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Consideraciones sobre las limitaciones de los análisis termográficos

lunes, 5 de noviembre de 2018

Ejemplo de diseño eléctrico de una Planta Industrial (Parte 2ª)




• Verificación del estrés térmico

Los cálculos realizados por el software dan la máxima corriente de cortocircuito en JDB1:

Icc = 8,77 kA

Se supone que el tiempo máximo de eliminación del cortocircuito es t = 1 segundo.

La sección de los conductores que satisfacen la limitación del cortocircuito es:


K = 143  valor del coeficiente correspondiente a un conductor de cobre aislado con PR (ver tabla 1.7)


Tabla 1.7: Valores de los coeficientes k


De donde: S61 mm2
La sección mínima es, por tanto: 70 mm2

Unidad de recepción – preparación: canalización C05

Determinación de la corriente máxima de empleo.


La tabla 1.8 muestra el balance de potencias en la barra colectora JDB22 suponiendo que el transformador tiene un cos ϕ = 0,85.


Tabla 1.8: Balance de potencias en la barra colectora JDB22

La corriente máxima de utilización será:


La corriente equivalente que el cable debe poder transmitir en las condiciones normales de la instalación es:

La Tabla 1.9 (columna (3), PR, cobre) da una sección mínima de S1 = 10 mm2 con corriente admisible I0 = 93 A


Tabla 1.9: Corrientes admisibles en los cables constituidos por tres cables unipolares de
tensión asignada inferior o igual a 6/10 (12) kV

• Verificación de los límites térmicos.

Se supone que el tiempo máximo de eliminación del cortocircuito es el mismo que para las canalizaciones eléctricas C01 y C02 (t = 1 segundo), la sección mínima que satisface la limitación térmica es, por lo tanto, S2 = 70 mm2.

□ Otras canalizaciones eléctricas de 5,5 kV

Las corrientes máximas de empleo son menores o iguales a las de la línea C05.

Por lo tanto, la sección es impuesta por el límite térmico en caso de cortocircuito.

□ Caídas de tensión

Las caídas de tensión en condiciones normales son inferiores al 1% en cualquier punto de la red de 5,5 kV.

Por lo tanto no son vinculantes.

□ Limitación térmica de las pantallas de cables.

La corriente de falta a tierra está limitada a 30 A, lo que no impone ninguna restricción. (ver tablas 1.10, 1.11 y 1.12).


Valores de las corrientes admisibles en las pantallas de cables

Tabla 1.10: Cables unipolares o tripolares de campo radial aislamiento PR o EPR -
corriente de cortocircuito admisible en las pantallas (A)


Tabla 1.11: Cables unipolares o tripolares de campo radial aislamiento PE
corriente de cortocircuito admisible en las pantallas (A)



Tabla 1.12: Cables tripolares con cubierta de PVC de tensión asignada 6/6 (7,2 kV) –
corriente de cortocircuito admisible en las pantallas (A)

• Compensación de energía reactiva

La potencia reactiva a compensar se calcula para limitar a tg ϕ0 = 0,4 en el punto de entrega.

Determinación de la potencia reactiva total a compensar.

El balance de potencias de la Tabla 1.3 da las siguientes potencias totales:

P = 3982 kW
Q = 2252 kVAr
S = 4575 kVA

cos ϕ = 0,87 → tg ϕ = 0,567

De donde se deduce:


□ Elección de la ubicación de los condensadores.

Se supone que la energía reactiva mínima requerida por la planta es de 150 kVAr; esta potencia se instalará en la estación de entrega de 5,5 kV en el juego de barras JDB1.

La unidad de producción es el mayor consumidor de energía y los motores de MT y BT tienen una curva de carga muy irregular. Por lo tanto, los bancos con condensadores escalonados se instalan en las barras colectoras que alimentan los motores, que serán controlados por un relé varmétrico para que coincida con la curva de carga:

- 6 x 50 = 300 kVAr en el juego de barras  JDB 2
- 4 x 30 = 120 kVAr en el juego de barras  JDB 3.

El resto de la compensación se efectúa con dos baterías fijas:

- 50 kVAr en Recepción – preparación
- 50 kVAr en Almacén

La tabla 1.13 resume los emplazamientos de las baterías de condensadores.


Tabla 1.13: Emplazamiento de las baterías de condensadores  

La potencia a compensar no es muy importante y se encuentra principalmente en MT. Dado que las longitudes de los cables de MT son bastante escasas, las pérdidas Joule debidas a la potencia reactiva son casi despreciables. Por lo tanto, no es necesario hacer un cálculo de optimización económica.

• Estudio de armónicos

El SAI de 250 kVA está equipado con un filtro de entrada que reduce las corrientes armónicas lo suficiente como para ser insignificante.

Este estudio consiste en determinar las tasas de distorsión de corriente y tensión general por los variadores de velocidad para diferentes configuraciones de la red y determinar los medios para reducirlos a un nivel aceptable.

Se limitará a la rama de la red que conecta el centro de entrega a los generadores de armónicos; el resto de la red está modelizada por cargas (P, Q) conectadas a las barras de los  bus JDB 1, JDB 2 y JDB 3 (ver fig.1.4).

Ambas unidades son idénticas y están conectadas a la barra de bus JDB 3.

Los valores de las corrientes armónicas que generan se dan en la Tabla 1.14.


Tabla 1.14: Corrientes armónicas generadas por los variadores ATV-52 V

Las simulaciones se realizan con la ayuda de software de armónicos para diferentes configuraciones de las fuentes:
  • Alimentación de la Planta solo por el distribuidor de energía.
  • Planta alimentada por grupos de respaldo, los condensadores permanecen conectados.
  • Planta alimentada por ambas fuentes en paralelo, los condensadores permanecen conectados.

Nota: Por razones pedagógicas y para hacer comparaciones, los condensadores permanecen conectados cuando los grupos de energía están funcionando. En la práctica, estos proporcionan toda o parte de la potencia reactiva para mejorar la estabilidad de la red.


Figura 1.4

Para cada caso, se realizaron 4 simulaciones diferentes:

  •  A: red antes de compensación (sin condensadores).
  •  B: Red con compensación definida en la Tabla 1.13.
  • C: red con compensación modificada para llevar la resonancia a un rango distante de las corrientes armónicas altas. Para hacer esta modificación, se  instalan 50 KVAr en lugar de 120 KVAr en JDB 3; el resto se instala en barras JDB 1.
  • D: red después de la instalación en el condensador C3 de una inductancia anti-armónica sintonizado en el rango 3,8; En el caso de la compensación del caso B.
  • E: red después de la instalación en barras JDB 3 de shunts resonantes sintonizados en los rangos 5 y 7.
Los resultados de la simulación se presentan en la tabla 1.15.


(*) Los dos valores corresponden respectivamente a las cargas de los condensadores  de los filtros de rangos 5 y 7.
Tabla 1.15: Resultados de las simulaciones



Continua en: Ejemplo de diseño eléctrico de una Planta Industrial ( y Parte 3ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2018/11/ejemplo-de-diseno-electrico-de-una_6.html



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