando que se desea una resistencia de puesta a tierra cercana a 10 [ Ω ] (la norma fija un valor máximo de 40 [ Ω ] ), se debe calcular el número y el tipo de jabalinas a conectar. Se tomará para el cálculo el valor de resistividad promedio del suelo obtenido por medio de tabla771C.IX (pág. 196), para suelo tipo humus ρ=150 [ Ω m ] Para la instalación se emplearán jabalinas de cobre de 5/8 de 3 [ m ] de longitud anilladas entre si, con un conductor de cobre desnudo de 35 [ mm2 ] de sección. La resistencia de puesta a tierra para jabalinas enterradas verticalmente se calcula de acuerdo a la reglamentación de la AEA (pág. 198): R=

(( ) )

8L ρ ln −1 2 πL d

Remplazando valores se obtiene:

RPT=50,3 [Ω ]

Se colocaran 6 jabalinas en el perímetro de la vivienda para obtener un valor de: RPT=8,38 [Ω ] Un valor aceptable para garantizar el buen funcionamiento de las protecciones.

Calculo Acometida: I P=

S 30307 =46,05 [ A ] → Debo utilizar un cable de 16mm2 = √ 3 380 √3 380

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