Cálculo de Plantas Eléctricas de Emergencia

Cálculo de Plantas Eléctricas de Emergencia

.

A continuación se describe de manera sencilla, la forma de cómo se puede

determinar mediante un cálculo la capacidad de la planta de emergencia

requerida para cierta aplicación.

1.- Para poder calcular la capacidad de un equipo, el primer paso a seguir es

determinar la carga en kW de la instalación por alimentar.

2.- De ser posible tener un cuadro de cargas, un diagrama unifilar o la mayor información de cargas a alimentar, por

ejemplo, voltajes, amperajes, frecuencias, cargas monofásicas o

trifásicas, entre otros datos que puedan definir a los equipos.

3.- Determinar mediante un cálculo la planta probable para el

tipo de carga. Para ello existen dos métodos:

a) Mediante software y b) Cálculo manual.

4.-Para realizar un cálculo sencillo y para comprender la

metodología, se realizará un cálculo suponiendo las cargas

que se muestran en el esquema siguiente.

Diagrama Unifilar

COMPAÑÍA DE LUZ

PLANTA ELECTRICA

Unidad Básica de Transferencia

Motor25HP

Motor25HP

Motor15HPLámparas

Contactos

Motor 1 Motor 2

PROCEDIMIENTO PARA EL CALCULO DE UNA PLANTA DE EMERGENCIA

Este es un ejemplo de calculo, para determinar la capacidad de la Planta

Eléctrica de emergencia, que se debe instalar en una empresa que tiene las

siguientes caracteristicas:

1. Se obtiene la información de todas las cargas por alimentar.

.Cargas de alumbrado.

El tipo de alumbrado que se tiene instalado es fluorescente, monofásico y con un factor de potencia del 95%, y

se encuentra repartido en las tres fases de la siguiente forma:

Fase A: 10 kWFase B: 14kWFase C: 12 kW

Cargas de Fuerza.Se tienen instalados dos motores

bomba de circulación de agua, para abastecer el edificio principal así como para los procesos que se llevan acabo

en los talleres.

Motor no. 1. 25 HP, 220 V, Letra de código “G”, trifásico, 1800 rpm,

eficiencia de 88.8% y factor de potencia del 89% (Se tienen dos

motores).

Motor no. 2. 15 HP, 220 V, Letra de código “F”, trifásico, 1800 rpm, eficiencia de 85.1% y factor de

potencia del 87%.

Receptáculos o contactos.Se tienen varios contactos instalados

y distribuidos en las tres fases, con los siguientes totales.

Fase A: 3 kWFase B: 3 kWFase C: 3 kW

Considerar un factor de potencia del 90% para estos contactos.

2.-Considerar la secuencia de operación de las cargas.

Todas las cargas operan al mismo tiempo.

3. Se obtiene un equivalente trifásico de las potencias

activa y aparente.

3.1 Cargas de alumbrado.Se observa que las cargas de

alumbrado están desbalanceadas, para evitar problemas posteriores se considera la carga mayor y se

multiplica por tres.Potencia Activa en kW

kW = kW fase mayor x 3kW = 14 x 3 = 42

Potencia Aparente en kVAkVA = kW / f.p.

kVA = 42 / 0.95 = 44.21

3.2. Cargas de fuerza.Para obtener los kW y kVA de los

motores se emplean varias formas entre ellas describimos las

siguientes:Potencia Activa en kWkW = (0.746 x HP)/Efc.Para el motor de 25 HPkW = (0.746 x 25)/(0.88)

kW = 21.0

Para el motor de 15 HPkW = (0.746 x 15)/(0.851)

kW = 13.14Potencia aparente en kVA.

kVA = kW/f.p.kVA = (21.0)/(0.89) = 23.59kVA = (13.14)/(0.87) = 15.0

3.3 ContactosSe observa que las cargas de contactos están balanceadas

pero si estuvieran desbalanceadas, para obtener la carga trifásica se considera la carga mayor y se multiplica

por tres.

Potencia activa en kW.kW = kW fase mayor x 3

kW = 3 x 3 = 9

Potencia aparente en kVAkVA = kW / f.p.

kVA = (9) / (0.9) = 10

4. Se obtienen los kW y los kVA de arranque para cada carga.

4.1. Cargas de alumbradoEn el momento de arranque las

lamparas demandan toda su capacidad y entiéndase por

capacidad a la nominal, por lo tanto la potencia en el arranque

es:KWa = 42 kW

KVAa = 44.21 kVA

4.2. Cargas de fuerza.Los motores en el momento de

arranque demandan una corriente mayor a la nominal, por lo que, la

potencia en el momento de arranque es mayor a la nominal

del mismo.

4.2. Cargas de fuerza.

El valor de la potencia en el arranque depende de la letra de código y de la capacidad en HP

que tenga el motor.Se aplica la siguiente formula y la

tabla no. 3.kVAa = kVA(lc) x HP

4.2.1. Motor No. 1: 25 HP y letra de código “G”.

Cálculo de los kVA de arranque (KVAa) del motor.

Para un motor con letra de código “G” se tiene un valor de 5.6 a 6.3

KVA/HP, siendo el valor promedio de 5.95

kVAa = 5.95 X 25 = 148.75

4.2.1. Motor No. 1: 25 HP y letra de código “G”.

Cálculo de los kW de arranque (kWa) del motor.

Para obtener los kWa se multiplican los KVAa por el factor

de potencia de arranque (Fpa). Este Fpa varía según la capacidad

del motor y su letra de código.

Ver tabla No.4 Three-phase motor SKVA, SPF, EFF AND RPF.

Para un motor de 25 HP se tiene un Fpa de 0.44, por lo tanto, los

kWa son:kWa = kVAa x Fpa = 148.75 x 0.44

= 65.45 kW

4.2.2. Motor No. 2: 15 HP y letra de código “F”.

Calculo de los kVA de arranque (kVAa) del motor.

Para un motor con letra de código F se tiene un valor de 5.0 a 5.6

kVA/HP, siendo el valor promedio 5.30.

kVAa = 5.30 x 15 = 79.5 kVA

4.2.2. Motor No. 2: 15 HP y letra de código “F”.

Calculo de los kW de arranque (kWa) del motor.

Para un motor de 15 HP se tiene un Fpa de 0.49, por lo tanto, los

kWa son:kWa = kVAa x Fpa = 79.5 x 0.49 =

38.95 kW

5. Selección de la planta eléctrica de emergencia.

Con los resultados obtenidos, se realiza una suma de todas las cargas,

considerando las potencias de arranque.

kW totales = 42+9+65.45+65.45+38.95 = 220.85 kW

5. Selección de la planta eléctrica de emergencia.

Con este valor se determina la capacidad de la planta de

emergencia requerida.La planta más cercana a este

valor sería una de 250 kW que es una planta comercial, modelo

250SCLTA10-G1.

CARGAS POTENCIA POTENCIA POTENCIA POTENCIA NOMINAL NOMINAL ARRANQUE ARRANQUE KW KVA kW KVAALUMBRADO 42 44.21 42 44.21CONTACTOS 9 10 9 10MOTOR 1 21.19 24.05 65.45 148.75MOTOR 1 21.19 24.05 65.45 148.75MOTOR 2 13.14 15.0 38.95 79.5

TOTAL 106.52 117.31 220.85 431.29