Memorias de Calculo (El Mirador)

NORBERTO CACERES NIO Ingeniero Electromecnico U.P.T.C.

TARJETA PROFESIONAL BY250-51721

Memorias de Clculo

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CONTENIDO

PAG

CARACTERSTICAS DEL PROYECTO 2

RESUMEN GENERAL DEL PROYECTO 3

MATERIALES A UTILIZAR 6 SELECCIN DE ESTRUCTURAS 9

CLCULO ELCTRICO 10 PARMETROS DE DISEO 10

ASPECTOS GENERALES 10

FACTOR DE DIVERSIDAD 10

CONFIGURACIN 12

MOMENTO ELCTRICO 12

REGULACIN DEL SISTEMA 12

PRDIDAS DEL SISTEMA 13

CONDUCTORES 14

SELECCIN DEL CONDUCTOR 14

REGULACIN EN REDES DE BAJA TENSIN 15

SELECCIN DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN 15

CAPACIDAD NOMINAL 15

PROTECCIN CONTRA SOBRECARGAS EN EL PRIMARIO DEL TRANSFORMADOR 16

CLCULO DE LOS PARARRAYOS 16

PUESTAS A TIERRA 17

ESTUDIO DE ILUMINACIN 17

DISTANCIAS MNIMAS DE SEGURIDAD 21 ESTUDIO DE RIESGO ELCTRICO 22 ANEXOS

ANEXO 1: REGULACIN Y PRDIDAS DEL SISTEMA EN MEDIA TENSIN

ANEXO 2: REGULACIN Y PRDIDAS DEL SISTEMA EN BAJA TENSIN

ANEXO 3: CLCULO DE PUESTA A TIERRA DE TRANSFORMADOR

ANEXO 4: ESTUDIO DE ILUMINACIN

ANEXO 5: ESTRUCTURAS CODENSA QUE APLICAN AL PROYECTO ANEXO 6: PLANOS ELECTRICOS DEL PROYECTO



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CARACTERSTICAS DEL PROYECTO

GENERALIDADES. En el presente informe de proyecto realizaremos una descripcin detallada del proyecto y de las diferentes variables bsicas que intervienen en l, con el fin de dar una idea clara a la realidad. El proyecto de electrificacin responde a los planes de expansin en el Municipio de Yopal corregimiento El Morro, con el fin de dar cubrimiento del servicio de energa a los habitantes del sector urbano. OBJETIVO. El objetivo primordial del presente proyecto es el de suministrar Energa Elctrica econmica, confiable y segura a los beneficiarios del Proyecto de Vivienda El mirador, del Municipio de Yopal corregimiento El Morro. Adems, pretende realizar el diseo elctrico de las redes de media y baja tensin, y los transformadores de distribucin, que permitan garantizar el suministro del servicio de energa elctrica. Adicionalmente, se darn los lineamientos generales para la construccin de las redes, as

como tambin las posibilidades de ampliacin de los circuitos.



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RESUMEN GENERAL DEL PROYECTO

NOMBRE: DISEO DE REDES DE MEDIA Y BAJA TENSIN PARA EL PROYECTO DE VIVIENDA

EL MIRADOR CORREGIMIENTO EL MORRO MUNICIPIO DE YOPAL.

LOCALIZACION: Corregimiento El Morro Municipio de Yopal.

NMERO DE USUARIOS: 520 Usuarios

TIPO DE SERVICIO: Por la capacidad instalada tomamos servicio a 13.2kV 60 Hz tres (3) hilos.

CAPACIDAD INSTALADA: La carga total instalada es de 420 KVA distribuidos en un

transformador de 45 KVA, 2 transformadores de 75 KVA y 2 transformadores de 112.5 KVA.

CONEXIN:Las redes de media tensin diseadas en el proyecto se conectaran a la red de

media tensin a 13.2 kv segn se indica:

OBRAS PROYECTADAS:

APOYOS:

tem Descripcin UNIDAD

1 Poste de ferroconcreto de 12 mts. x 510 kgf UN

2 Poste de ferroconcreto de 12 mts. x 1050 kgf UN

3 Poste de ferroconcreto de 10 mts. x 510 kgf. UN

4 Poste de ferroconcreto de 10 mts. X1050 kgf. UN

CONDUCTORES:



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1 Red de media tensin 3 en cable ACSR ( 3 x N 2 ) ML 2 Ml

2 4 H en cable aluminio XLPE (3 x 70 mm2 + 1 x 50 mm2) Ml

TRANSFORMADORES:


1 Transformador 3 de 75 KVA, 13.200 / 240 - 120 V, Norma 710 UN

2 Transformador 3 de 112.5 KVA, 13.200 / 240 - 120 V, Norma 710 UN

3 Transformador 3 de 45 KVA, 13.200 / 240 - 120 V, Norma 710 UN

ESTRUCTURAS SEGN NORMA ICEL

LINEAS DE MEDIA TENSIN 13,2 KV:


1 Estructura de retencin R 550 UN

2 Estructura de paso, P-103 UN



5 Estructura de arranque ICEL 730 UN

PUESTAS A TIERRA


1 Puesta a tierra para transformador UN

2 Puesta a tierra circuito terminal en baja tensin UN

OTRAS ACTIVIDADES:


1 Cimentacin de poste de media tensin UN

2 Cimentacin de poste de baja tensin UN

PROTECCIN Y MANIOBRA. Se dispone de pararrayos, cortacircuitos, puesta a tierra, breakers, ubicados estratgicamente para proteger el personal a la instalacin de alguna anomala o para cortar y restituir el servicio en caso de mantenimiento. CONFIGURACIN DEL SISTEMA. Todos los elementos estn dispuestos en forma radial y las protecciones en cascada. CARACTERISTICAS DE LA CARGA. Por la naturaleza de los usuarios se asume un factor de potencia de 0.9 inductivo.



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RESUMEN DEL SISTEMA ELECTRICO. Montaje de seis subestaciones areas trifsicas, se construirn 1100 metros de red de media tensin y 3200 metros de red de baja tensin trenzada. EQUIPO DE MEDIDA. Cada usuario deber instalar su respectiva acometida con equipo de medida. Cada usuario puede disponer del tipo de servicio que desee. Monofsico, bifsico o trifsico. SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE B.T. Se proyecta una red de distribucin trenzada trifsica (3F + 1N). (Cable de Al aislado No. 2/0). Al final de cada ramal de baja tensin se aterrizara el neutro con un sistema de puesta a tierra preferiblemente en acero inoxidable. En los postes se instalaran las cajas de distribucin trifsica con capacidad para ocho acometidas. POTENCIA A INSTALAR. Los clculos de la potencia a instalar se determinaron de acuerdo a las cargas instaladas (ver plano) segn requerimientos del inmueble a que se va a suministrar el servicio, teniendo en cuenta los equipos a instalar. Tal como se muestra en el diagrama unifilar del plano adjunto. PUESTA A TIERRA PARA EL TRANSFORMADOR. Cada transformador llevar un sistema de puesta a tierra conformada por 1 electrodo de acero inoxidable macizo y cinta en acero inoxidable. (Ver detalles en anexos y plano)



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MATERIALES A UTILIZAR POSTES DE FERROCONCRETO: Las estructuras de media tensin estarn soportadas en postes de ferroconcreto extrareforzado o tipo lnea de 12m y las estructuras de baja tensin estarn soportadas en postes de ferroconcreto extrareforzado o tipo lnea de 10 m segn corresponda de acuerdo con el diseo, dichos postes deben ser de marca reconocida y debidamente homologada ante el ICONTEC y ENERCA, en estructuras que forman ngulo o de retencin terminal, el poste de ferro concreto deber acompaarse de un recubrimiento de concreto en la base con el fin de brindar mayor firmeza en la fijacin.

CONDUCTORES: La red de media tensin estar constituida por conductor de aluminio del tipo ACSR No.2 marca CENTELSA, PROCABLES o su equivalente, debidamente homologada. Los conductores de los circuitos areos secundarios urbanos de B.T. son de cable cudruplex de aluminio tipo XLPE 600V, el cual consta de un neutro mensajero y tres cables de fase en aluminio AAC trenzados alrededor del Neutro. El neutro mensajero puede ser en ACSR o en aleacin de aluminio AAAC y tanto el cable del neutro como los cables de fase son aislados en polietileno reticulado XLPE. Los calibres normalizados son: - 3x4/0 AWG AAC + 1x2/0 AWG ACSR o AAAC XLPE (3x110 +1x70 ) - 3x2/0 AWG AAC + 1x1/0 AWG ACSR o AAAC XLPE (3x70 +1x50 ) - 3x1/0 AWG AAC + 1x2 AWG ACSR o AAAC XLPE (3x50 +1x35 ) - 3x2 AWG AAC + 1x4 AWG ACSR o AAAC XLPE (3x35 +1x25 ) Los conductores que van del transformador a la red secundaria deben ser en cobre aislado es PVC a 600V 75 C de calibre 4/0 2/0 AWG dependiendo del nmero de circuitos de baja tensin y de la capacidad del transformador. Los extremos de los cables en las finalizaciones de circuito, se cubren con tapones, con el fin de protegerlos contra contactos accidentales y entrada de humedad al cable. Para ordenar el cable se colocan bajo una misma cubierta en cinta u otro material aislante, con el fin de reunirlos y que presente mejor esttica la red.



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CAJAS PARA BARRAJES: En las redes trifsicas de B.T. las cajas de barraje para conexin de acometidas deben ser trifsicas para cuatro hilos, de una entrada y ocho salidas, a prueba de intemperie, con cerradura y medios adecuados para sujecin al poste. En los postes se instalan cajas de barraje para la derivacin de acometidas, donde se efecta la conexin hasta el usuario final. La alimentacin de las cajas se realiza mediante conductores de cobre trenzados con chaqueta, en calibres No. 3x2+1x4 AWG aislamiento en PVC para las fases para la cubierta-600V. CRUCETAS: Se emplean para sostener lneas areas destinadas a la conduccin de energa elctrica y el equipamiento elctrico en subestaciones de distribucin de energa. Permiten distanciar y sujetar las fases en una red de distribucin y se encuentran disponibles en longitudes desde 1 hasta 6metros. De acuerdo con las recomendaciones de norma y las exigencias de ENERCA, las crucetas deben ser metlicas a alta presin fabricadas en ngulo galvanizado en caliente. HERRAJES: Los herrajes y accesorios de fijacin de tipo metlico deben ser de tipo galvanizado en caliente, de acuerdo con la norma ASTM 153/82, no se admiten bajo ninguna condicin la utilizacin de tornillo zincados. AISLADORES: Los elementos correspondientes al aislamiento deben ser de porcelana marca GAMMA o su equivalente que cumplan con la norma americana ANSI C29-1. Para la red de media tensin se utilizaran aisladores tipo pin o de espigo para13.2 KV en estructuras de paso. Estos aisladores deben ser resistentes a las influencias del medio ambiente, como el polvo, la humedad y el ozono, y a los cambios rpidos de temperatura. Los aisladores sern de porcelana del tipo de proceso en hmedo Wet Process de altas propiedades aislantes, alta resistencia mecnica, alta inercia qumica, elevado punto de fusin, esmalte color caf o gris, porosidad nula, libre de defectos tales como grietas, calcinaciones, burbujas y estar completamente vitrificado. Para las retenciones en media tensin se utilizaran aisladores polimricos de 13.2kV ya que sus propiedades aislantes son superiores a los de porcelana. Todos los aisladores polimricos que se utilizaran sern livianos, resistentes a los actos de vandalismo e inmunes a daos causados por agua, rayos ultravioletas o radiacin solar. Los aisladores a utilizar tienen aletas de diseo aerodinmico, que faciliten su autolimpieza por el viento y lluvia. Se utilizaran aquellos aisladores que sean de goma de silicona de alta performance. No se utilizaran polmeros de EPDM (Ethylene Pylene Termolyner) o combinaciones de EPDM con silicona. El material polimrico utilizado debe poseer un nivel de tracking a lo menos de 3,5 kV segn IEC 60587 o ASTM D-2303.



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PARARRAYOS: Los pararrayos tipo lnea deben ser de material varistor de oxido de zinc (ZnO) que cumplan con la norma ANSI, voltaje nominal 12 KV, 10 KA de intensidad nominal de choque de descarga 8/20 seg, montaje vertical a la intemperie sobre el Transformador para su proteccin y la red de baja tensin. La conexin a tierra se efectuar usando conductor de cobre desnudo N 2 y varilla slida de cobre de 99%, calibre 5/8 x 2,4 mt de pureza. En caso de ser necesario deber efectuarse un tratamiento de tierras para disminuir la resistividad, mediante la aplicacin de bentonita, carbn vegetal u otro material similar. Los pararrayos deben ser preferiblemente de marca MELEC, CELSA o su equivalente. CORTACIRCUITOS TIPO CAUELA: Los cortacircuitos tipo cauela deben ser de tipo expulsin con herrajes galvanizados, voltaje nominal 15 KV, 100 A de capacidad de interrupcin continua, con contactos de bronce y tubo portafusible en fibra de vidrio ensamblados sobre aislador de porcelana de alta calidad. Al igual que los anteriores deben ser de marca MELEC, CELSA o su equivalente. NIVELES DE TENSIN EN REDES TRENZADAS: Los circuitos secundarios areos de B.T. son trifsicos tetrafilares, con cable cudruplex de aluminio aislado, y neutro mensajero en ACSR o AAAC. El neutro es aterrizado en el transformador y en el final del circuito. La tensin nominal de las redes secundarias es 208/120V. PUESTA A TIERRA DE LAS REDES TRENZADAS: El sistema de puesta a tierra tiene por finalidad proteger la vida de las personas, evitar daos en los equipos por sobretensiones y mejorar la efectividad de las protecciones elctricas, al proporcionar una adecuada conduccin de la corriente de falla a tierra. En redes de distribucin, el sistema de tierra se compone de las puestas a tierra instaladas en los pararrayos, transformadores, neutros y elementos metlicos, cuyos electrodos de puesta a tierra estn generalmente constituidos por varillas enterradas. Con la interconexin de las puestas a tierra (a travs del neutro) se logra disminuir el valor de la resistencia entre neutro y tierra, se asegura la operacin correcta de las protecciones y limita la tensin a tierra que puede aparecer entre las fases no falladas cuando ocurre una falla a tierra. El terminal neutro del transformador y la carcasa del mismo deben estar interconectados entre s y aterrizados mediante un conductor de cobre desnudo al mismo sistema de aterrizaje de los pararrayos.



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SELECCIN DE ESTRUCTURAS

TIPO DE APOYOS DE LAS ESTRUCTURAS: Se emplearn postes de doce (12) metros 1050 y 510 Kgf, para soportar la red principal de media tensin 13.2 KV, postes de diez (10) metros x 510 y 1050 Kgf. para las redes de baja tensin. Los huecos para el anclaje de los postes tendrn una profundidad igual al 10 % de la longitud del poste ms 60 cms. Por lo tanto, los postes de doce (12) metros se anclarn a 1.80 metros, y los postes de diez (10) metros a 1.60 metros. Los tipos de apoyos a utilizar sern estructuras de retencin, estos se utilizarn donde la lnea cambia de direccin (en su mayor parte), en los sitios de arranque y finalizacin de la lnea. CIMENTACIONES: Debido a las condiciones geolgicas del terreno, se hace necesario cimentar los postes y torrecillas de 12 x 510 kgf de las estructuras del paso de los ros, con el fin de garantizar una buena estabilidad mecnica a las redes.



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CALCULO ELECTRICO

PARMETROS DE DISEO ASPECTOS GENERALES: En la realizacin de este diseo se han tenido en cuenta todas las normas, especificaciones y recomendaciones establecidas por la Empresa de Energa de Casanare E.S.P. y el ICEL. De acuerdo al comportamiento de la carga presentado en otras localidades similares a la de este proyecto, se fijan los siguientes parmetros que sern el punto de partida para un diseo ptimo: Constantes de regulacin para los conductores ACSR de acuerdo al sistema de distribucin, calculado y establecido por el RETIE y la Empresa de Energa de Casanare E.S.P.

Factor de potencia = 0,9 Inductivo

Regulacin de la red de media tensin = 3 % Mximo

Regulacin de la red de baja tensin = 5 % Mximo

Voltaje de distribucin de la red de media tensin = 13.200 Voltios

Voltaje de distribucin de la red de baja tensin = 220 / 127 Voltios

FACTOR DE DIVERSIDAD: La capacidad total conectada la constituye la suma de la potencia de todos los aparatos. No todos los equipos operan simultneamente y algunos ni siquiera a su capacidad total, es decir no son coincidentes en el tiempo, por esto, la demanda total en determinado momento siempre ser menor que la capacidad conectada. El nivel de consumo es determinado considerando la capacidad o nivel econmico del

usuario y el ndice de mejoramiento del nivel de vida. con datos tomados con instalaciones

de cada clase socioeconmica se elaboran curvas y tablas a las cuales se aplicaron ndices

de mejoramiento en el nivel de vida que fluctuaron entre el 1% y el 3% anual, obtenindose

as la informacin tabulada para 8 y 15 aos que se usa en l calculo de transformadores y

redes secundarias respectivamente. El Factor de Diversidad viene dado por la siguiente

relacin:

La demanda mxima por usuario se determin de la siguiente manera:



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CONFIGURACIN: La configuracin utilizada para disear las redes de media tensin a 13,2 KV es de tipo radial trifsico; y para las redes de baja tensin a 220 V es de tipo radial trifsico tretrafilar. MOMENTO ELCTRICO: El momento elctrico (ME) se calcula segn la ecuacin:

Donde: S = Potencia aparente de envo en cada tramo de la red en KVA L = Longitud de cada tramo de la red en metros REGULACIN DEL SISTEMA: La regulacin de la tensin de un sistema proyectado se calcula en funcin de las constantes de regulacin propias de cada conductor y del momento elctrico, expresndose:

En donde: KG = Constante generalizada del conductor en la tabla I1 de la norma EBSA se muestran los

valores de esta constante para diferentes calibres. Los resultados de los clculos de

regulacin se muestran en el ANEXO 1.



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PRDIDAS DEL SISTEMA: Las prdidas del sistema son otro factor importante a tener en cuenta en el diseo de las redes, ya que al mediano y largo plazo pueden implicar unos altos costos para la empresa de energa. El clculo de prdidas de potencia activa en los distintos sistemas elctricos se obtiene mediante las siguientes ecuaciones y se muestran en el ANEXO 1

Para redes trifsicas:

Para redes bifsicas, monofsicas bifilares y trifilares:

Donde: P = Prdidas de potencia en cada tramo de la red en KW I = Corriente de lnea en Amperios R = Resistencia del conductor en Ohm / Km. L = Longitud de cada tramo de la red en Km. El porcentaje de prdidas para todos los sistemas, se obtiene de la siguiente ecuacin:

Donde:

P = Prdidas de potencia en cada tramo de la red en KW S = Potencia aparente de envo en cada tramo de la red en KVA Cos = Factor de potencia de envo



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CONDUCTORES: El tipo de conductor a utilizar en el diseo de las redes de este proyecto es el aluminio reforzado con alma de acero ACSR, en los calibres normalizados AWG N 2, suficiente para las cargas y longitudes que se manejan en este proyecto. Se seleccion el cable ACSR N 2 para las redes de media tensin a 13.2 KV, y as garantizar que cumpla los criterios de regulacin y prdidas en las futuras expansiones del servicio. Se seleccion el cable 4 H en cable aluminio XLPE (3 x 70 mm2 + 1 x 50 mm2) para las redes de baja tensin, los cuales garantizan los criterios y regulacin de prdidas establecidos. Lmite Trmico del Conductor No se debe exceder el lmite trmico del conductor determinado por su capacidad amperimtrica. Para los diseos de electrificacin rural, nunca el conductor llega a estar amenazado de copar su lmite trmico, pues la carga se encuentra muy dispersa, manejndose corrientes de carga muy bajas en las redes. Este lmite trmico es importante considerarlo en proyectos elctricos urbanos donde la carga es muy concentrada, existiendo niveles de corriente altos en los tramos de las redes. Nivel de Aislamiento Para las redes de media tensin, en las estructuras de alineamiento o paso se usarn aisladores tipo espigo o pin ANSI 55 - 5; en las estructuras de retencin se usarn aisladores tipo disco ANSI 52 - 1. El aislamiento de los soportes debe ser tal que no ocurra flameo debido a sobretensiones a la frecuencia nominal del sistema. El criterio de seleccin para el uso de aisladores de disco en cadena tiene como base el voltaje de flameo en ambiente hmedo; en concordancia con las normas ICEL, se utilizarn tres (3) aisladores de 6 en cadena, con el fin de garantizar un adecuado nivel de aislamiento para una tensin de lnea de 13,2 KV. El nivel de aislamiento para las redes de baja tensin, de acuerdo con los voltajes de servicio establecidos en las normas ICEL, es de 600 Voltios, utilizndose aisladores tipo carrete de 3 1/2. SELECCIN DEL CONDUCTOR CONSIDERACIONES GENERALES: Aunque siendo la regulacin la principal limitante en la seleccin del conductor, prima el comportamiento fsico en stos, por ello el nivel de temperatura del medio ambiente, y la cantidad de corriente que transmitir ste conlleva a una deformacin fsica del mismo y de prdidas en su conductividad. La seleccin del conductor debe ser el resultado de una comparacin entre una gama preseleccionada de conductores. Los criterios para esta comparacin son:



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No se debe pasar el lmite trmico.

No exceder el lmite de regulacin.

El porcentaje de prdidas de potencia debe estar dentro de los parmetros permisibles.

El costo del conductor debe ser el ms econmico. REGULACIN EN REDES DE BAJA TENSIN: La regulacin mxima permisible en redes elctricas de baja tensin es de 5 % en condiciones normales de operacin. Se calcula el valor de regulacin, utilizando la ecuacin planteada y cuyos resultados obtenidos se muestran en el ANEXO 2, de acuerdo al diagrama unifilar de las redes de baja tensin mostrados en los planos. De los resultados obtenidos se concluye que los calibres de los conductores seleccionados para las redes de baja tensin cumplen con el criterio de regulacin, garantizando un voltaje aceptable a cada uno de los usuarios. SELECCIN DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIN: La distribucin de los transformadores se hizo teniendo en cuenta la localizacin de los usuarios y procurando que cada transformador alimente el mayor nmero de viviendas dentro de los lmites de regulacin y prdidas. CAPACIDAD NOMINAL: Para fijar la capacidad de los transformadores de distribucin, se deben tener en cuenta los siguientes parmetros: Demanda mxima diversificada por usuario (con rata del 3 % proyectada a 8 aos).

Nmero mximo de usuarios futuros (con rata anual del 2 % proyectada a 8 aos). Se utiliza la siguiente ecuacin:

Donde: CT = Capacidad del transformador en KVA Do = Demanda diversificada actual por usuario en KVA No = Nmero de usuarios actuales FD = Factor de diversidad para usuarios



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A esta potencia deben sumarse las cargas especiales, la carga del alumbrado pblico y las

prdidas totales (prdidas en las redes de baja tensin y en el transformador), a

continuacin se muestra la cargabilidad de cada uno de los transformadores proyectados.

PROTECCIN CONTRA SOBRECARGAS EN EL PRIMARIO DEL TRANSFORMADOR:

CLCULO DE LOS PARARRAYOS: La red de media tensin es tipo B (trifsica trifilar slidamente aterrizada), por lo tanto tiene un factor de puesta a tierra de 0.8. A continuacin se muestra el clculo de Los dispositivos contra sobretensiones que se instalaran para proteger el transformador. El voltaje de lnea mximo segn el RETIE para redes de 13.2 KV es 14.5 KV

Fpt= 0.9

Entonces, Vp =0.9*14.5= 13.05

Se selecciona un pararrayo de xido de zinc tipo distribucin = 14KV 10 KA



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PUESTAS A TIERRA: Para el clculo de la malla de puesta a tierra se siguieron las recomendaciones de la norma IEEE 80 tal y como est especificado en el RETIE. A continuacin se muestra el clculo tipo que se utiliz en la determinacin de los parmetros necesarios para la construccin del sistema de puesta a tierra de este proyecto, los resultados se presentan en el ANEXO 3.

ESTUDIO DE ILUMINACIN Adicional a los requerimientos especficos, el alumbrado pblico debe cumplir los principios generales de iluminacin que el apliquen, establecidos en el captulo II del RETILAP. a) Requerimientos de visibilidad. La iluminacin de un sistema de alumbrado pblico debe ser adecuada para el desarrollo normal de las actividades tanto vehiculares como peatonales. Para lo cual se debe tener en cuenta la confiabilidad de la percepcin y la comodidad visual, aplicando la cantidad y calidad de la luz sobre el rea observada y de acuerdo con el trabajo visual requerido. As, para cumplir esos requerimientos de luz se debe hacer una cuidadosa seleccin de la fuente y la luminaria apropiada teniendo en cuenta su desempeo fotomtrico, de tal forma que se logre los requerimientos de iluminacin con las mejores interdistancias, las menores alturas de montaje y la menor potencia elctrica de la fuente posible. b) Cantidad y calidad de luz. Se ha establecido como el objetivo del alumbrado pblico permitir a los usuarios de la calzada y del andn, circular sobre ellos en las horas de la noche, de manera segura, cmoda y a velocidades preestablecidas. La seguridad se logra si el alumbrado permite a los usuarios que circulan a velocidad normal evitar un obstculo cualquiera. La iluminacin debe permitir, en particular, ver a tiempo los bordes, las aceras, separadores, encrucijadas, sealizacin visual y en general toda la geometra de la va. Para este efecto, est establecido que el criterio de seguridad consiste en la visibilidad de un obstculo fijo o mvil constituido por una superficie de 0,20 m x 0,20 m, con un factor de reflexin de 0,15. Considerando que: La seguridad de un peatn se logra si este puede distinguir el obstculo a una distancia de 10 m o ms. La seguridad de un automovilista depende esencialmente de su velocidad. A velocidad media de 60 km/h, l debe percibir este obstculo a una distancia hasta 100 m. Para velocidades superiores, esta distancia oscila entre 100 y 200 m. La nocin de seguridad resultante del alumbrado pblico no es la misma en carretera que en los cascos urbanos. En el primer caso, el alumbrado interesa sobre todo al automovilista que circula a una velocidad relativamente alta sobre una carretera donde los obstculos fijos o mviles no son muy frecuentes y la iluminacin se concentra ms en proveer la



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direccin de circulacin a manera de una perfecta gua visual. El conductor ver los obstculos como siluetas, pues generalmente el contraste resulta negativo. Por el contrario, en los cascos urbanos, la circulacin es ms densa y los obstculos son generalmente ms frecuentes, pero la velocidad de circulacin es generalmente menor. De lo anterior, se deduce, que segn el objeto que se persiga, la eleccin del sistema de alumbrado se ver influenciada por la densidad, naturaleza y velocidad de circulacin. Es necesario que el sistema de alumbrado permita ver esos obstculos y otros vehculos sin riesgo de error o deslumbramiento. Igual hiptesis se plantea para los peatones, aunque su velocidad menor hace que sean menos exigentes las condiciones para ver. La iluminacin calculada, debe comportarse como una gua de visibilidad en la que estn comprometidas de una manera conjunta la confiabilidad de la percepcin y la comodidad visual. c) Confiabilidad de la percepcin. Los objetos slo pueden percibirse cuando se tiene un contraste superior al mnimo requerido por el ojo. Este valor depende del ngulo con el que se vea (afecta la cantidad de superficie aparente en la frmula de luminancia) y de la distribucin de la luminancia en el campo visual del observador (fondo para el contraste). Adems, este valor define el tiempo de adaptacin del ojo en dicha situacin. La iluminacin deber perseguir dos elementos: el primero es proporcionar un elevado nivel de luminancia en el fondo, interpretado como la necesidad de proveer una Luminancia promedio Lprom elevada. (Tngase en cuenta que en todo el RETILAP la luminancia promedio se refiere al promedio mantenido). El segundo elemento es un bajo nivel de luminancia para el obstculo, que generalmente tiene un bajo coeficiente de reflexin, pero que est fuera del control del diseador. Un tercer elemento es mantener un limitado deslumbramiento desde las fuentes de luz o luminancia de velo. (Se interpreta como proveer una Lvelo baja). Es necesario definir y entender claramente el concepto del clculo de la luminancia promedio mantenida. Adems, no basta aplicar la simple frmula matemtica para obtener el promedio que pudiera resultar elevado debido a unos pocos puntos de gran valor y otros muy bajos, sino que es necesario que los puntos calculados, para obtener el promedio, mantengan una dispersin baja de modo que los puntos de la calzada con mnima luminancia no afecten la percepcin por disminucin de la luminancia de fondo. Esto se logra controlando el valor de la uniformidad general de luminancia Uo. La confiabilidad de la percepcin se ve comprometida igualmente y de manera directa, con mayores niveles de deslumbramiento fisiolgico. Por consiguiente, para restringir el efecto molesto del deslumbramiento, hay que especificar un lmite mximo al valor para el incremento del umbral TI. d) Comodidad visual: El ambiente visual de un conductor est constituido principalmente por la visin de la calzada al frente del volante y en menor grado por el resto de su campo visual, que puede llegar a tener informacin para el conductor, como las seales de trnsito. La comodidad visual es una importante caracterstica que redunda en la seguridad del



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trfico vehicular. La falta de comodidad se traducir en una falta de concentracin por parte de los conductores que reducir la velocidad de reaccin debido al cansancio que se producir en sus ojos. El grado de comodidad visual proporcionado por una instalacin de alumbrado pblico ser mejor si el ojo del conductor tiene mejores niveles de adaptacin. Ello implica elevar la Luminancia promedio Lprom sobre la va, as como controlar la dispersin de los valores que componen dicho promedio. Para asegurar el control en la dispersin de los datos, se utiliza el concepto de Uniformidad longitudinal de luminancia UL. Un bajo nivel de uniformidad longitudinal se traducir en la aparicin del efecto cebra sobre la va, causante de la fatiga visual del conductor. El efecto cebra toma su nombre en la apariencia que toma la va cuando tiene un bajo valor de uniformidad longitudinal: como aparecen sectores transversales a la va bien iluminados seguidos de otros con poca iluminacin, la va toma la apariencia de la piel de una cebra. En la comodidad visual del conductor se encuentra comprometida la luminancia ofrecida por la instalacin de alumbrado pblico, su uniformidad, su nivel de iluminancia, el grado de deslumbramiento, as como la disposicin y naturaleza de las fuentes luminosas utilizadas. Una instalacin urbana necesita mayores niveles de comodidad visual a fin de reducir la tensin nerviosa de los conductores y con ello sus efectos sobre el comportamiento en la va. Por ello, la instalacin de alumbrado debe considerar la iluminacin de aceras y fachadas y de esa manera crear un ambiente ms agradable. Todo esto, sin generar deslumbramiento y manteniendo la esttica de la instalacin, que al fin de cuentas, la hace ms agradable. Una instalacin de iluminacin en carreteras, debe asegurar una continuidad ptica sobre el carril de circulacin y sobre la geometra de la va, a fin de elevar la seguridad por la velocidad de circulacin. Se deben tener en cuenta tres variables al considerar la seleccin o diseo de una instalacin de alumbrado pblico: la velocidad de circulacin, la frecuencia y naturaleza de los obstculos a ver y el tipo de usuarios de la va. En principio, vas que responden de la misma manera a los criterios anteriores, se iluminan de la misma manera. Por consiguiente se pueden agrupar las vas en varios conjuntos que respondan a un mismo tipo de iluminacin. Esta agrupacin permite generar instructivos sobre la forma tpica de iluminar, de modo que se contemplen todos los problemas que resulten al menos desde el punto de vista lumnico. e) Relacin de alrededores. Una de las metas principales en iluminacin de vas es crear una superficie clara sobre la va contra la cual pueden verse los objetos. Ahora, cuando los objetos son elevados y estn sobre la va, su parte superior se ve contra los alrededores. Igual sucede si los objetos estn justo en el borde de la va y en las secciones curvas del camino.



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En estos casos el contraste podra llegar a ser insuficiente para una percepcin segura en el tiempo requerido por el conductor, si no se controla la iluminancia promedio de los alrededores. (Vase la recomendacin CIE 136 y 140 de 2.000). En consecuencia, controlar la iluminancia de los alrededores ayuda al conductor a percibir ms fcilmente el entorno y le ayuda a efectuar, de manera segura, las maniobras que necesite. Controlar la relacin SR permite entonces, mantener las condiciones adecuadas de contraste de objetos al borde de la va. Por otra parte, esta iluminacin beneficia a los peatones, cuando existan a los lados de la va andenes transitables por stos. En vas donde los alrededores tienen su propia iluminacin, no es necesario considerar el factor SR. Su clculo se explica en el numeral 530.3.6 del RETILAP. f) Evaluacin econmica y financiera: Todos los proyectos de alumbrado pblico debern hacer una evaluacin econmica y financiera donde se incluyan no slo los costos de inversin, sino los costos de operacin y mantenimiento durante la vida til del proyecto de alumbrado pblico. Se debe considerar tanto el costo inicial como los de operacin y mantenimiento asociados, as como el valor de reposicin al final de la vida til del proyecto. Los costos energticos, son relevantes al definir cargas operativas. g) Uso Racional y Eficiente de la energa. Un proyecto de alumbrado pblico debe aplicar requisitos relacionados con el URE: Los sistemas de alumbrado pblico diseados deben cumplir simultneamente con los requisitos fotomtricos y no deben exceder los valores mximos de densidad de Potencia Elctrica (DPEA) establecidos en el RETILAP h) Condiciones ambientales de la localidad. Un proyecto de iluminacin exterior o de alumbrado pblico debe ser adecuado a las condiciones ambientales de la localidad, as como las condiciones particulares del medio especialmente la presencia de agentes corrosivos, las condiciones ambientales y las facilidades de mantenimiento deben determinar las caractersticas de hermeticidad y proteccin contra corrosin o ensuciamiento que necesitarn las luminarias, en particular su conjunto ptico, aspectos que se deben reflejar el diseo. Requerimientos de las normas de mobiliario urbano. Otro factor a considerar en los proyectos de iluminacin es la reglamentacin sobre mobiliario urbano., por lo que se debe considerar el estilo arquitectnico predominante en el sector. En Plazas pblicas, fachadas, vas con destinacin histrica o turstica definidas, es necesario mantener el estilo, el color y la distribucin concordantes. As mismo, es importante el uso tpico de la va, peatonal, ciclo-ruta o para vehculos automotores. Para cada caso hay distribuciones y equipos que mejoran el impacto visual de la instalacin. LUMINARIAS Todas las luminarias que se instalen para alumbrado pblico, deben ser de Sodio de potencia 70 W para vas de trafico bajo, y Sodio de potencia 150 W para vas de trafico alto y avenidas grandes. En ningn caso se deben instalar luminarias de Mercurio. Los resultados del estudio de iluminacin se presentan en el ANEXO 4.



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DISTANCIAS MNIMAS DE SEGURIDAD

Las distancias mnimas de seguridad que deben guardar las partes energizadas respecto de las construcciones, sern las establecidas en la siguiente Tabla tomada del RETIE y para su interpretacin se debe tener en cuenta la Figura que le sigue. Igualmente, en instalaciones construidas bajo criterio de IEC 60364, para tensiones mayores de 1 kV, se deben tener en cuenta y aplicar las distancias de la Norma IEC 61936 -1.

Se permite el paso de conductores por encima de construcciones (distancia vertical a) nicamente cuando el tenedor de la instalacin elctrica tenga absoluto control, tanto de la instalacin elctrica como de las modificaciones de la edificacin o estructura de la planta. Entendido esto como la administracin, operacin y mantenimiento, tanto de la edificacin como de la instalacin elctrica. En ningn caso se permitir para redes o lneas del servicio pblico si el prestador del servicio no tiene el control sobre la edificacin.



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ESTUDIO DE RIESGO ELCTRICO El propsito de la evaluacin del nivel de riesgo es establecer la necesidad de utilizar un sistema de proteccin contra rayos en una estructura dada, y determinar si este sistema debe ser integral. La evaluacin del nivel de riesgo es el elemento ms importante en el procedimiento para disear un sistema de proteccin contra rayos, y especialmente en el procedimiento de seleccin del nivel de proteccin. Por ello el mtodo de evaluacin debe ser efectivo y relativamente simple. Para evaluar el nivel de riesgo se tienen en cuenta cuatro ndices clasificados y ponderados dentro de dos caractersticas: los parmetros de los rayos y los ndices que estn relacionados con la estructura. Los parmetros de las descargas elctricas atmosfricas utilizados para encontrar el nivel de riesgo son la densidad de descargas a tierra DDT, y la corriente pico absoluta promedio (labs) expresada en kiloamperios, asignando una mayor relevancia a la primera de stas, debido a que existe una mayor probabilidad de que una estructura se vea afectada dependiendo de la cantidad de descargas a la que est expuesta, que de la intensidad de las mismas. Por esta razn se toman proporciones de 0.7 para la DDT y 0.3 para la labs obteniendo la expresin (1). Siendo RDDT el aporte al riesgo debido a la densidad de descargas a tierra y R Iabs el aporte al riesgo ocasionado por la magnitud de la corriente pico absoluta promedio. Los valores de Iabs y de DDT deben tener una probabilidad del 50% de ocurrencia, o menos, a partir de los datos multanuales. Adems se debe tomar un rea de 3Km x 3Km o menos teniendo en cuenta la exactitud en la localizacin y la estimacin de la corriente pico de retorno del sistema de localizacin de rayos. Al encontrar la densidad de descargas a tierra con sistemas de localizacin confiables, implcitamente se considera la orografa del rea, es decir, montaa, ladera, plano, etc, y la latitud.

RIESGO = 0.7*RDDT + 0.3R Iabs

La densidad de descargas a tierra la podemos calcular mediante la expresin:

NC = Nivel Cerunico para la zona en cuestin = 150 (NTC 4552) DDT = 4.218 Corriente de descarga promedio (Colombia) (KA) 40 Radio de descarga para 40 KA (m) 110



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INDICADOR DE PARAMETROS DEL RAYO

Sumando los subindicadores relacionados con la estructura, como con el uso, el tipo y la combinacin de altura y rea y de acuerdo con las tablas relacionadas en la norma NTC 4552 se obtiene el indicador de gravedad IG que se puede presentar en la estructura.

IG = Iuso + IT + IAA Ec. 1 En donde: IG = Indicador de gravedad Iuso = Subindicador relacionado con el uso de la estructura. IT = Subindicador relacionado con el tipo de estructura. IAA = Subindicador relacionado con el rea y la altura de la estructura.



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Iuso = 20 IT = 20 IAA = 10 Entonces con base a la ecuacin 1. Se obtiene que IG=50, por lo tanto el indicador de gravedad es BAJO



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Tomando en consideracin los valores obtenidos anteriormente en los cuales se defini un ndice de gravedad BAJO y un indicador de exposicin al rayo MEDIO, se obtiene un riesgo MEDIO, en consecuencia de lo anterior y con base a la tabla anterior, se obtiene que el nivel de riesgo de la estructura es BAJO, por lo tanto la construccin no necesita una proteccin externo de apantallamiento contra descargas atmosfricas.

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