Diseño de Sistema de Puesta a Tierra y Factor Potencia

1. DISEÑO DISEÑO DE SISTEMA SISTEMA DE PUESTA PUESTA A TIERRA TIERRA.. La razón principal de la existencia de un sistema de puesta a tierra es la protec protecció ción n de las person personas as respec respecto to a choque choquess eléctr eléctrico icoss produc producido idoss por  contactos indirectos en una situación de falla. La necesidad de un sistema de puesta a tierra dentro de una instalación industrial hace referencia a problemas que se pueden presentar en la misma. Un sistema de puesta a tierra tiene varios temas de importancia como son: •

•

•

• • •

Propor Proporcio cionar nar una impeda impedanci ncia a sufic suficien ientem tement ente e baja baja para para facili facilitar tar la operación satisfactoria de las protecciones en condiciones de falla.  Aseurar que seres vivos presentes en la vecindad de las instalaciones no queden expuestos a potenciales inseuros! en réimen permanente o en condiciones de falla. "antener los voltajes del sistema dentro de l#mites razonables bajo cond condic icio ione ness de fall falla a $tal $tales es como como desc descar ara a atmo atmosf sfér éric ica! a! onda ondass de maniob maniobra ra o conta contacto cto inadv inadvert ertido ido con sistem sistemas as de voltaj voltaje e ma%or& ma%or&!! % aseurar que no se excedan los voltajes de ruptura dieléctrica de las aislaciones. '(bito % pr(ctica. Protección de equipos dentro de la instalación. Limitar el voltaje a tierra sobre materiales conductivos que circundan conductores o equipos eléctricos.

)l uso de sistemas eléctricos conectados a un sistema de puesta a tierra ene enera ralm lmen ente te llev lleva a asoc asocia iada da la pres presen enci cia a de alta altass corr corrie ient ntes es como omo consecuencia de fallas a tierra. )n base base al tipo tipo de inst instal alac ació ión n nos nos basa basamo moss en la publ public icac ació ión n *))) *)))+, +,- - /0ecomended Practice for 1roundin of *ndustrial and 2omercial 3%stems4 La resistencia de la puesta a tierra depende de varios factores como son: • • • •

0esistividad del terreno 'umedad 5emperatura 3alinidad Para el dise6o de la malla de puesta a tierra de la industria se considera una alimentación en el secundario en conexión 7! asi:

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)l calibre del conductor de puesta a tierra del sistema puede ser dimensionado se8n el calibre de los conductores de alimentación del sistema eléctrico. 3e establece las medidas de la planta industrial para el c(lculo de la malla de tierra. )l dise6o de la malla de puesta a tierra se visualiza en la lamina 9;- en anexos. Para los puntos cr#ticos de la malla de puesta a tierra se utilizaran varillas 2opper?@@.

Para el mallado de la puesta a tierra se utilizara conductor de cobre desnudo del mismo calibre utilizado en el dise6o de la industria.

La corr corrie ien nte de fall falla a que se deber eber( ( desp espejar jar en la mall malla a pre presenta enta caracter#sticas como aumento considerable de temperatura % también esfuerzo mec(nico de los componentes! por esto es necesario que las uniones tenan ta ió di te old oldad ial ial ll da 3U) 3U)LA

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La lonitu itud de la malla de tie tierra se8n el dise6o de la planta es aproximadamente ,,E;m )l n8mero de varillas que se ocupara en las uniones de la malla son ,-.  As# mismo se utiliza uniones para las varillas varillas con la malla del mismo n8mero de las varillas. 2omo en el dise6o preliminar de la malla de puesta a tierra no se determina un valor de resistivid resistividad ad del suelo! suelo! entonces entonces se considera considera en el peor de los casos casos una resistividad de ,;;; ohm m. ado una resistividad relativamente alta se necesita un tratamiento del suelo! el mism mismo o que que se real realiz izar ara a en punt puntos os estr estrat até éic icos os de la mall malla a con con ceme cement nto o conductivo 3A9+)A05'.

La aplicación de este producto se realiza antes de colocar la malla de tierra en la zanca que se realiza para la colocación de la malla! as#:

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Por ultimo! la protección de la instalación frente a corrientes altas producidas por descaras atmosféricas $ra%os& se la realiza mediante un m(stil colocado en el punto m(s alto! se lo realiza con una varilla tipo FranGlin simple.

)l proceso del tratamiento del suelo! reduce claramente las caracter#sticas de poder disipar corrientes de falla a tierra! producto de cortocircuitos o de descaras atmosféricas en base a la resistencia de la malla m alla de puesta a tierra.

2. DISEÑO DISEÑO DE CORRE CORRECCIÓN CCIÓN DE DE FACTOR FACTOR DE POTENCIA. POTENCIA. La corrección del factor de potencia en una industria es mu% importante por los dos randes beneficios que se presentan: •

•

 Al correir el factor de potencia a niveles iuales o ma%ores establecidos por la ).).H. no se tendr( multas establecidas por el bajo factor de potencia en la industria.  Ctro beneficio que se tiene cuando se corrie el factor de potencia es la operación m(s eficiente de cada uno de los motores asociados a esta corrección! con el funcionamiento eficiente del motor se busca ahorrar  dinero por operación % mantenimiento de estos.

Para la corrección del factor de potencia de la industria se tienen los siuientes datos.

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K = E I ? J ,;

I!= ,; ; , = ; ,= ,;

 ==J= E-!? ;!EEII I-E; I;?=!,;!I=, = ,-J; ,K;K?!JE ;!I=K; K! ?J= ?KJ,!, ;!IJE ,= KIK; -KK;!J= ;!E=E = ,-J; ,K;K?!JE ;!I=K; -; ,,,J; ,;K-J!,; ;!IK- I I-E; I;?=!,;!I=, DATOS DE &OS MOTORES DE &A INDUSTRIA

;!?-;;E? ;!I=JEK ;!I,?, ;!I=K;EJ ;!?=J?,, ;!I,?, ;!I-EKII ;!I=JEK

Para Para dete determ rmin inar ar la pote potenc ncia ia reac reactiv tiva a del del banc banco o de capa capaci cito tore ress para para la correc correcció ción n del del factor factor de potenc potencia ia se consi consider dera a realiz realizar ar el dise6o dise6o con dos bancos dividiendo para cada uno de ellos en rupo de = motores cada uno teniendo entonces lo siuiente:

'anco (e Ca$acitore)

P[]

!["Ar]

#$

2,

-EE=

-K?;,!,E

;!IJ

2 -E= -K,J=!E DATOS 'ANCO DE CAPACITORES

;!IK,

Para el c(lculo de la potencia reactiva de los capacitores que servir(n para la corrección del factor de potencia se tiene la l a siuiente r(fica.

TRIAN%U&O DE POTENCIAS 2on el tri(nulo de potencias se tienen las siuientes ecuaciones para el c(lculo de Hc: Q = P∗tan ∅i Q f  = P∗tan ∅f  Q

Q−Q f 

=

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Q c = P∗( tan ∅i − tan ∅f  )

 )n donde se tienen los siuientes datos: ∅i

∅f 

Qc

'anco (e Ca$acitore) P[] [RAD] [RAD] ["AR] 2, -EE= ;!I=;!;; K-KKK!== 2 -E= ;!I=, ;!;; KK?;K!KJ POTENCIA POTENCI A REACTI"A PARA PARA 'ANCOS DE CAPA C APACITORES CITORES 2on la determinac determinación ión de la potencia reactiva reactiva de los bancos bancos de capacitor capacitores es se considera cat(loos de A de bancos de capacitores en donde se tiene que:

'ANCO DE CAPACITORES A''

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(

 V nominal kVAr ( nominal )= kVAr ( real )∗ V aplicado

)

2

'anco (e Ca$acitore) *"Ar+no,ina- 2, -;?=J!IE 2 -;?!?K POTENCIA REACTI"A NOMINA& 3e puede observar que la potencia reactiva de los bancos de capacitores para la corrección del factor de potencia es de -; GMAr para cada uno de los bancos de capacitores a usarse entonces se escoe usar los siuientes bancos de capacitores:

N/ Potencia Reactia [*"Ar] 'anco (e Ca$acitore) Se0n cata-o0o  ; 2, 2-=1;+K2  ; 2 2-=1;+K2 SE&ECCION 'ANCO DE CAPACITORES Caracter3)tica) (e -o) 4anco (e Ca$acitore) A'' A'' Las caracter#sticas de los bancos de capacitores de A se muestran en la siuiente fiura:

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Para alimentar a los bancos de capacitores se realiza el siuiente c(lculo del conductor a usarse.  I conductor =1.25

  kVAr √ 3 kV   I conductor=1.25

20 0.22 √ 3 0.22

 I conductor =65.6  A