Estudio Técnico para La Automatización de Un Sistema de Bombeo de Agua en Palacio Municipal de Provincia de

 

 

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL  PROYECTO  ESTUDIO TÉCNICO PARA PARA LA AUTOMATIZACIÓN AUTOMATIZACIÓN DE UN SISTEMA DE  BOMBEO DE AGUA EN PALACIO MUNICIPAL MUNICIPAL DE PROVINCIA DE CARABAYA - MACUSANI  DIRECION ZONAL: AREQUIPA – PUNO  ESCUELA / CFP: ESCUELA DE ELECTROTECNIA  CARRERA: ELECTROTECNIA INDUSTRIAL  AUTOR

GUTIERREZ ARAGON ALEX MAURICIO Arequipa – Perú 2022 - 10

 

 

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DEDICATORIA A Dios, por brindarme la oportunidad de vivir y estar en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino a aquellas  personas que han sido soporte y compañía durante todo el  periodo de estudio e investigación.

AGRADECIMIENTO A Dios todopoderoso, quien es el creador de todas las cosas sobre el universo, por haber brindado la fuerza y la capacidad necesaria para superar los obstáculos encontrados a lo largo de la vida. Al servicio nacional de adiestramiento en trabajo industrial (SENATI) y a la Escuela Profesional de electrotecnia industrial, nuestro profundo agradecimiento  por haberme permitido la oportunidad de formarse  profesionalmente

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Contenido CAPITULO: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA  ............................................................................... 13 

1.1.- ANTECEDENTES  ................................................................................................................................... 14  1.2 DEFINICION DE PROBLEMA ............................................................................................................. 14  1.3 OBJETIVOS DE PROYECTO ................................................................................................................ 14  1.3.1.- OBJETIVO GENERAL ...................................................................................................................... 14  1.3.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................................. 15    1.4.- JUSTIFICACIÓN DE PROYECTO ...................................................................................................... 15  1.5.FACTIBILIDAD ................................................................................................................................... 1.5.1.- datos generales ................................................................................................................................. generales ................................................................................................................................. 16   1.5.2. viabilidad técnica ............................................................................................................................... 17   1.5.2.1 Tipos o clases de materiales y componentes utilizados en el proyecto: ........................................... 17   1.5.2.2. Proveedores de materiales para el proyecto. .................................................................................. ............................................................ ...................... 17   1.5.2.3. Herramientas y maquinarias disponibles requeridos para el proyecto. ......................................... 18  1.5.2.4.-Requerimientos de mano de obra especializada. ............................................................................ 18   1.5.3. viabilidad social. ................................................................................................................................ 19  1.5.4. plan de actividades para redacción del libro. .................................................................................... 19  proyecto. ........................................................................... 20  1.5.5. plan de actividades para elaboración del proyecto............................................................................ 1.6. ALCANCES ........................................................................................................................................... 20 

CAPITULO 2: MARCO TEORICO ............................................................................................................ 21  2.1.- SISTEMA DE BOMBEO (19) ............................................................................................................... ......................................................... ...................................................... 22    2.1.1 motores ....................................................................................................................... 2.1.1.1 Partes eléctricos del motor [20] eléctrico ................................................................................................................ 22  2.8.1.2 Clasificación de los motores eléctricos. ........................................................................................... 25   2.1.1.3 Selección de un motor eléctrico asíncrono de corriente alterna. ..................................................... 25  2.1.2 la bomba hidráulica. ........................................................................................................................... 34  2.1.2.1 partes de una bomba hidráulica ....................................................................................................... 34  2.1.2.2 clasificación de las bombas hidráulicas ........................................................................................... ........................................................... ................................ 36   2.1.2.3 la bomba centrifuga ......................................................................................................................... .......................................................... ................................................................. 38  2.1.2.3.1 Funcionamiento de la bomba centrífuga. ...................................................................................... ................................................................ ...................... 39  2.1.2.3.2 Ventajas de la bomba centrífuga ................................................................................................... 39  2.1.2.3.3 Como funciona la electrobomba centrifuga. ................................................................................. 40   2.1.2.4 datos requeridos para calcular y seleccionar la electrobomba centrifugas. ................................... centrifugas. ................................... 40  2.1.2.4.1 Caudal requerido (Q) [22] ............................................................................................................ 40   2.1.2.4.2 Altura dinámica total..................................................................................................................... ............................................................... ...................................................... 48  2.1.2.4.3 Altura de succión (Hs): ................................................................................................................. 49  2.1.2.4.4 Altura de impulsión (Hi) .......................................................... ................................................................................................................ ...................................................... 50  2.1.2.4.5 Pérdidas de carga (Pc) .................................................................................................................. ............................................................ ...................................................... 50  2.1.2.4.6 Curva característica de las bombas centrifugas ........................................................................... 50  2.1.3.- normas relacionados a motores ........................................................................................................ 60  2.2 LLAVE TERMOMAGNETICA [01]........................................................................................................ 62  2.2.1.- Principios básicos ............................................................................................................................. 63  2.2.1.1.-Funcionamiento:[02] ...................................................................................................................... 63  2.2.1.2.- Consideraciones adicionales ......................................................................................................... 63  2.2.2. tipos de interruptores, características y selección [02.1] .................................................................. 64  2.2.2.1. Interruptores Termomagnéticos Riel din [03] ................................................................................. ........................................................... ...................... 67   2.2.3.-Selección del interruptor termomagnético contra sobre corrientes. [04] .......................................... 67   2.3.- INTERRUPTOR DIFERENCIAL PARA SISTEMA DE PROTECCIÓN.[05] ...................................... 68  2.3.1 Como funciona un interruptor diferencial. [0 [05.1] 5.1]............................................................................... ......................................................... ...................... 68  2.3.2 Características de un interruptor diferencial. ..................................................................................... 69  2.3.3 Tipos de interruptores diferenciales. ................................................................................................... 69  2.3.4 Tiempo de acción del interruptor diferencial según las normas. ........................................................ ....................................................... . 70  2.4.- GUARDAMOTOR PARA SISTEMA DE PROTECCIÓN. [06] ............................................................ 71  2.4.1 Partes del guardamotor [07] ............................................................................................................... ......................................................... ...................................................... 72 

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2.4.2 Tipos de guardamotor [08] ................................................................................................................. 72   2.4.3 Características del guardamotor......................................................................................................... 73  2.4.4 Selección del guardamotor según las normas. .................................................................................... 74  2.5.- CONTACTOR PARA SISTEMA DE FUERZA Y CONTROL.[10] ....................................................... 75  2.5.1.- Funcionamiento de un contactor. [11] ............................................................................................. 75   2.5.2.-Composición de un contactor electromagnético.[12] ........................................................................ ............................................................. ........... 76   2.5.3 Clasificación por tipo de corriente que qu e alimenta la bobina AC o DC del contactor. ......................... 76   2.5.4 Referencia de bornes del contactor. [13] ............................................................................................ ............................................................ ................................ 77   2.5.5 Características y tipos para selección del contactor .......................................................................... 78   2.6.- PULSADORES PARA TABLERO DE CONTROL [14] ....................................................................... 80  2.6.1.- Aspecto físico del pulsador. .............................................................................................................. 81  2.6.2.- código de colores de los pulsadores. ................................................................................................ 81   2.7.- DISPOSITIVOS DE SEÑALIZACIÓN PARA TABLERO DE CONTROL [16.1] ................................. 82  2.7.1 código de colores de lámparas de señalización [16.2] ....................................................................... 83  2.8 SELECTOR PARA TABLERO DE CONTROL. [17] .............................................................................. 83   2.8.1 Tipos de selectores .............................................................................................................................. 84  2.9.- CONDUCTORES ELÉCTRICOS ......................................................................................................... 85  2.9.1 Partes de los conductores. ................................................................................................................... ............................................................. ...................................................... 85  2.9.2 Características de aislamiento de conductores. .................................................................................. 87   2.9.3 Selección de conductores eléctricos. ........................................................ ................................................................................................... ........................................... 87   2.9.4 Selección del calibre del conductor según norma ............................................................................... ......................................................... ...................... 88  2.9.5 Conductores eléctricos Según S egún el Código Nacional Na cional de Electricidad (CNE). ........................................ 88   2. 9.6 Caída de tensión admisible de los conductores eléctricos. ................................................................ 89   2.9.7. Conexión de equipotencial ................................................................................................................. 91  2.9.7.1 Dimensionar el conductor para los enlaces equipotenciales ........................................................... 91   2.10. TUBOS ELÉCTRICOS DE CLORURO DE POLIVINILO (PVC) ....................................................... 94  2.10.1 Tipos de tubos de electricidad. .......................................................................................................... 95  2.10.2 Selección de tuberías de electricidad. ............................................................................................... 95   2.10.3 Normas para selección de tubos eléctricos de policloruro de vinilo (PVC)...................................... 96   2.11 SENSORES ........................................................................................................................................... 96   2.11.1 Descriptores estáticos de un sensor .................................................................................................. 97   2.11.2 Tipos de sensores [33] ...................................................................................................................... 98   2.11.3 Sensor de nivel de liquido............................................................ .................................................................................................................. ...................................................... 99  2.11.3.1 Cómo elegir un sensor de nivel ...................................................................................................... 99  2.11.3.2 electro nivel modelo vl-2 ................................................................................................................ 99  2.11.3.2.1 Advertencias importantes: ................................................................ ......................................................................................................... ......................................... 100   2.11.3.2.2 Alimentación de voltaje. ............................................................................................................ 100   2.11.3.2.3 Indicadores ................................................................................................................................ 100  2.11.3.2.4 Descripción de operación.......................................................................................................... operación.......................................................................................................... 101  2.11.3.2.5 Diagramas de conexión. ............................................................................................................ 101  2.11.3.2.5 Preparación y colocación de electrodos ................................................................................... 102  2.11.3.3 Electrodo conductivo. ................................................................................................................... ............................................................... .................................................... 102  2.12.- TABLERO ELÉCTRICO .................................................................................................................. 102  2.12.1 Partes de un tablero eléctrico. ........................................................................................................ 103   2.12.2 Clasificación de los tableros eléctricos. .......................................................................................... 104  2.12.3 Selección del tablero según norma. ................................................................................................. ........................................................ ......................................... 104  

CAPITULO 3: METODOLOGIA .............................................................................................................. 107  3.1 DESCRIPCION DE LA INNOVACION Y/O MEJORA ........................................................................ 107   3.2 SECUENCIA Y PASOS DEL TRABAJO .............................................................................................. 109  3.2.1 plan de trabajo .................................................................................................................................. 109  3.3 DESARROLLO DE LAS ETAPAS DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA .................... 109  3.3.1-Realizar la toma de datos para el sistema de bombeo de agua  ....................................................... 109  3.3.1.1- Medidas del palacio municipal. .................................................................................................... 110  3.3.1.2 Cuadro de capacidades de la cisterna subterránea y del tanque de agua en la azotea ................. 110   3.3.1.3.- Datos de los puntos de consumo del palacio municipal para el cálculo del caudal .................... 112 

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3.3.1.4.-Identificación el tipo de edificación: oficinas .......................................................... .............................................................................. .................... 113  3.3.1.5.- Cuadro de accesorios del sistema de bombeo de agua del palacio municipal ............................ 113   3.3.2.- Realizar el dimensionamiento y la selección de los elementos del sistema de bombeo ................. ............... 114  3.3.2.1 Caudal Requerido al palacio municipal ......................................................................................... ........................................................... .............................. 114   3.3.2.1.1.-Identificar Puntos de Consumo de agua en simultáneo: ............................................................ 114   se considera todo puntos de consumo de agua de cada nivel cada lavatorio, lavatorio, inodoro, ducha, lavadero, lavaplatos, etc. muestra la tabla [16] ....................................................................................................... .............................................................. ......................................... 114  3.3.2.1.2-Identificamos el coeficiente de Consumo .................................................................................... 114  3.3.2.1.3.-Calcular el Caudal Requerido al palacio municipal: ................................................................ 115   3.3.2.2.- dimensionar el sistema indirecto de suministro de agua potable................................................. 115  3.3.2.2.1.- La cantidad de trabajadores ..................................................................................................... 115  3.3.2.2.2.-La norma I.S. 010 instalaciones en edificación ......................................................................... 115  3.3.2.2.3.- cálculo de consumo diario de agua potable .............................................................................. .......................................................... .................... 116   3.3.2.3. volumen de tanque elevado ........................................................................................................... 116   3.3.2.4.- volumen de tanque enterrado ....................................................................................................... .............................................................. ......................................... 116   3.3.2.5.- cálculo de caudal ......................................................................................................................... 117   3.3.2.6.- ecuación de la continuidad .......................................................................................................... 117   3.3.2.7.-diámetro de tubería de succión ..................................................................................................... 118   3.3.2.8.- cálculo de perdidas en tubería en sistema de bombeo ................................................................. ........................................................ ......... 119  3.3.2.8.1.- perdidas de carga en la succión. ............................................................................................... ...................................................... ......................................... 119   3.3.2.8.1.1.- Identificar el Coeficiente de fricción en tubo de PVC 1 1/4” con caudal de 4.4 m3/hr = ..... 119  3.3.2.8.1.2 Longitud equivalente en metros de la tubería de succión......................................................... 121  3.3.2.8.1.3.- Calcula la Perdida de Carga por Fricción en Succión .......................................................... 121  3.3.2.8.2.-perdidas de carga en la descarga. ............................................................................................. 122  3.3.2.8.2.1.- identificar el Coeficiente de fricción en tubo PVC 1” con caudal de 4.4m3/hr ..................... 122   3.3.2.8.2.2.-Longitud equivalente en metros de la tubería de descarga ..................................................... 122  3.3.2.8.2.3.-Calcula la Perdida de Carga por Fricción en Descarga ........................................................ 123  3.3.2.9.- Altura dinámica total ................................................................................................................... 123  3.3.2.10.-Cálculo de la potencia requerida por la bomba ......................................................................... 124  3.3.2.10.1.- cálculo de intensidad nominal de bomba de agua: ................................................................. ........................................................ ......... 128  3.3.2.10.2.-Calculamos el factor de potencia de la electrobomba tomando .............................................. 128   3.3.2.10.3.-Rendimiento (n) ........................................................................................................................ .......................................................... .............................................................. 128  3.3.3.- Realizar el dimensionamiento y seleccionar los dispositivos requeridos para el tablero de control como: Interruptor termomagnético, guardamotor, contactor, conductor eléctrico, lámparas de señalización. .............................................................................................................................................. 129  3.3.3.1.-Dimensionamiento del contactor .................................................................................................. 129  3.3.3.1.1.-Seleccionar el contactor según el cálculo realizado .................................................................. ......................................................... ......... 130  3.3.3.2.-Dimensionamiento del conductor Alimentador ......................................................... ............................................................................. .................... 132   3.3.3.2.1.-Cálculo y selección del conductor ............................................................................................. 132   3.3.3.2.2.-Cálculo de caída de tensión ....................................................................................................... 134  3.3.3.3.-Dimensionamiento y Selección del interruptor termomagnético. ................................................. 137   3.3.3.4.-Dimensionamiento y Selección del Guardamotor ................................................................ ......................................................................... ......... 139  3.3.3.5.-Dimensionamiento y selección del térmico. .................................................................................. 140   3.3.3.5.- Dimensionamiento y Selección de los pulsadores: para el circuito de control seleccionó dos pulsadores para el circuito de control de dos colores con la siguiente tabla, rojo indica el paro. ............................................................. ........................................................................................................................... .............................................................. 142  3.3.3.6.- Dimensionamiento Selección de lámparas de señalización ......................................................... 143  3.3.3.7.-elección de electro nivel ................................................................................................................ ............................................................ .................................................... 144  3.3.3.8.-Seleccionar tablero de control, ..................................................................................................... 145  3.3.3.8.1 TABLERO MURAL SPACIAL CRN - 600X400X200MM - NSYCRN64200 – SCHNEIDER [26]146   3.3.3.8.1.1.-Especificaciones: .................................................................................................................... 146   3.3.3.8.1.2Características .......................................................................................................................... 147   3.3.3.9.-Selección de selector de arranque M – 0 – A ................................................................................ 147   3.3.3.10.-Selección de tuberías de electricidad .......................................................................................... ........................................................... ............................... 148   3.3.3.11.-Canaleta pared 39x19 blanco SATRA capacidad 10 cables 2 metros ........................................ 149 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3.4- REALIZAR ESQUEMAS ELÉCTRICOS Y/O DIAGRAMAS PARA EL TABLERO DE CONTROL  AUTOMATIZADO ............................................................................................................................. ............................................................. ......................................................................... ......... 150  3.4.1.-Bosquejo de conexión eléctrica del circuito de llenado del tanque de agua  ................................. 150  3.4.3.- Esquema de mando de sistema automatizado de bombeo de agua para el palacio municipal ....... 151  3.4.4.- Diagrama multifilar de sistema fuerza fuerza de bombeo de agua .......................................................... .......................................................... 152  3.4.5.-diagrama de sistema de bombeo de agua al palacio municipal....................................................... 152  3.4.6.- RELAZAR EL PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN DE FORMA TÉCNICA EL MONTAJE Y LA UTILIZACIÓN DE TABLERO CONTROL................................................................................................. 153  3.4.6.1.-Realizar ubicación de tablero de distribución: ............................................................................. ......................................................... .................... 153  3.4.6.2.-medidas para ubicar los mandos: pulsador, lampara , llave selector .......................................... 155   3.4.6.3.-ubicación de sistema de motobomba y el tablero ...................................................... .......................................................................... .................... 156   3.4.6.4.-colocar electro nivel (BOYA 02) con sus medidas a tinaco .......................................................... 157   3.4.6.5.-colocar electro nivel (BOYA 01) en si terna ................................................................................. 158 

CAPITULO 4.- COSTOS Y RESULTADOS  ............................................................................................. 160  4.1 Tipos y costos de materiales ................................................................................................................. 161  4.2Tiempo empleado o estimado en el proyecto ......................................................................................... .......................................................... ............................... 161   4.3.- Costo total de proyecto ...................................................................................................................... 162   4.4.- Beneficio de la innovación ................................................................................................................. 163 

CAPITULO 5: CONCLUCION RECOMENDACIONES ......................................................................... 164  5.1CONCLUSIONES. ........................................................................................................................ ........................................................ ......................................................................... ......... 165  5.2 RECOMENDACIONES ........................................................................................................................ 166  

 Índice de imágenes  Ilustración 01 plano de ubicación de palacio municipal............................................ .................................................. ...... 16 ilustracion02.- llave l lave ttermomagnética ermomagnética monofásica y su ssímbolo ímbolo....................................... ....................................... 63 ilustración03.- de termomagnético tipo riel ................................. ........................................................ .................................... ............. 67 ilustración 04. interruptor diferencial y su símbolo ... ......................... ............................................ ................................ .......... 68 ilustración 05 dibujo de cómo funciona un inter interruptor ruptor diferencial ................................. 69 ilustración 06.- tipos ti pos de curvas de interruptores diferenciales .... ........................... .................................... ............. 70 70 ilustración 07. guardamotor y su s u ssímbolo ímbolo ..................... ............................................ ............................................. ............................ ...... 71 ilustracion08. partes del guardamotor ............ .................................. ............................................ ........................................... ..................... 72 ilustración 09.- tipos de curvas de guardamotor [08]............................................ ...................................................... .......... 73 ilustracion10.conexión de guardamotor en un motor monofásico y trifásico ................ 75 ilustración 11. contactor y su símbolo .................... .......................................... ............................................. .................................... ............. 75 ilustración 12. partes de un contactor ..... ........................... ............................................. ............................................. ............................ ...... 76 ilustracion13. pulsadores .......... ................................ ............................................. ............................................. ........................................... ..................... 80 ilustración 14.-aspecto fís físico ico del pulsador .................... ........................................... ............................................. ............................ ...... 81 ilustracion15.- lámparas de señalización y su símbolo .......................................... .................................................... .......... 82 ilustración 16.- selector de m 0 a y su símbolo...................... ............................................ ........................................... ..................... 84 84 ilustración17. - tipos de sselectores electores ................................ ....................................................... ............................................. ............................ ...... 84 ilustración18.- motores eléctricos ...................... ............................................ ............................................. ........................................ ................. 22 ilustracion20: placa de características de un motor asíncrono de c.a ............................ ............................ 34 ilustración 21: partes de bomba hidráulica. ...................... ............................................ ............................................. ........................... 36 ilustración 22: elementos el ementos de impulsión para cada tipo de bombas roto dinámicas: ..... ......... 38 bomba radial b) bomba semi axial c) bomba axial. ......................................................... ......................................................... 38 38 ilustración 23: electrobomba centrifuga de monoblock horizontal símbolo según norma  pip (process industry practices) ...................... ............................................. ............................................. ........................................... ..................... 39

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ilustracion24:. función de la bomba hidráulica ......................................................... ............................................................... ...... 39 ilustracion25. dibujo con los datos de un ssistema istema de bombeo de agua ..................... ........................... ...... 49 ilustración 26.- manejo de curvas .................... .......................................... ............................................ ........................................... ..................... 53 ilustración 27.-curvas características car acterísticas de una electrobomba centrifuga .......................... .......................... 54 ilustración 28: características de curvas de rendimiento de electrobombas ................... ................... 56 56 ilustración 29.- instalación de un motor trifásico .................... .......................................... ....................................... ................. 61 ilustracion30.-. conductores .................... .......................................... ............................................. ............................................. ............................ ...... 85 ilustración 31. partes del conductor .... ........................... ............................................. ............................................ ................................ ............ 86 ilustracion32.características de aislamiento de un conductor eléctrico ...................... ........................ 87 ilustracion 33 carga maxima o demanda maxima ........................................... ............................................................ ................. 90 ilustracion34.- tubos de electricidad ........................................................... ................................................................................ ..................... 95 ilustración 35.- símbolo de iinterruptor nterruptor de nivel de un fluido ........................................... ........................................... 99 ilustración 36.- alimentación de un electro nivel ...................... ............................................ ..................................... ............... 100 100 ilustración 37.- dispositivo de electro nivel para sistema de bombeo de agua automática ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ............................................. ............................................. .......................... .... 101 ilustración 38.- diagrama de conexión de electro niveles para sistema de bombeo de agua automática................................ ...................................................... ............................................ ............................................. .................................. ........... 101 ilustración 39.- conexión de cables de elect electrodos. rodos. .......................................... ......................................................... ............... 102 ilustración 40.- tablero eléctrico. ...................................... ............................................................ ............................................. ....................... 103 ilustracion 41.- partes de un tablero el eléctrico éctrico ................... ......................................... ............................................. ....................... 103 103 ilustración42. - bosquejo de palacio municipal con sus medidas ................................. ................................. 110 ilustración29. - sistema de alimentación a tinaco a presión de de caudal (fuente propia) 111 tabla 37.-cuadro de electrobomba ele ctrobomba de bajo caudal comercial[tabla:17] ....................... 126 tabla38.- imagen de motobomba seleccionada [tbla:18] ............................................. ............................................. 127 ilustración 47: esquema de guía para el caculo de caída de tensión ( ilt iltrcn:33) rcn:33) .......... .......... 136 136 ilustración 51: relé tér térmico mico ajustable 5.5 – 8 amp. (schneider) ..................................... ..................................... 142 142 ilustración 53.-portalámparas de paro y de arranque marca promelsa ............. ........................ ........... 143 143 ilustración59: bosquejo de instalación eléctrica de bombeo de agua (fuente propia). 150 ilustración60 .- tablero de control (fuente )................... .......................................... ............................................. .......................... .... 151 ilustración 61 : esquema de mando multifilar ............... ...................................... ............................................. .......................... .... 151 ilustración 62: esquema de mando de fuerza(fu fuerza(fuente ente ptopia) .......................................... .......................................... 152 ilustración 63.- diagrama de bombeo de agua (fuente (f uente propia) ........................ ..................................... ............... 153 153 ilustración64. tablerodedecolocación distribución dist ribución propia) ............................. ............................................ ............... 154 ilustración 66.-- de medidas de (fuente pulsador, lampara, llave de man-auto (fuente  propia)........................................... ................................................................. ............................................. ............................................. ..................................... ............... 155 ilustracion67.- medida de colocación de tubería y tablero de control ........................... ........................... 156 ilustración 68.- la colocación de tubería de ¾ de tubería eléctrico a tinaco con sensor electro nivel (fuente propia)..................... ........................................... ............................................. ............................................. .......................... .... 157 ilustración 69.- de sistema de conexión de sensor electro elect ro nivel en el tinaco (fuente  propia)........................................... ................................................................. ............................................. ............................................. ..................................... ............... 158 ilustración 70.- sistema de colocación de electro nivel en la cisterna (fuente propia) .. 159 índice de tabla: tabla01. valores normalizados del tiempo máximo de funcionamiento y del tiempo de no  funcionamiento de un diferencial según la norma iec 61008 y 61009. 61009. [19] ................71 tabla 01.1 valores normalizados ...................... ............................................ ............................................ ....................................... .................71

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tabla. categorización de los contactores en los circuitos de fuerza según la norma iec 947 – 4 -1 .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ................................ .........77 tabla 02.-categorización de contactores ...... ............................ ............................................. ........................................... ....................77 tabla 03.- categorización de los contactores en los circuitos de control según la nor. iec ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ............................................. ............................................. .......................... 78 tabla04.- diferentes gamas de contactores para seleccionar ....................................... .......................................79 tabla05.- tipos de pulsadores o pilotos según la norma iec 60204 .............................. ..............................81 tabla 06.-conversiones código de colores lampara ...................................... ............................................. .........26 83 tabla07.d e losdevalores de de ................ unidades de potencia de................................ un motor ............... tabla08.- rotación sincrónica de los motores ........................................... ............................................................... ....................27 tabla09 .- grados de protección de los motores .......................................... ........................................................... .................28 tabla10.- formas constructivas de los motores ............................................ ............................................................. .................30 tabla 11-consideraciones de levantamiento máximo permitido de temperatura de los motores .......................................... ................................................................ ............................................. ............................................. ................................... .............32 tabla12.-coeficiencia de servicio o puntos de consumo de agua ................................ ................................41 tabla13.-tubería de agua fría pvc ...................................... ............................................................ ........................................... .....................45 3º calcula la perdida de carga por fricción en succión perdidas de carga en la l a descarga. ............................................ ...................... ............................................ ............................................ ............................................. ............................................. .......................... 46 tabla 14.-0perdidas de carga por fricción en tuberías de fierro galvanizado negro y tuberías de pvc ............................................. ................................................................... ............................................ ........................................... .....................46 6º calcula la perdida de carga por fricción en descarga ............................................. .............................................48 tabla15.- pérdidas de carga por fricción en accesorios (metros de tubería equivalente) ............................................ ..................... ............................................. ............................................ ............................................. ............................................. .......................... 48 tabla16 .-curvas de datos de selección .............................. .................................................... ........................................... .....................57 tabla17.-cuadro de electrobomba de bajo caudal comercial: ..................... ...................................... .................58 tabla18.- electrobomba centrifuga bajo caudal..................... ........................................... ....................................... .................58 tabla 19.-factores de potencia típico en la mediana industria ....................... .................................... .............59 tabla20.- resistividad de los metales del conductor...................... ............................................. ................................ .........86 tabla 21.- área de los conductores con calibre awg. ........................................... .................................................... .........87 tabla .22.- tabla de sección de conductores de enlaces equipotenciales .................... ........................ 91 tabla.23.-. sección de conductores de tierra para sistemas de corriente corr iente alterna o conductores de tierra comunes .................................................. ........................................................................ ................................... .............92 tabla24.datos tecnicos tw –de 80electricidad de conductor ...................................... ................ ........................................... ..................... 94 tabla 25. selección de tubos .................. ......................................... ............................................. ........................ .. 95 tabla26.-tipos de sensores ................. ....................................... ............................................ ............................................. ................................ ......... 98 98 tabla27.- medidas de palacio municipal ...... ............................ ............................................ ......................................... ...................110 tabla 28 .- capacidad de si ter terna na y de tinaco de palacio municipal .......................... ..........................110 tabla30.- cantidad total de puntos de consumo ................. ....................................... ......................................... ...................112 tabla 31 .-de accesorio de tubería de impulsión .................... .......................................... ..................................... ...............113 tabla33.- de diámetro de tubería de pvc [tabla:13] ..................... ............................................ .............................. .......118 tabla34.-selección de tubería de 1 1/4” de pvc [tabla:13]......................................... .........................................119 tabla 35.- tabla de coeficiencia de tubería de succión 1 1/4” [tabla:14] ..................120 tabla 38-curva y datos de elección de electrobomba [tabla:16] ...... ............................ .......................... ....125 tabla39.-factores de potencia típico en la mediana industria[tbla:19]......................128 tabla43.- de pulsadores eléctrico (promelsa) .................... .......................................... ......................................... ...................142 tabla44.- selección de lampara de señalización ......... ............................... ............................................ .......................... ....143 tabla45 .- selección de selector de arranque m – 0 – a ................................... .............................................. ...........147

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tabla46: diámetro de tubos fijos de la superficie....................... superficie ............................................. ................................. ...........148 tabla47.- tubos eléctricos sel ntp 399.006 .................................... ........................................................... .............................. .......148 tabla 48.- de tipos de materiales y cost costoo de material ................... .......................................... .............................. .......161 tabla 50.- tiempo de desarrollo de trabajo ...... ............................ ............................................ ..................................... ...............162 tabla51 .- costo total de proyecto .................... .......................................... ............................................ ..................................... ...............162

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PRESENTACIÓN DE PARTICIPANTE Gutiérrez Aragón Alex Mauricio.

Especialidad 

: Electrotecnia Industrial.

Programa 

: Técnicos Industriales.

ID Correo institucional correo personal  Celular

: 1177172. : [email protected]  [email protected]  : [email protected] [email protected]   : 964241405 

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PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

a)  Denominación del proyecto de innovación. 

Estudio técnico para la automatización de un sistema sist ema de bombeo de agua del  palacio municipal de provincia de Carabaya - Macusani.

b)  Empresa y sección donde se realiza el proyecto. 

Palacio municipal – plaza 28 de julio – Macusani – Carabaya – Puno c)  Lugar y fecha de realización. 

El proyecto se realizará en el área exterior de palacio municipal, al margen izquierdo de salón múltiples en el periodo febrero-junio del 2022-10

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RESUMEN

La realización de este proyecto tuvo como objetivo la implementación de sistema de bombeo de agua de manera indirecta para el palacio municipal de la provincia de Carabaya para llevarlo a cabo, se siguió con una serie de pasos. Como primer paso, se realizó la toma de datos de la instalación sanitaria en las diferentes áreas de palacio municipal. Después, el cálculo respectivo de los equipos que van a ser utilizados  para tener una buena instalación de sistema de bombeo de acuerdo a la l a norma ISO 010 donde indica sobre los edificios Para el dimensionamiento se realizaron los cálculos respectivos para la selección de los componentes tales como, bomba centrifuga, termomagnéticas, guardamotor, contactor, conductores adecuados, sensor electro nivel, llave de tres entradas y los datos de tubería según ISO010, Se toma en consideración las IEC y CNE, para respetar los parámetros que nos indican. Como último paso se realizó los diagramas y esquemas en el software de cade simu, Paint.

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CAPITULO: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

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1.1.- ANTECEDENTES Macusani es la Capital de la provincia de Carabaya, ubicada en el departamento de Puno. En Plaza 28 de Julio número 401; el palacio municipal de Macusani ocupa un área de más 1480 m2, Está dedicado al servicio de actividades administrativas con sus distintas disti ntas oficinas que están al servicio de la población. Actualmente el palacio municipal cuenta con 4 niveles de pisos, que cada nivel tiene su cuarto de sanitario (baños), en la azotea con dos tinacos que distribuye a todos cuartos de sanitario, también cuenta con un tablero general para todo el palacio municipal pero no cuenta con sistema de bombeo menos con tablero de control, La razón de esta instalación del proyecto no habían considerado del sistema de bombeo a moto bomba po porr que la presión de agua era potente y normal llenaba a los dos tinacos que se encuentran en la azotea o cuarto piso. 1.2 DEFINICION DE PROBLEMA En el palacio municipal se observó los siguientes problemas:   La presión de caudal es muy baja solo abastece al primer nivel y segundo nivel los fines



de semana   La distribución de agua para el sector solo es en la mañana



  Los servicios higiénicos del tercer y cuarto nivel se s e encuentran en deterioro por falta de



uso   Falta el sistema de bombeo de agua por que, a los niveles de segundo, tercer, y cuarto



nivel a los servicios higiénicos no llega ll ega el agua por falta de presión en ductos de tuberías 1.3 OBJETIVOS DE PROYECTO 1.3.1.- OBJETIVO GENERAL Realizar el estudio técnico para la automatización de un sistema de bombeo de agua para el  palacio municipal de la provincia de Carabaya-Macusani, febrero-junio 202210. 202210.

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1.3.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS   Realizar la toma de datos para el sistema de bombeo de agua.



  Realizar el dimensionamiento y la selección de los elementos del sistema de bombeo.



  Realizar el dimensionamiento y seleccionar los dispositivos requeridos para el tablero



de control como: Interruptor termomagnético, guardamotor, contactor, conductor eléctrico, lámparas de señalización.   Realizar esquemas eléctricos y/o diagramas de montaje.



1.4.- JUSTIFICACIÓN DE PROYECTO La realización de este proyecto es conveniente para el palacio municipal porque va a permitir que el sistema de bombeo de agua sea automatizado, de esta manera se va a prevenir riesgos eléctricos del personal. También con la implementación de este proyecto se podrá evitar la escasez de agua en los servicios higiénicos del primer-segundo tercer y cuatro niveles, de esa forma se logra l ogra optimizar la salubridad en los servicios higiénicos del palacio municipal y la automatización de sistema de bombeo facilitara que no hay escasez en el tinaco ti naco que están en el techo del palacio municipal Los conocimientos que se van a incorporar en el proyecto de innovación y/o mejora, nos involucra a profundizar las ideas y plasmar en el proyecto de automatización de un tablero eléctrico, para el control del sistema de bombeo de agua con sensores de nivel, dimensionamiento de los dispositivos de protección, conductores eléctricos y de esta manera se logra rectificar para el buen funcionamiento. 1.5.- FACTIBILIDAD El proyecto es factible de realizar, pues se cuenta con los recursos técnicos, financiamiento, materiales necesarios y con los conocimientos tecnológicos especializados.

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SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL 1.5.1.- datos generales

•

Nombre de proyecto: estudio técnico para la automatización de un sistema de bombeo

de agua en palacio municipal de provincia de Carabaya - Macusani. Ma cusani. •

Naturaleza del proyecto: El proyecto está referido al dimensionamiento de un tablero de

control automatizado para sistema de bombeo de agua. •

Nombre de la persona que promueve el proyecto: Alumno de Senati: Gutiérrez Aragón

Alex Mauricio. •

Ubicación física del proyecto

La superficie total es de 1482m2 que ocupa el palacio municipal-14.068346355293736, 70.4310677364154

 Ilustración 01.-plano 01.-plano de ubicación ddee palacio municipa municipall

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1.5.2. viabilidad técnica 1.5.2.1 Tipos o clases de materiales y componentes utilizados utili zados en el proyecto: El tablero eléctrico automático del sistema de bombeo de agua contara con los siguientes componentes que son: - Tablero de control. - Interruptor automático. - Contactor - Sensor de nivel (electrodo - conductivo) - Dispositivos de señalización. - Pulsadores. - Selector de 3 posiciones - Tubos y codos de PVC de 60 mm Ø - Cintillas de plásticos. - Electrobomba para sistema de bombeo de agua. - Conductores eléctricos. - Guarda motor - Cinta aislante. 1.5.2.2. Proveedores Proveedores de materiales para el proyecto.

•

Sodimac

•

Maestro

•

Bticino

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•

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Web.

1.5.2.3. Herramientas y maquinarias disponibles requeridos para el proyecto. - Alicate de corte.

- Alicate de punta. - Alicate de punta. - Alicate universal. - Destornillador plana y estrella. - Multímetro y/o pinza amperimétrica. - Cinta pasacables. - Taladro. - Pelacables. - Arco de sierra. - Escalera. - Martillo. - Cincel. - Flexómetro. 1.5.2.4.-Requerimientos de mano de obra especializada. Se cuenta con los conocimientos suficientes para dimensionar el tablero t ablero eléctrico automatizado  para el sistema de bombeo de agua.  Se cuenta con los conocimientos suficientes para dimensionar el tablero t ablero eléctrico automatizado  para el sistema de bombeo de agua.

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1.5.3. viabilidad social. Este proyecto ayuda a mejorar el servicio agua en el palacio municipal, brindándole agua de manera regular sin cortes imprevistos. 1.5.4. plan de actividades para redacción del libro.

PLAN DE ACTIVIDADRES SENATI

FEBRERO MARZO

N° LISTA DE ACTIVIDADES

3

PLANTEAMIENTO I

4

1

2

3

ABRIL 4

1

2

MAYO 3

4

1

2

3

4

DEL

PROBLEMA

II MARCO TEORICO III METODOLOGIA IV COSTOS Y RESULTADOS CONCLUSIONES

Y

V RECOMENDACIONES

pág. 19

5

 

 

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL 1.5.5. plan de actividades para elaboración del proyecto.

1.6. ALCANCES En el proyecto se va a realizar la selección de la electrobomba para el tablero eléctrico automatizado, dimensionamiento de conductores eléctricos para el sistema de bombeo del agua y sensores de nivel de agua.   Además, se va a realizar el redimensionamiento del interruptor termomagnético del



sistema de bombeo de agua que se encuentra en el tablero general y del conductor de enlace equipotencial de puesta a tierra, ya que al realizar los cálculos van a variar los valores.    No se realizará estudios técnicos acerca de la instalación hidráulica del sistema de



 bombeo del agua para palacio municipal

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CAPITULO 2: MARCO TEORICO

pág. 21

 

 

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2.1.- SISTEMA DE BOMBEO (19) Un sistema de bombeo consiste en un conjunto de elementos que permiten el transporte a través de tuberías y el almacenamiento temporal de los fluidos, de forma que se cumplan las especificaciones de caudal y presión necesarias en los diferentes sistemas y procesos. Esto se limita al estudio del transporte de fluidos newtonianos incompresibles, y más concretamente de líquidos 2.1.1 motores eléctricos [20] Los motores eléctricos son aquellos que proporcionan potencia para realizar un trabajo. Las máquinas eléctricas sirven para transformar la energía mecánica en eléctrica (generadores) o, inversamente, para transformar la energía eléctrica en mecánica (motores); es decir que las máquinas eléctricas son reversibles y pueden trabajar como generador o como motor. Existen una variedad de tamaños y tipos ti pos de motores. Su aplicación es muy variada: ventiladores,  bombas, máquinas modulares de alta al ta complejidad, máquinas que funcionan funci onan con una precisión y un par de velocidad muy bajos, máquinas dinámicas sofisticadas, máquinas de gran capacidad, cap acidad, etc. Todo aquello que, en nuestra vida cotidiana zumba, hace crujidos o chirridos se debe a un motor eléctrico en movimiento

ilustración18.- motores eléctricos

2.1.1.1 Partes del motor eléctrico  

Rotor:

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  Eje que transmite la potencia mecánica desarrollada por el motor.



  El centro o núcleo está formado por chapas de acero magnético tratadas para reducir



las pérdidas en el hierro. 

  El núcleo del rotor aloja en su interior una bobina o anillo en corto circuito fabricado

en aluminio. Pueden ser básicamente de tres tipos: a) Rotor ranurado.  b) Rotor de polos salientes. c) Rotor jaula de ardilla.  

Estator: Compuesto por una carcasa que es la estructura soporte del conjunto,

construido en fierro fundido o aluminio, tiene aletas de refrigeración. En su interior está alojado el bobinado monofásico o trifásico, de alambre de cobre esmaltado con  barniz a base de poliéster lo que garantiza una excelente aislación y resistencia mecánica Pueden ser de dos tipos: a) Estator de polos salientes.  b) Estator ranurado.  

Carcasa: Es la parte que protege y cubre al estator y al rotor, el material empleado

 para su fabricación depende del tipo de motor, de su diseño y su aplicación. La carcasa  puede ser: a) Totalmente cerrada.  b) Abierta. c) A prueba de goteo. pág. 23

 

 

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d) A prueba de explosiones. e) De tipo sumergible  

Base: Es el elemento en donde se soporta toda la fuerza mecánica de operación del

motor, puede ser de dos tipos: a) Base frontal  b) Base lateral  

Caja de Conexiones: Por lo general, en la mayoría de los casos cas os los motores eléctricos

cuentan con caja de conexiones. La caja de conexiones es un elemento que protege a los conductores que alimentan al motor, resguardándolos de la operación mecánica del mismo, y contra cualquier elemento que pudiera dañarlos  

Cojinetes: Contribuyen a la óptima operación de las partes giratorias del motor. Se

utilizan para sostener y fijar ejes mecánicos, y para reducir la fricción, lo que contribuye a lograr que se consuma menos potencia  

Placa de características: Cada motor debe contar con una placa de características,

fácilmente visible y firmemente sujeta al motor con remaches del mismo material que las placas. Deben ser de acero inoxidable, la pintura del motor no debe cubrirlas, la información debe ser grabada en el metal de las placas de tal manera que pueda ser leída, aunque desaparezcan la coloración e impresiones de superficie.  

Ventilador: Turbina acoplada al eje del rotor, garantiza la refrigeración por aire del

motor enfriando las aletas disipadoras de energía calórica que posee el estator. Fabricado en polipropileno.

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2.8.1.2 Clasificación de los motores eléctricos.

 Ilustración 19.- cuadro cuadro de tipos de motor

2.1.1.3 Selección de un motor eléctrico asíncrono de corriente alterna. A la hora de seleccionar un motor eléctrico asincrónico trifásico y/o monofásico es importante considerar los siguientes criterios, que son los más utilizados para obtener el motor eléctrico más adecuado para la aplicación deseada  

La potencia: Es la fuerza que el motor genera para mover una carga a una

determinada velocidad.

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La potencia especificada en placa de los motores indica la potencia mecánica disponible en la  punta del eje del motor y va expresada en Kilowatts (KW) y en su equivalente en Caballos de Vapor (HP / CV). Tabla07.- conversiones conversiones de los valores de unidades de potencia de un motor

Para convertir los valores de unidades de potencia, se puede usar los valores de la Tabla 1. Nota:  La potencia especificada en la placa de identificación del motor, indica la potencia

mecánica disponible en la punta del eje. Para obtener la potencia eléctrica consumida por el motor en Kilo watts entre hora (kW/h), tenemos la siguiente: Formula:

   %

 

Donde n = Rendimiento Pu = Potencia Útil o Mecánica en HP, CV o kW, Pe = Potencia eléctrica en W o Kw/h

Ejemplo para hallar la potencia eléctrica. η = 84,5% (Dato de placa para motor de 4Kw)

 = 4,733Kw/h.    .

pág. 26

 

 

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La velocidad y/o rotación: Expresada en rpm (revoluciones por minuto), es el

número de giros que el eje del motor desarrolla en cada minuto En los motores de corriente alterna la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la corriente de alimentación (Hz), dándonos el número de pares de polos del motor Para las frecuencias de 50 Hz y 60 Hz, tenemos: Tabla08.- Rotación sincrónica de los motores

Los motores de 2 y 4 polos son los más vendidos en el mercado.  

Deslizamiento: Es la diferencia entre la rotación sincrónica y la rotación

efectiva en la punta del eje del motor. Factores como la carga o inclusive la variación de la tensión de la red de alimentación, pueden influenciar en la rotación del motor  

La tensión: Es el voltaje de entrada para el cual está diseñado el motor; es decir,

es la presión con la que el motor empuja la corriente a través de un circuito eléctrico cerrado. Se expresa en voltios (V) y debe coincidir con el voltaje de d e la máquina que se desee accionar  

Tipos de tensión:

  Monofásica:  Es la tensión medida entre fase y neutro. El motor monofásico



normalmente está preparado para ser conectado en la red de 110 V o 220 V.

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  Trifásica: Es la tensión medida entre fases. Son los motores más utilizados, pues los



motores monofásicos tienen limitación de potencia, y además de esto suministran rendimientos y pares menores, lo que aumenta su costo operacional. Las tensiones trifásicas más utilizadas son 220-230 V, 380-400 V a 50Hz y 440 V a 60Hz Los motores pueden trabajar sin cambiar la potencia nominal conectada a una toma de corriente aun cuando las fluctuaciones del voltaje (a frecuencia nominal) en un +/- 5% del valor nominal (patrón de voltaje en medida). Nota: Los voltajes standard establecidos según normas DIN IEC 38 se toman como punto base.

Los motores deben usarse con el voltaje especificado en DIN IEC 38 con una tolerancia total de +/- un 10%.  

La frecuencia: Es el número de veces que un determinado evento se repite en

un determinado intervalo de tiempo.  -  Sustento y Propósito de la Regla 020-502 de CNE. L a frecuencia nominal del sistema eléctrico nacional es de 60 Hz.   

Grado de protección: Es la protección del motor contra la entrada de cuerpos

extraños (polvo, fibras, etc.), contacto accidental y penetración de agua, El grado de protección es definido por dos letras (IP) seguido de dos dígitos.   Tabla09 .- Grados de protección de los motores

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 

La carcasa carcasa/tamaño /tamaño.

Dimensiones del motor expresadas a través de valores estándares establecidos por normativas IEC para los motores eléctricos.

El tipo de carcasa es un dato fundamental en la elección del motor eléctrico, ya que permite identificar gran parte de sus dimensiones mecánicas. El tamaño de la carcasa es definido por la potencia y rotación del motor y es identificado por la letra H, que va desde la base de soporte del motor hasta el centro del eje, medida en mm. La altura H es exactamente igual al modelo de la carcasa del motor, tratándose de motores IEC  •

Las formas constructivas.

Determinan cómo el motor va a ser fijado y acoplado a la carga. Los motores eléctricos son normalmente suministrados en la forma constructiva B3D, (montaje en la posición horizontal, motor con patas, eje a la derecha mirando hacia la caja de conexión). Las demás formas constructivas

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Tabla10.- Formas constructivas de los motores

 

Las clases de aislamiento

Especifica la temperatura de operación de los materiales aislantes utilizados uti lizados en el devanado del motor. Los motores normalmente son fabricados con clase de aislamiento F, que permite una temperatura máxima de operación de 155°, pero los motores también pueden ser fabricados con clase de aislamiento H, cuya temperatura máxima de operación permitida es de 180°. 

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La temperatura de la clase de aislamiento no significa la temperatura ambiente máxima, es la máxima temperatura que soportará el aislamiento aisl amiento del motor.  

La ventilación.

El sistema de ventilación es responsable por la refrigeración del motor. Los motores IP55 (cerrados) son generalmente suministrados con sistema de ventilación TCVE. Los motores con grado de protección IP23(abiertos) poseen sistema de ventilación interna.  

Factor de servicio del motor (SF).

Según la Norma NEMA que el factor de servicio es multiplicado, cuando se aplica la potencia nominal, indica una carga de caballos de fuerza (C.V) permitida, que puede llevarse en las condiciones especificadas para el factor de servicio a la tensión y frecuencia nominales. Este factor de servicio se puede utilizarse: util izarse: 

1.  Para adaptarse a la inexactitud en la predicción de las necesidades de potencia del sistema intermitentes. 2.  Para alargar la vida del aislamiento bajando la temperatura del devanado a la carga nominal. 3.  Para manejar sobrecargas intermitentes u ocasionales. 4.  Para permitir ocasionalmente para ambientes por encima de 40 ° C. 5.  Para compensar tensiones de alimentación bajas o desequilibradas.  

Consideracioness de temperatura Consideracione

Un motor que opera con un factor de servicio de 1.15 tendrá un incremento de temperatura mayor que si no lo usara, ya que consume una corriente más alta. Esto puede significar entre

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15 y 25°C (grados), más de temperatura comparado con carga nominal y encontramos los valores Tabla 11-Consideraciones de levantamiento máximo permitido de temperatura de los motores

 

Factores de potencia.

Se puede decir que es un indicador del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. Es decir, es una medida de la eficiencia o rendimiento de un equipamiento eléctrico (motores, electrodoméstico, etc.).  

Medición indirecta del factor de potencia

Otra forma de obtener el FP de un aparato eléctrico o instalación, se debe tomar mediciones al mismo tiempo de la potencia activa (W), la tensión (V) y la corriente (A). Y con esos datos se  puede determinar dicho factor

Nota: Es importante tomar medidas al mismo momento,

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dado que, dependiendo del aparato medido, puede cambiar la potencia activa(w) según su  potencia de carga en todo artefacto que posee motores. Dado que varían su potencia dependiendo de la carga aplicada, no siendo lo mismo un motor en vació a un motor en plena carga.

()

()

Formula:  ∅   (.)  . (.)  Donde: S = Potencia aparente (V.A.) P = Potencia activa (W)

En la Tabla según la tesis mencionado que el factor de servicio típico en la media empresa es:  

La placa de identificación

 Normalmente nos da casi ttodos odos los datos necesarios para identificar el motor adecuadamente, un ejemplo de placa de motor Web.

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 Ilustracion20: Placa de ca características racterísticas de un motor asíncrono de C.A

2.1.2 la bomba hidráulica. Es una máquina que se utiliza para bombear agua de un lugar a otro, moviendo cualquier fluido, el más común es el agua. Puede ser utilizado en muchos ámbitos y sectores diferentes, sus aplicaciones más comunes son: en la agricultura y jardinería, el suministro de agua potable, el drenaje de piscinas y pozos, la eliminación de aguas residuales o en la alimentación de calderas. 2.1.2.1 partes de una bomba hidráulica  

Carcasa: Es la parte exterior protectora de la bomba y cumple la función

de convertir la energía de velocidad impartida al líquido por el impulsor en energía de presión. Esto se lleva a cabo mediante reducción de la velocidad por un aumento gradual del área.

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 Impulsores: Es el el corazón de la bomba centrífug centrífuga. a. Recibe el líquido y le imparte una velocidad de la cual depende la carga producida por la bomba.  

Anillos de desgaste:  Cumplen la función de ser un elemento fácil y

 barato de remover en aquellas partes en donde debido a las cerradas holguras entre el impulsor y la carcasa, el desgaste es casi seguro, evitando así la necesidad de cambiar estos elementos y quitar solo los anillos.  

Empaques y sellos: La función de estos elementos es evitar el flujo hacia

fuera del líquido bombeado a través del orificio por donde pasa la flecha de la bomba y el flujo de aire hacia el interior de la bomba.  

Flecha: Es el eje de todos los elementos que giran en la bomba

centrífuga, transmitiendo además el movimiento que imparte la flecha del motor.  

Cojinete:  Sirven de soporte a la flecha de todo el rotor en un

alineamiento correcto en relación con las partes estacionarias. Soportan las cargas radiales y axiales existentes en la bomba.  

Base: Sirven de soporte a la bomba, sosteniendo el peso de toda t oda ella.

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 Ilustración 21: Partes Partes de bomba hidráulica. hidráulica.

2.1.2.2 clasificación de las bombas hidráulicas  

Bombas volumétricas o desplazamiento positivo.

Su principio de funcionamiento está basado en guiar el fluido a lo largo de toda la trayectoria, contenido siempre entre el elemento impulsor y la carcasa. El movimiento del fluido se logra cambiando el volumen del reducto o cámara donde está ubicado. Una característica de estas bombas es que siempre existe una cámara que aumenta de volumen (succión) y otra que disminuye volumen (impulsión), y es debido a esto que también se les conoce como volumétricas. Dependiendo del tipo de elemento que origina el cambio de energía tenemos las bombas de movimiento alternativo o émbolo y roto estáticas a) Alternativas o émbolo: El movimiento que produce el cambio de volumen que provoca el

aumento de presión en el fluido es del tipo vaivén, es por eso que son conocidas también t ambién como émbolo o pistón.

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La característica principal de las bombas volumétricas es que pueden lograr altas presiones,  pero un limitado caudal. Son usadas principalmente en procesos industriales. Así también se les utiliza para mover fluidos viscosos. b) Roto estáticas: Como bien lo dice su nombre, el cambio de volumen es consecuencia de un

movimiento rotativo. Los elementos que provocan este movimiento pueden ser engranajes,  paletas, lóbulos, tornillos entre otras  

Bombas rotodinámicas rotodinámicas..

El funcionamiento de esta bomba está basado en la transmisión de la energía al fluido mediante un elemento móvil denominado rodete, impulsor o hélice. La máquina le transmite la presión al fluido mediante cambios de velocidad y de dirección en las l as partículas del fluido. En este caso no hay cambios volumétricos de ningún tipo. Las bombas rotodinámicas son utilizadas en casi la totalidad de los sistemas de bombeo. Debido a esto existe una gran variedad de modelos en el mercado, y se pueden clasificar en: a) Bombas radiales: Basadas en la fuerza centrífuga (reacción de la fuerza centrípeta) la cual

transmite la energía mediante la velocidad y presión en el fluido. Someten a las partículas a un cambio de dirección de 90°, entrando a la bomba en forma paralela al eje y saliendo de forma  perpendicular a este. Para ello se utiliza un elemento móvil, conocido como rodete o impulsor, formado por álabes de simple curvatura. Este diseño del rodete es adecuado para presiones medias – altas y caudales moderados. b) Bombas axiales: La energía se transmite mediante un cambio en la velocidad del fluido

como consecuencia de una fuerza superficial. En este caso el fluido entra y sale en forma  paralela al eje. El impulsor o hélice está formado por tres o más álabes de doble curvatura. c) Bombas semi axiales:  La energía se transmite al fluido por el cambio de velocidad y

dirección de las partículas, utilizando para esto una combinación de la fuerza centrífuga y

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superficial. Como se puede ver, esta bomba es una mezcla de las presentadas anteriormente,  por lo cual su campo de aplicación estará entre ambas

 Ilustración 22: Elementos Elementos de impulsión para para cada tipo de bombas rotodinám rotodinámicas: icas:  Bomba radial b) Bomba Bomba semi axial c) Bo Bomba mba axial.  

Las ventajas que tienen las bombas rotodinámicas

Es el bajo costo de inversión y mantenimiento, razón por la que se han convertido en los equipos  preferidos para ser s er utilizados en sistemas de impulsión de fluidos. Además, transmiten menos esfuerzos a los anclajes, debido a su movimiento continuo de rotación, lo que implica que no exista inercia salvo en la partida. Presenta una mayor potencia específica, es decir, transmite la misma energía al fluido con menos peso y volumen de equipo. Son capaces de impulsar grandes caudales 2.1.2.3 la bomba centrifuga Es una máquina que consiste en un conjunto de de paletas rotatorias encerradas encerr adas dentro de una caja o una cubierta. Se denominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga. Las paletas imparten energía al fluido por la fuerza de esta misma acción

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 Ilustración 23: Electrobomba centrifuga de monoblock horizontal símbolo según norma PIP (Process Industry Practices)

2.1.2.3.1 Funcionamiento de la bomba centrífuga. El flujo entra a la bomba a través del centro del rodete y el fluido gana energía a medida que las paletas del rodete lo transportan hacia fuera en dirección radial. Esta aceleración produce un apreciable aumento de energía de presión y cinética, lo l o cual es debido a la forma de caracol car acol de la voluta para generar un incremento gradual en el área de flujo de tal manera que la energía cinética a la salida del rodete se convierte en cabeza de presión a la salida.

 Ilustracion24.- función función de la bomba hidráulica

2.1.2.3.2 Ventajas de la bomba centrífuga Para los sistemas de elevación de agua, las bombas más utilizadas son las centrífugas. Las ventajas que tiene este tipo de bomba se relacionan con su bajo costo de construcción, además de ser robustas y simples. Sumado a todo lo anterior, la capacidad de funcionar a altas

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velocidades permite que sea posible conectarla directamente a un motor asíncrono lo que le da un valor agregado de gran peso, con esto la balanza se inclina hacia este tipo de bomba y las convierte en las más utilizadas en la industria. La bomba centrífuga proporciona un caudal constante de fluido y se puede regular fácilmente sin producir daños a la bomba. Al momento de analizar la estructura de una bomba centrífuga, se puede clasificar en dos partes: hidráulica y eléctrica 2.1.2.3.3 Como funciona la electrobomba centrifuga. Las bombas hidráulicas son movidas por motores eléctricos de inducción. este tipo de motor es el más utilizado actualmente, debido a su bajo costo de fabricación y mantención, su diseño es compacto logrando una máxima potencia por unidad de volumen. otro factor que ha hecho este tipo de motor tenga una fuerte presencia en el mercado es que gracias a los adelantos de la electrónica elect rónica de potencia se han desarrollado métodos de control más  precisos y sofisticados. 2.1.2.4 datos requeridos para calcular y seleccionar la electrobomba centrifugas.

2.1.2.4.1 Caudal requerido (Q) [22] el caudal q es la cantidad o volumen de líquido que pasa por un tubo en un tiempo determinado. también se puede expresar como el consumo real de agua en un tiempo específico, e specífico, es decir, los litros por minuto mi nuto que consume una edificación, los galones por minuto que fluyen por una manguera de lavado o los metros cúbicos por hora que se requieren para llenar una cisterna, etc. “es el volumen de agua transportada dividido en una unidad de tiempo" Ejemplo 4500 Litros EN 60 Minutos Q = 4500 / 60 = 75 L/min

CAUDAL Q = Volumen de Agua Tiempo

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de manera práctica, para determinar el consumo de agua según el tipo y uso de la edificación se utiliza la siguiente tabla:

tabla12.-coeficiencia tabla12.-coeficie ncia de servicio servicio o ppuntos untos de consumo de agua

metodología de cálculo:

se considera como servicio o puntos de consumo de agua a cada lavatorio, inodoro, ducha, lavadero, lavaplatos, etc. según el número de servicios y el tipo de edificación se halla el factor en la tabla anterior y se multiplica por el número total de servicios. el resultado de esta operación resulta ser el caudal requerido en la bomba expresado galones por minuto. para convertir el caudal en litros por minuto se multiplica por 3.785

 Numero de Servicios o Puntos Puntos de Consumo de Agu Aguaa Tipo de Edificio 1º Identificamos el tipo de Edificación: DEPARTAMENTOS 2º Calculamos el Total de Puntos de Consumo: ejemp ejemplo lo

BAÑOS : 2 BAÑOS X 3 SERVICIOS X 10 DPTO = 60 puntos LAVADERO COCINA COCINA : 1 X 10 DPTO = 10 puntos LAVANDERIA LAVANDERI A : 1 X 10 DPTO = 10 puntos CAÑOS DE JARDIN : 2 x 1 = 2 puntos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TOTAL PUNTOS DE SERVICIOS DEL EDIFICIO = 82 puntos 3º Identificamos el coeficiente de Consumo = 0.33 4º Calculamos el Caudal Requerido: CAUDAL DEL EQUIPO REQUERIDO SERA Q = 82 x 0.33 = 27.06 GPM O SU EQUIVALENTE 27.06 x 3.78 = 102.29 Litros / Minuto

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dimensionar el sistema indirecto de suministro de agua potable [23.23,1.23,2.23,3]   La cantidad de trabajadores



  La norma I.S. 010 instalaciones en edificación



CAPITULO II AGUA FRIA Artículo 5°.- INSTALACION INSTALACIONES ES Artículo 6°.- DOTACION DOTACIONES ES  Las dotaciones diarias mínimas mínimas de agua para uso doméstico, comercial, indu industrial, strial, riego de  jardines u otros fines, serán serán los que se indican a continuación: continuación:

a) La dotación de agua para viviendas estarán de acuerdo con el número de habitantes a razón de 150 litros por habitante por día.  b) La dotación de agua para riego de jardines será de 5 litros por m2 de jardín por día. c) La dotación de agua para estacionamientos será de 2 litros por m2 por día. d) La dotación de agua para oficinas será de 20 litros por habitante por día.

e) La dotación de agua para tiendas será de 6 litros por habitante por día. f) La dotación de agua para hospitales y centros de salud será de 800 litros por cama  por día. g) La dotación de agua para asilos y orfanatos será de 300 litros por huésped por día. h) La dotación de agua para educación primaria será de 20 litros por alumno por día. i) La dotación de agua para educación secundaria y superior será de 25 litros por alumno por día.  j) La dotación de agua para salas de exposiciones exposiciones será de 10 litros por por asistente por día. k) La dotación de agua para restaurantes estará en función al número de asientos, siendo que será de 50 litros por día por asiento. 6 l) En establecimientos donde también se elaboren alimentos para ser consumidos fuera el local, se calculará para ese fin una dotación de 10 litros por cubierto  preparado. m) La dotación de agua para locales de entretenimiento será de 6 litros por asiento por día. n) La dotación de agua para estadios será de 15 litros por asiento por día.

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o) Los establecimientos de hospedaje deberán tener t ener una dotación de agua de 300 litros por huésped por día  p) La dotación de agua para cárceles y cuarteles cuarteles será de 150 litros por interno por día. q) La dotación de agua para industrias con necesidades de aseo será de 100 litros por trabajador por día. r) La dotación de agua para otras industrias será de 30 litros por trabajador por día.   cálculo de consumo diario de agua potable



volumen de tanque elevado y la cisterna

CALCULO DEL VOLUMEN DE UNA CISTERNA Y TANQUE ELEVADO [24] El volumen total de almacenamiento para un edificio o casa es calculado para un día de consumo. Este volumen para un sistema indirecto debe estar almacenado en la cisterna y tanque elevado, según reglamento nacional de edificaciones, especifica :Vc = ¾ Consumo Diario. VTE = 1/3 Consumo diario. Donde:

Vc = Volumen de cisterna. VTE =Volumen del tanque elevado. Para ambos con un mínimo de 1m3 (ósea el Volumen mínimo de una cisterna y tanque debe ser de1m3) CAUDAL (Q) [25]

cálculo del caudal para un sistema de bombeo de cisterna a tanque elevado el caudal q es la cantidad o volumen de líquido que pasa por un tubo en un tiempo determinado. también se  puede expresar como el consumo real de agua en un tiempo específico, es decir, los litros por

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minuto que consume una edificación, los galones por minuto que fluyen por una manguera de lavado o los metros cúbicos por hora que se requieren para llenar una cisterna, etc. "ES EL VOLUMEN DE AGUA TRANSPORTADA DIVIDIDO EN UNA UNIDAD DE TIEMPO" Ejemplo 4500 Litros EN 60 Minutos Q = 4500 / 60 = 75 L/min

 Ecuación de la continuidad [26.1,26.2,26.3]  [26.1,26.2,26.3]  

La ecuación de la continuidad es un cálculo que sirve para saber el diámetro de tubería de succión Donde

∗    .   Remplazando

D: diámetro de tubería

 ∗     ∗ ∗

Qb : caudal de bombeo Pi: 3.1415 V: velocidad de succión de agua, la succión de trabajar tra bajar a 3 a5 (m/s)

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Cuando el flujo es a tubo lleno, la velocidad mínima permisible es de 90 cm/s. La velocidad máxima permisible varia de 3 a 5 m/s, e incluso más dependiendo de la resistencia del material de la tubería. 4: es la contante diámetro de tubería de succión

el diámetro de tubería de succión se selecciona según la norma de hidráulica que tiene que ser la inmediata superior de la tubería de impulsión: tabla13.-tubería de agua fría pvc

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Cálculo de pérdidas en tubería en sistema de bombeo

Ejemplo: Seleccionar una electrobomba para trabajar elevar un Caudal de 25 m3/hr a una altura de 15 metros, teniendo una altura de aspiración (succión) de 3 metros. La tubería de succión tiene 5 metros de longitud y es de PVC 3”. La tubería tuberí a de descarga tiene una llongitud ongitud de 40 metros y es de PVC 2 ½” . Perdidas de Carga en la Succión. 1º Identificar el Coeficiente de fricción en tubo de PVC 3” con caudal de 25 m3/hr

= 3 m por cada 100 m. 2º Longitud equivalente en metros de la tubería de succión

Tubo de Succión PVC 3” 5.00 m Válvula de Pie 3”

20.00 m

Curva / Codo 90º 3”

1.91 m

Longitud Equivalente

total 26.91 m

3º Calcula la Perdida de Carga por Fricción en Succión Perdidas de Carga en la Descarga.

Tabla 14.-0Perdidas de carga por fricción en tuberías de fierro galvanizado negro y tuberías de PVC

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(Por cada 100 metros de tubería) según Hidromec Ingenieros S.A.C.

4º Identificar el Coeficiente de fricción en tubo PVC 2 ½” con caudal de 25 m3/hr

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= 5.5 m por cada 100 m. 5º Longitud equivalente en metros de la tubería de succión

Tubo de Descarga PVC 2 ½” Válvula de Retención 2 ½” Válvula Compuerta 2 ½”

40.00 m 8.10 m 0.40 m

Curva / Codo 90º 2 ½”

1.59 m

Longitud Equivalente

50.09 m

6º Calcula la Perdida de Carga por Fricción en Descarga 

Tabla15.- Pérdidas de carga por fricción en accesorios (Metros de tubería equivalente)

2.1.2.4.2 Altura dinámica total [27]Diseño de una nueva línea de impulsión y selección del equipo de bombeo para la extracción de agua subterránea planes de expansión de mínimo costo de agua potable y alcantarillado Representado por la diferencia del nivel máximo de las aguas en el sitio de llegada (nivel máximo de descarga al reservorio) y el nivel dinámico del pozo incluido las pérdidas de carga totales (fricción y locales) desarrolladas durante la succión y descarga. También se obtiene por la sumatoria de la altura de impulsión más altura de succión.

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 para calcular se considerará los datos calculados en ejercicios anteriores como: como: HS: altura de succión HD: altura de descarga PF: perdida por fricción HDT=HS+HD+PF+W

ilustracion25. Dibujo con los datos de un ssistema istema de bombeo de agua agua

2.1.2.4.3 Altura de succión (Hs): Viene dado por la diferencia de elevación entre el eje de la bomba y el nivel mínimo del agua en la fuente o captación, afectado afecta do por la pérdida de carga en el lado l ado de la succión. Debe considerarse que la carga de succión está limitada por la carga neta de succión positiva (NPSH), además, que debe existir un sumergimiento mínimo de la tubería de succión en el agua

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2.1.2.4.4 Altura de impulsión (Hi) También llamada de elevación, es la altura entre el eje ej e de la bomba y el punto más alto a la que va a subir el agua. Se expresa en metros 2.1.2.4.5 Pérdidas de carga (Pc) Son las fuerzas que se oponen al avance del agua en las tuberías, producidas por rozamiento interno debido a su rugosidad, diámetro, longitud y velocidad con que circula el agua, pérdidas de cargas por fricción en tuberías de PVC y fierro. También influyen en la perdida de carga ca rga en los accesorios, como curvas, alavés de paso, et Para calcular las pérdidas por fricción totales utilizaremos y la formula siguiente: Formula:

Pc = (Pcs + Pci) 

Donde: Pc = Perdidas de carga por fricción total (m). Pcs= Perdidas de cargas por succión (m).

2.1.2.4.6 Curva característica de las bombas centrifugas Para una bomba centrífuga movida a una velocidad de giro constante (r.p.m), la altura (H), la  potencia absorbida (Pab), y, por tanto, el rendimiento (n), así como el NPSH requerido, son funciones al caudal (Q). La relación entre estos diferentes valores se representa mediante las curvas de características. La elección de la bomba que nos convenga entre varías, puede llevarse a cabo por dos métodos: a) Utilizando las tablas de selección.  b) Mediante las curvas de campo y curvas de características individuales.

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En el primer caso: El fabricante facilita un cuadro o tabla en donde quedan

reflejados los valores, por lo general, de caudal, altura manométrica total, y algunos cuadros, más exhaustivos, que suministran datos complementarios, . Hay que fijarse en qué condiciones está confeccionada la tabla que nos ofrezca el fabricante, aunque, comúnmente, para la potencia absorbida el peso específico del líquido queda establecido en l kg/dm 3. Para otros pesos específicos distintos habrá que multiplicar por el nuevo valor específico. Igualmente, y por lo general, la altura de aspiración está referida a la bomba situada al nivel del mar. Para  presiones

atmosféricas

menores habrá que

realizar

la

corrección

correspondiente.  

En el segundo caso: En las curvas de campo se realiza una preselección para averiguar el modelo de bomba. Una vez conocido el tipo de bomba, la decisión

final se hará en la curva característica de la bomba seleccionada previamente, en donde se encuentran reflejados todos los datos técnicos necesarios:    Altura dinámica total (H).



  Caudal (Q) máximo y óptimo.



  Rendimiento en diversos puntos de la curva.



  Potencia mínima.



  Altura neta positiva de aspiración (NPSH) en diversos puntos de la curva.



  Diámetros del impulsor.



En la mayoría de las curvas características se representa gráficamente la altura manométrica total (H) en metros, el rendimiento ( n) en (%) y la potencia absorbida (Pab) en kilovatios (kW)

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en las ordenadas, y el caudal (Q) en metros cúbicos hora (m 3/h) o litros por segundo (1/s) en las abscisas. La forma general de estas curvas varía con la velocidad específica. Las curvas están basadas en pruebas realizadas con agua fría, a una presión atmosférica normal (aprox. 960 m bar) y para una densidad de lkg/dm3   

Ejemplo del manejo de las l as curvas

Supongamos que tenemos un caudal de Q = 260 m3/h y pretendemos elevarlo una altura de 20 m. Observando a la buscaremos en las abscisas (línea donde se reflejan los (m3 /h) el caudal Q, y en la ordenada de metros de altura, encontraremos la altura H. En el punto donde coincidan las líneas trazadas Q/H sobre la curva apropiada, nos dará el diámetro máximo del impulsor (271 mm Ø) con un rendimiento del 86 %.

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 Ilustración 26.- manejo manejo de curv curvas as Curvas de campo

Para saber la potencia se debe observar en prolongamos la línea vertical hasta la curva Q/P. En la intersección con la curva del diámetro del rodete (271 mm Ø), trazaremos una línea paralel paralelaa a las abscisas, encontrando la potencia absorbida en la bomba para ese punto de trabajo, que será del 7 kW. Prosiguiendo la línea vertical hasta la curva Q/NPSH y en el punto de corte con la curva del rodete de 271 mm Ø, encontraremos, en las ordenadas, mediante una línea paral paralela ela a las abscisas, el valor del NPSH requerido, que vale 2,5 m. Siguiendo las instrucciones del fabricante, le daremos un margen de seguridad de 0,5 m, quedando, en definitiva, en 3 m. Este valor (específico de cada bomba) tiene que ser contrastado con el NPSH disponible en la

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instalación.

 Ilustración 27.-Curvas 27.-Curvas características características de una eelectrobomba lectrobomba centrifuga centrifuga

Frecuentemente pueden emplearse diversos tipos de bomba para un mismo  punto de funcionamiento. En tal caso, conviene comparar los modelos considerados,

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con el objetivo del elegir el conjunto que nos reporte más ventajas. La elección final puede establecerse en función de la potencia requerida, en el precio del grupo electrobomba, en el diámetro nominal de conexión a tuberías, o en otros factores.  

La curva de caudal-altura (Q/H) . . Representa la relación entre la altura de una

 bomba centrífuga y su caudal, y mientras no se rebase la altura de aspiración admisible, la bomba trabaja sobre esta curva. Las líneas son decrecientes de izquierda a derecha, representadas en trazo grueso.   

En la curva Q/H también se refleja el rendimiento (86 %) bajo la forma de

una curva conoide de trazo fino. El rendimiento sólo es válido para la bomba y no se ha tenido en cuenta aún el rendimiento del motor. Se dice que la curva Q/H es estable cuando es siempre decreciente desde su punto inicial situado sobre el eje de ordenadas.  

La curva potencia absorbida Q/P  Q/P  de una bomba centrífuga es una función

de la velocidad específica y es distinta para cada forma de rodete. Las curvas indican la potencia absorbida por la bomba para los diferentes diámetros de rodete. La potencia crece constantemente con el caudal elevado y vuelve a decrecer, por regla general, una vez rebasado el rendimiento máximo.    

La forma de la curva Q/NPSH depende mucho de la velocidad específica.

En esta gráfica el fabricante ha separado las tres tr es curvas fundamentales para una mayor claridad. Otros fabricantes agrupan las tres curvas en un mismo recuadro, aunque el resultado y la disposición de las curvas es el mismo, dependiendo de su criterio el número de curvas intermedias que insertan en el gráfico, grá fico, pero, el proceso a seguir,  

curvas de rendimiento de la electrobomba (n).

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cuando tenemos la relación de Altura dinámica total y Caudal. al trazar una línea paralela al caudal y altura dinámica total, estos se unen en el punto máximo de eficiencia donde el rendimiento es de 89%, que garantiza la bomba a determinada velocidad de rotación de su

impulsor. ilustración 28: Características de curvas de rendimiento de electrobombas Cálculo de la potencia requerida por la bomba [29.1,29.2,29.3 [29.1,29.2,29.3,29.4] ,29.4]

La potencia hidráulica «PH» se determina midiendo el valor del caudal bombeado con un caudalímetro o por el método volumétrico, y el valor de la carga con un manómetro situado a la salida de la bomba.

Eficiencia de la bomba

• •

Bombas chicas ¾” a 2” de succión = 30 – 50%. Bombas medianas 2” a 6” de succión = 50 – 75%.

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•

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Bombas grandes 6” o mayores = 75 – 80%.

Las bombas deben seleccionarse para trabajar contra una carga por lo menos igual a la presión máxima en el tanque hidroneumático Curva de datos para la selección de una electrobomba [30.1,30.2]

La curva característica de una bomba es la interacción de dos variables que describen su comportamiento: ALTURA: la energía por unidad de masa que la bomba puede suministrar al fluido CAUDAL: la cantidad de líquido que pasa a través de una sección en un período de tiempo determinado A continuación, se muestra un ejemplo. Tabla16 .-curvas de datos de selección

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tabla17.-Cuadro de electrobomba de bajo caudal comercial:

tabla18.- electrobomba centrifuga bajo caudal

cálculo de intensidad nominal de bomba de agua [31]

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Tabla 19.-Factores de potencia típico en la mediana industria

Formula:

     ∗ I: corriente V: tensión P: potencia COSQ: factor de potencia

Calculamos el factor de potencia de la electrobomba

   ∗    . Rendimiento (n) Para hallar el rendimiento se utilizará la siguiente formula de eficiencia o rendimiento de un motor monofásico AC:

∗746   ∗∗ • 

Hp: Potencia de la lectrobomba

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V: Red monofasica

• 

I: Corrientes nominal del motor (electrobomba)

• 

Cosφ: Factor de potencia

2.1.3.- normas relacionados a motores  

La Norma IEC Y NEMA. - Definen las clases de eficiencia y establecen valores

mínimos porcentuales de eficiencia a 100% de carga que deben cumplir los motores eléctricos para pertenecer a una determinada clase de eficiencia. Las clases de eficiencia IEC para motores que operan directo de línea son IE1 (Estándar), IE2 (Alta Eficiencia), IE3 (Premium) e IE4 (Super Premium). En cambio, la NEMA solo define Alta Eficiencia (IE2) y Premium (IE3)   CNE SECCIÓN 160 (MOTORES Y

GENERADORES)

Métodos de Alambrado y Conductores   Sustento y Propósito de la Regla 160-102. Los cordones flexibles para los



motores

 portátiles pueden estar sujetos a condiciones severas de uso. Se requiere el uso de un cordón flexible que tenga una capacidad de servicio de por lo l o menos del tipo S, a menos que el motor sea parte de un dispositivo ensamblado en fábrica.   Sustento de la Regla 160-104. Los conductores de alimentación de un motor



tienen tres requerimientos básicos: primero, que el conductor tenga suficiente capacidad de corriente para manejar la corriente del motor, segundo que el valor de aislamiento del conductor sea conveniente para el valor de la temperatura del

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motor y del ambiente y tercero, que, en algún grado, los conductores evacuen el calor del motor.    Propósito de la Regla 160-104. (Véase la Figura 160-104). Se requiere que



siempre se escoja la capacidad de corriente del conductor usando un valor de aislamiento de 75º C, pero puede ser que se necesite que el valor real del aislamiento sea más alto, dependiendo de la temperatura ambiente o de los requerimientos de la . En algunos casos, el conductor debe tener una longitud mínima y sus terminaciones deben tener una distancia mínima desde el motor.  

 Ilustración 29.- Instalación de un motor trifásico   Sustento de la Regla 160-106. La Regla 160-306 permite un ajuste de disparo



de la sobrecarga hasta el 125% de la corriente del motor a plena carga. Los conductores también deben ser capaces de manejar esta corriente y deben ser seleccionados al 125% de la corriente del motor a plena carga. Se permite que los conductores de conexión al motor sean más pequeños que los conductores de los circuitos derivados que alimentan a más de un motor, si están limitados a

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7,5 m en longitud y si su capacidad de corriente es de 1/3 de la capacidad de corriente del circuito derivado.    Propósito de la Regla 160-106. 1 60-106. Se requiere que, para los motores usados en un



régimen de servicio continuo, la capacidad de corriente co rriente del conductor del motor sea de por lo menos el 125% de la corriente del d el motor a plena carga.   •

Sustento y Propósito de la Regla 050-104(3). Se establecen parámetros para una carga

continua y una carga no continua. En el párrafo (a), el criterio criter io para cargas continuas es que est estén én encendidas por un total del 50% del tiempo (1 h) o más en un periodo de 2 horas, para cargas que no excedan los 225A. De manera similar en el párrafo (b), el criterio para cargas continuas es que estén encendidas  por un total de 50% del tiempo (3 h) o más en cualquier c ualquier periodo de 6 horas para cargas que excedan los 225 A K) No se permitirá permitirá la conexión directa desde desde la red púb pública lica de agua, a través de bombas bombas u otros

aparatos mecánicos de elevación 2.2 LLAVE TERMOMAGNETICA [01] El Interruptor Termomagnético es un dispositivo que como su nombre indica dos combinas efectos, el magnetismo y el calor, para la protección de circuitos eléctricos. La parte TÉRMICA actúa ante una sobrecarga del circuito (Cuando a este le circula más corriente de la que el dispositivo está calibrado, produciéndose un exceso de temperatura) y la  parte MAGNÉTICA lo hace ante un cortocircuito (cuando se tocan la fase con el neutro en la Instalación Eléctrica). Este dispositivo es fundamental en una Instalación Eléctrica, para la protección individual de los diferentes circuitos de la Instalación.

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En una Instalación Domiciliaria, lo ideal sería que haya 3 interruptores de estos, uno de corte general, otro para el circuito de iluminación y el último para el circuito de tomacorrientes (enchufes).

 Ilustracion02.- llave termomagnética monofásica monofásica y su símbolo

2.2.1.- Principios básicos 2.2.1.1.-Funcionamiento:[02] Al circular la corriente por el electroimán, crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecánico adecuado, tiende a abrir el contacto, pero sólo podrá abrirlo si la intensidad que circula por la carga sobrepasa el límite de intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre tres y veinte veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor termomagnético) y su actuación es de aproximadamente 25 milésimas de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. 2.2.1.2.- Consideraciones adicionales Ambos dispositivos se complementan en su acción de protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico para las sobrecargas. Además de esta desconexión automática, el aparato está provisto de una palanca que permite la desconexión manual de la corriente y el rearme del dispositivo automático cuando se ha producido una desconexión.

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2.2.2. tipos de interruptores, características y selección [02.1] Se puede trazar una curva que muestre el tiempo en segundos que tarda en activarse la  protección en función de la corriente eléctrica que circula a través de la misma.

En la curva se distinguen dos zonas:  

 

Zona de Operación Térmica: Cuando la interrupción se activa por una sobrecarga.



 

Zona de Operación Magnética: Cuando la interrupción se activa por un cortocircuito.

Curva de accionamiento de protección Como el disparo del relevo no es exacto, se define una “banda de disparo” comprendida entre dos curvas: 



 

La curva “a” es el límite superior s uperior de los valores SEGUROS de ACCIONAMIENTO de la protección.



 

La curva “b” es el límite límit e inferior de los valores SEGUROS de NO ACCIONAMIENTO de la protección.

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 Banda de accionamiento accionamiento de protección protección

(La corriente se expresa en valores múltiplos de la corriente nominal In) Según el rango de la corriente que provoca el accionamiento de la protección magnética, se tienen seis tipos de protecciones: 



 

Tipo Z: El accionamiento magnético se produce para una corriente de 2 a 3 veces In

(ideal para proteger circuitos electrónicos). 

 

Tipo B: El accionamiento magnético se produce para una corriente de 3 a 5 veces In

(ideal cuando no hay arranque de motores o bobinados). 

 

Tipo C: El accionamiento magnético se produce para una corriente de 5 a 10 veces In

(la más usada en hogar e industria). 

 

Tipo D: El accionamiento magnético se produce para una corriente de 10 a 20 veces In

(motores de mucha inercia y transformadores).

pág. 65

 

  

 

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Tipo K: El accionamiento magnético se produce para una corriente de 8 a 12 veces In

(motores de mucha inercia y transformadores). 

 

Tipo S: El accionamiento magnético se produce para una corriente de 13 a 17 veces In

(Motores de mucha inercia y transformadores).

 Notar que a 20 In todas se comportan de manera manera similar. Ejemplo: Si en una instalación el consumo máximo (IB) es de 9 Amperes, se debe poner al

menos un interruptor termomagnético de 10 Amperes (In= 10 Amperes).

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2.2.2.1. Interruptores Termomagnéticos Riel din [03] Las características que definen la selección de un interruptor termomagnético son: El amperaje (A), Tensión de servicio, El número de polos, El poder de corte (corriente nominal de ruptura kA), La norma de fabricación, El tipo de curva de disparo. Por ejemplo, si queremos seleccionar un Interruptor termomagnético Tripolar para una instalación industrial, Curva C, 20A de amperaje y 20kA de poder de corte en 230 VAC, la marca ABB nos ofrece la siguiente alternativa: S203-C20.

 Ilustración03.- de termomagnético tipo riel

2.2.3.-Selección del interruptor termomagnético contra sobre corrientes. [04] Para la selección del interruptor termomagnético se aplica la siguiente norma IEC 60364-4-43. El dispositivo debe satisfacer la condición Se debe verificar las dos condiciones con las siguiente formula que se aplican; IB ≤ In ≤ Iz

Donde: IB = Corriente demanda por la carga del circuito. In = Corriente nominal del interruptor.

Iz = Capacidad de conducción de corriente cable.

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I2 = Es la intensidad que asegura efectivamente el funcionamiento del dispositivo de  protección. (es la corriente convencional del disparo del interruptor automático). I2 ≤ 1.45 * Iz 2.3.- INTERRUPTOR DIFERENCIAL PARA SISTEMA DE PROTECCIÓN.[05] Es un dispositivo electromecánico, es decir que su funcionamiento involucra tanto la energía eléctrica como mecánica, que se utiliza como un sistema de protección automático en caso de haber fallas en el circuito eléctrico, con el fin de proteger a las personas. Los interruptores diferenciales son los encargados de cortar el paso de la corriente cuando una  persona queda electrocutada, con el fin de protegerlas de posibles electrocuciones el ectrocuciones ya sean en los trabajos, empresas etc.

 Ilustración 04. Interruptor Interruptor difer diferencial encial y su símbolo

2.3.1 Como funciona un interruptor diferencial. [05.1] [0 5.1] El interruptor diferencial desconecta la instalación antes de que la corriente diferencial residual (ID), llamadas así por ser la diferencia entre todas las corrientes entrantes y salientes de la instalación receptora pueda resultar peligrosa

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Para entender cómo funciona un interruptor diferencial, primero hay que saber cómo funciona un circuito eléctrico. Si tenemos un circuito donde entra una intensidad de corriente, https://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor_diferencial

 Ilustración 05 Dibujo Dibujo de cómo funciona funciona un interruptor diferencial

2.3.2 Características de un interruptor diferencial. Las características dependen de la marca del interruptor, todos deben cumplir con las siguientes:   Corriente de fuga menor o igual a 30mA.



  Velocidad de respuesta menor a 50 m segundo.



  Capacidad versátil. Dependiendo del diferencial, hay capacidades mínimas (y



máxima sensibilidad), hasta capacidad industrial (de mucho voltaje).   Extremadamente seguros.  Al ser un dispositivo electromecánico, ante una



mínima fuga se dispara, y la parte mecánica no tiene fallas. 2.3.3 Tipos de interruptores diferenciales. Existen tres tipos de interruptores diferenciales en función del tipo de corriente al que va a estar expuesto son los siguientes

pág. 69

 

 

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  Interruptor Interruptores es diferenciales de clase AC: Para corrientes alternas senoidales.



  Interruptores diferenciales clase A: Para corrientes alternas y pulsantes que pueden



tener componentes continuas. Interruptores es diferenciales clase B: Aptos para la misma corriente que la de clase A   Interruptor



y además corrientes corriente continua aisladas.

 Ilustración 06.- Tipos Tipos de curvas curvas de interruptores interruptores diferenciale diferencialess

2.3.4 Tiempo de acción del interruptor diferencial según las normas. Tienen en cuenta los estudios mundiales realizados sobre el riesgo eléctrico, según la norma IEC 60479, y en particular:   Los efectos de la corriente en el caso de la protección contra los contactos



directos.   La tensión límite de seguridad en el caso de la protección contra los contactos



indirectos. En el campo doméstico y análogo, las normas IEC 61008 (interruptores diferenciales) y IEC 61009 (interruptores automáticos diferenciales) definen valores normalizados de los tiempos de

funcionamiento,

pág. 70

 

 

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Valores normalizados del tiempo máximo de funcionamiento y del tiempo de no  funcionamiento de un un diferencial según según la Norma IEC 661008 1008 Y 61009.

Tabla 01 valores normalizados

2.4.- GUARDAMOTOR PARA SISTEMA DE PROTECCIÓN. [06] Es un interruptor magnetotérmico y automático, especialmente diseñado para la protección de motores eléctricos, este diseño especial proporciona al dispositivo una curva de disparo que lo hace más robusto frente a las sobre intensidades transitoria típicas del arranque de los motores. El disparo magnético es equivalente al de otros interruptores automáticos pero el disparo térmico se produce con una intensidad y tiempo mayores.

 Ilustración 07. Guardamotor Guardamotor y su símbolo

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2.4.1 Partes del guardamotor [07]   Bimetal: Tiene una lámina compuesta de varios metales acoplados juntos, Por



aquí transita la electricidad y cuando la corriente alcanza una cantidad de energía muy elevada, la placa de metal se expande y se dobla.   Carrete del percutor magnético: Por este carrete o bobina pasa la electricidad y



cuando se excede la energía, en el magnetismo la bobina dispara.   Contacto fijo: por aquí circula la corriente, más no se genera movimiento desde



esta pieza.   Contacto móvil: en esta sección circula la energía y sí, involucra movimiento



cuando se activa.

 Ilustracion08. Partes Partes del guardamotor guardamotor

2.4.2 Tipos de guardamotor [08]   Magnético: Protege de cortocircuitos. Se adapta al a l rango más alto de energía.



  Térmico: Es un percutor ajustable y está protegido contra cargas excesivas y



 pérdidas de fase en la instalación.

pág. 72

 

 

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL   Magnetotérmico: Se combinan los dos anteriores. anteriores . Cuenta con un interruptor de



encendido y apagado, un dispositivo electromagnético de sobrecarga y un obturador magnético.

El disyuntor puede normalizar la potencia del motor. Posee un botón que permite comprobar, que todo funcione correctamente en el interior del dispositivo. 2.4.3 Características del guardamotor Tensión de trabajo: Es la tensión que posee la alimentación eléctrica, dicha tensión será la que

sustentará las bobinas que están en el motor, pueden ser de 230, 400, 690, otras. 

 

Intensidad nominal: El dispositivo debe ir ligado con intensidad nominal, que es la

máxima que pueden resistir los aislamientos de conductores, sin que se dañen. 

 

Tipo de curva: Encontramos 5 tipos, B, C, D, MA y Z.



 

Poder de corte: Es el tope máximo de corriente que puede impedir. Se mide en kilo

amperios.

 Ilustración 09.- Tipos Tipos de curvas curvas de guardamotor guardamotor [08]

pág. 73

 

 

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2.4.4 Selección del guardamotor según las normas. Las características principales de los guardamotores, respecto de otros interruptores automáticos magnetotérmicos, son la capacidad de ruptura, la intensidad intensi dad nominal o calibre y la curva de disparo. Proporcionan protección frente a sobrecargas del motor y cortocircuitos, así como, en algunos casos, frente a falta de fase.

Según la norma CNE 160-306 [09]Capacidad Nominal o Selección de Disparo de los

Dispositivos de Sobrecarga. 

(1) Los dispositivos de sobrecarga que respond responden en a la corriente del motor, si son fijos, deben ser seleccionados, o si son ajustables, deben ser ajustados, de modo que el disparo se produzca a no más de: (a) 125% de la corriente nominal a plena carga de un motor, marcado con un factor de servicio de 1,15 o mayor; o (b) 115% de la corriente nominal a plena carga de un motor que no tenga marcado el factor de servicio, o cuando la marca del factor de servicio sea inferior a 1,15.

pág. 74

 

 

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 Ilustracion10.- conexión conexión de Guardamotor Guardamotor en un mo motor tor monofásico y trifásico

2.5.- CONTACTOR PARA SISTEMA DE FUERZA Y CONTROL.[10] Es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento una estable o de reposo, cuando no recibe alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable cuando actúa dicha acción. Es un mecanismo cuya misión es la de cerrar unos contactos, para permitir el paso de la corriente a través de ellos. Esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente eléctrica, comportándose como electroimán y atrayendo dichos contactos. Un contactor está formado por una bobina y unos contactos, que pueden estar abiertos o cerrados, y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito.

 Ilustración 11. Contactor Contactor y su ssímbolo ímbolo

2.5.1.- Funcionamiento de un contactor. [11] Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, mueve el núcleo ferromagnético en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo un circuito cerrado entre la red y el receptor A los contactos principales se conectan al circuito de fuerza que se quiere gobernar, según sea necesario estos pueden ser:  bipolar, tripolares. Los contactos auxiliares son de dos clases abiertos y cerrados. Estos forman

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 parte del circuito auxiliar del co contactor ntactor y aseguran los mandos, enclavamientos y señalizaciones en los equipos de automatismo. 2.5.2.-Composición de un contactor electromagnético.[12]  



Electroimán: Es el elemento del motor del contactor. Sus partes importantes son: el circuito magnético y la bobina.

  La bobina: La bobina genera el flujo magnético necesario para atraer la armadura



móvil del electroimán.   Los polos: (contactos principales): Su función consiste en establecer o interrumpir



la corriente dentro del circuito de potencia.   Contactos auxiliares: Realizan funciones de auto mantenimiento, enclavamiento



de contactores y señalización (NC y NA).

 Ilustración 12. Partes Partes de un contactor contactor

2.5.3 Clasificación por tipo de corriente que alimenta llaa bobina AC o DC del contactor.

1.  Por la función y la clase de contactos: Contactores principales (con contactos  principales y auxiliares) Contactores Auxiliares (con contactos únicamente auxiliares).

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2.  Por el sistema de mecanismo de fuerza: Contactores electromagnéticos. Su accionamiento se hace utilizando el campo electromagnético de la bobina de control existente. Además, contiene la particularidad de accionar en presencia de altas corrientes.   Contactores electromecánicos.  - Se accionan con ayuda de medios



mecánicos y se realiza a través de un electroimán.   Contactores neumáticos. - Trabajan utilizando la presión normalizada



de aire comprimido.   Contactores hidráulicos. - Se accionan por la presión de un líquido.



Tabla. Categorización de los contactores en los circuitos de fuerza según la norma IEC 947  – 4 -1

Tabla 02.-categorización de contactores

2.5.4 Referencia de bornes del contactor. [13] Los bornes de conexión de los contactores se nombran mediante cifras o códigos y letras que  permiten identificarlos, identifi carlos, facilitando la realización de esquemas y las labores de cableado. c ableado. Los

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contactos principales se referencian con una sola cifra, del 1 al 6. Los contactos auxiliares están est án referenciados con dos cifras. Las bobinas de un contactor co ntactor se referencian con las letras A1 y A2. Tabla Categorización de los Contactores en los circuitos de Control según la Nor. IEC 947  

 –4 -1

Tabla 03.- Categorización de los Contactores en los circuitos de Control según la Nor. IEC A) Contactores principales

Son conectados al circuito de fuerza y pueden ser: Unipolares, Bipolares Y Tripolares. Se fabrican generalmente con los materiales aliados:   PLATA - CADMIO.



  PALTA - PALADIO.



  PLATA - NIQUEL. Este es de mayor utilización por que tiene una gran



resistencia al arco voltaico que se produce al cierre y apertura de dichos contactos. 2.5.5 Características y tipos para selección del contactor   La tensión nominal de funcionamiento.



  La corriente de servicio (Ie).



pág. 78

 

 

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL   La naturaleza y la utilización del receptor.



  La corriente cortada, que depende del tipo de categoría.



  El tipo y características de la carga.



  Potencia instalada



  La cantidad de aperturas y cierres por hora.



  El tipo de régimen de servicio.



  La frecuencia de operación.



  Valores de factor de potencia.



  Intensidad nominal de empleo.



  Intensidad térmica.



Tabla04.- Diferentes gamas de contactores para seleccionar

Según la norma IEC 947 – 4 -1 se selecciona la categorización del contactor para los circuitos de fuerza y control.

pág. 79

 

 

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Fórmula para calcular contactor

Fórmula:

     Dónde:   Id= corriente de diseño



  In = corriente nominal.



  Fs = Factor de servicio (1,15)



2.6.- PULSADORES PARA TABLERO DE CONTROL [14] Son dispositivos o aparatos y que están clasificados clasifi cados como interruptores que son utilizados para realizar cierta función. Los botones por lo general activados, al ser pulsados con un dedo. Permiten el flujo de corriente mientras son accionados, cuando ya no se presiona en el retorna a su posición de reposo. Puede ser un contacto normalmente abierto en reposo NA o NC, un contacto normalmente cerrado en reposo NC.La estructura de un pulsador es básicamente el botón actuador y la cámara de contactos, la misma que está constituido por lo general por 2 contactos uno de cierre (NA) y uno de apertura (NC), pero es posible unir 2 ó 3 cámaras de contactos para conseguir mayor flexibilidad en el mando.

 Ilustracion13. Pulsadores Pulsadores

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2.6.1.- Aspecto físico del pulsador. Los pulsadores don elementos de accionamiento que sirven para cerrar o abrir un circuito  permitiendo el paso o no de la corriente a través de ellos existen tres tipos.

 Ilustración 14.-Aspecto 14.-Aspecto físico del pulsador pulsador

2.6.2.- código de colores de los pulsadores. Según norma de IEC 60204 estos son los códigos de colores para la l a selección de los pulsadores como detalla en la tabla…. Tabla05.- Tipos de pulsadores o pilotos según la Norma IEC 60204

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2.7.- DISPOSITIVOS DE SEÑALIZACIÓN PARA TABLERO DE CONTROL [16.1] Son todos aquellos dispositivos, cuya función es llamar la atención sobre el correcto funcionamiento o paros anormales de las máquinas, aumentando así la seguridad del personal y facilitando el control y mantenimiento de los equipos.

 Ilustracion15.- Lámparas Lámparas de señalización señalización y su símb símbolo olo

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2.7.1 código de colores de lámparas de señalización [16.2] Tabla 06.- código de colores de lampara

2.8 SELECTOR PARA TABLERO DE CONTROL. [17] Interruptor selector usado generalmente en circuitos eléctricos de control industrial. Descripción: Interruptor selector usado generalmente en circuitos eléctricos de control industrial.  



Es un conmutador con dos o más posiciones estables, en las que permanece tras su accionamiento.

 



Los selectores son similares a los interruptores y conmutadores en cuanto a funcionamiento, aunque para su actuación suelen llevar un botón, palanca o llave giratoria (que puede ser extraíble).

 



En un selector ya no podemos hablar de contactos NA y NC, pero se sigue

pág. 83

 

 

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usando dicha denominación, cuando adoptan ese estado en la posición considerada como inicial.  

Selector de manual automático de tres posiciones

 

Estos selectores son manual y automático que se utilizan ya sean en





electrobombas o en cualquier otro dispositivo o circuito circuit o que se pone en servicio. Selector de 3 posiciones M 0 A (I 0 II)

 Ilustración 16.- Selector Selector de M 0 A y su símbolo

2.8.1 Tipos de selectores   Manecilla con palanca



  Manecilla simétrica



  Selector con llave.



ilustración17. - Tipos de selectores

pág. 84

 

 

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2.9.- CONDUCTORES ELÉCTRICOS Los conductores eléctricos pueden ser definidos como materiales con poca resistencia al paso de la electricidad, debido a esta característica son capaces de transmitir la energía recibida a través de ellos. Todo conductor puede ser combinado o compuesto por tres partes:   El conductor puede ser elaborado de los siguientes materiales: cobre, plata, oro,



aluminio; según la cantidad de conductores puede ser mono-conductor o multiconductor.   El aislamiento es el que cubre al conductor en partes que se lo requiere aislado.



  Las envolturas protectoras, son diseñadas para brindar la parte interna del



conductor. Los conductores más recomendados e implementados son de cobre y aluminio por la característica que brindan una buena conductancia de la electricidad. el ectricidad. El cobre es uno de los conductores más comercializados por sus características de conducir la electricidad a diferencia del aluminio, el mismo que resulta más económico, posee una menor conductividad y es más liviano al hacer una comparación en las propiedades mecánicas de estos dos materiales.

 Ilustracion30.-. Conductores Conductores

2.9.1 Partes de los conductores. Los conductores eléctricos, ya sean hilos o cables, cables , están formados por 3 partes:

pág. 85

 

 

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL   Alma conductora: fabricado de cobre y por donde circula la corriente eléctrica.



  Aislante:  Material por el que no puede pasar la corriente eléctrica y que



envuelve al alma conductora para que la corriente no salga fuera de la misma. Los más usados son el Policloruro de Vinilo (PVC), el Caucho Etileno-Propileno (EPR) y el Polietileno Reticulado (XLPE).   Cubierta protectora: Sirve para proteger mecánicamente al cable o hilo.



Protege al alma y al aislante de daños físicos y/o químicos como el calor, la lluvia, el frío, raspaduras, golpes, etc.

 Ilustración 31. Partes Partes del conductor conductor Tabla20.- Resistividad de los metales del conductor

pág. 86

 

 

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2.9.2 Características de aislamiento de conductores. El aislamiento de un conductor se altera dependiendo de su requerimiento, como modelo tomamos el material termoplástico el cual se caracteriza car acteriza como tipo T, y su determinación según la normativa UT, se nombra a continuación: TW, THW, THHN, TTU. También se convergen los polímeros que se determinan como: R, RW, RHW, RH, RHH.

 Ilustracion32.- Características Características de aislamiento de un cconductor onductor eléc eléctrico trico

2.9.3 Selección de conductores eléctricos. Las clases de conductores existentes y se clasifican por el número de calibre que está regido  por el sistema americano AWG. En la ocasión de poseer un área elevada se usa una unidad nombrada circular mm2 (área circular que tiene tien e diámetro de milésimo de pulgada), Tabla 21.- Área de los conductores con calibre AWG.

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2.9.4 Selección del calibre del conductor según norma Se toman en cuenta dos aspectos para la elección del calibre de un conductor:   Disposición de conducción de la corriente: Representa a la corriente más alta



que puede soportar el conductor, considerando sus propiedades mecánicas.   Caída de tensión: Cálculo en el que se considera la cantidad de pérdidas que



sufre un conductor dependiendo la longitud l ongitud del mismo. La norma IEC 60446  es la Norma internacional de la Comisión Electrotécnica, define los principios básicos de seguridad para la identificación de conductores eléctricos por colores o números. 2.9.5 Conductores eléctricos Según el Código Nacional de Electricidad (CNE).   030-036

Color de los Conductores

Cuando se requiera emplear un código de colores para los conductores de un circuito, debe emplearse el siguiente código, a excepción de cables de acometida y de lo dispuesto en las Reglas 030-030, 030032 y 040-308, que pueden modificar estos requerimientos:

a)  Circuitos monofásicos en corriente alterna o continua (2 conductores):  1 conductor negro y 1 conductor rojo.



 1 conductor negro y 1 blanco (o gris natural o blanco con franjas



coloreadas, en caso de requerirse conductores identificados).   b)  Circuitos monofásicos en corriente alterna o continua (3 conductores):  1 conductor negro,



 1 conductor rojo,



 1 conductor blanco (o gris natural o blanco con franjas coloreadas).



c)  Circuitos trifásicos:  1 conductor rojo (para fase A o fase R)



pág. 88

 

 

SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL  1 conductor negro (para fase B o fase S)



 1 conductor azul (para fase C o fase T)



 1 conductor blanco o gris natural (cuando se requiera conductor



neutro)  

030-002 Sección mínima de conductores

Todos los conductores deben ser de cobre y no pueden tener una sección menor que 2,5 mm2  para los circuitos derivados de fuerza y alumbrado y 1,5 mm2 para los circuitos de control de alumbrado; con excepción de cordones flexibles, alambres para equipos; y alambres o cables  para circuitos de control.   030-022 Sección de los

conductores neutros

(a) El conductor neutro debe debe tener una sección no meno menorr que la sección del mayor con conductor ductor de fase del sistema.   160-106 Conductores, Motores Individuales

(1) Los conductores de un circuito derivado que alimenta a un motor utilizado con un régimen de servicio continuo, deben tener una capacidad de conducción no menor que el 125% de la corriente nominal a plena carga del motor. 2. 9.6 Caída de tensión admisible de los conductores eléctricos.   Según el Código Nacional De Electricidad (CNE) 050-102 Caída de Tensión

(1) Los conductores de los alimentadores deben ser dimensionados para que: (a) La caída de tensión no sea mayor del 2,5%; y (b) La caída de tensión total máxima en el alimentador y los circuitos derivados hasta la salida o punto de utilización más alejado, no exceda del 4%.

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(2) Los conductores de los circuitos derivados deben ser dimensionados para que: (a) La caída de tensión no sea mayor del 2,5%; y (b) La caída de tensión total máxima en el alimentador y los circuitos derivados hasta la salida o punto de utilización más alejado, no exceda del 4%. (3) En la aplicación de la Subregla (1) anterior se debe emplear la carga conectada al circuito derivado, si ésta es conocida; en caso contrario, el 80% de la menor capacidad nominal de régimen de los dispositivos de protección del circuito derivado contra sobrecarga o sobre

corriente.  Ilustracion 33 Carga Carga maxima o de demanda manda maxima

Fórmula para hallar la caída de tensión:

Donde:

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 =factor constante de suministro K  =factor Suministro monofásico= 2 Suministro trifásico =√ 3 

  Resistividad del cobre 0.0175 Ω*m (TABLA20)    Longitud (m).   Corriente de diseño. ( Id   Id )  Factor de potencia.   Sección del conductor (mm2). △  % Porcentaje de caída de tensión. 2.9.7. Conexión de equipotencial Es la práctica de conectar eléctricamente de forma intencionada, todas las superficies metálicas expuestas que no deben transportar corriente, como protección contra descargas eléctricas accidentales. La conexión equipotencial es la unión permanente de partes metálicas para formar un trayecto eléctricamente conductivo que asegure la continuidad eléctrica y la capacidad para conducir con seguridad cualquier corriente impuesta. 2.9.7.1 Dimensionar el conductor para los enlaces equipotenciales Es el conductor que va junto con los conductores de los circuitos derivados. La Tabla 20 nos indica cual es el calibre del conductor de enlaces equipotenciales y que está a la función de la capacidad de Interruptor Termomagnético que protege dicho circuito. Tabla .22.- Tabla de sección de conductores de enlaces equipotenciales

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Tabla.23.-. Sección de conductores de tierra para sistemas de corriente alterna o conductores de tierra comunes

Según CNE 060-814 Dimensionamiento del conductor de enlace equipotencial

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(1) La sección del conductor de enlace equipotencial no debe ser menor que aquellas dadas en la, pero en ningún caso necesita ser mayor que el conductor de mayor sección no puesto a tierra en el circuito. (2) Cuando es omitido el dispositivo de sobre corriente en el circuito secundario de un transformador, la capacidad del dispositivo de sobre corriente que se utilizará en la determinación de la sección del conductor de enlace de dicho circuito secundario, debe ser la sección conductors de tw80 [32]

Usos Aplicación general en instalaciones fijas; edificaciones, edifica ciones, interior de locales con ambiente seco o húmedo, etc. Generalmente se instalan en tubos conduit. Descripción Conductores de cobre electrolítico recocido, sólido, cableado ó flexible. Aislamiento de PVC en doble capa hasta 10 AWG y 6 mm2. Aislamiento en una capa desde 8 AWG y 10 mm2. Características Buena Resistencia dieléctrica, resistencia a la humedad, productos químicos, grasas, aceite y al calor hasta la temperatura de servicio. Retardante a la llama. Marca INDECO S.A. TW-80 450/750 V Calibres 1.5 mm² - 300 mm² 16 AWG - 350MCM Embalaje De 1.5 a 10 mm²: En rollos estándar de 100 metros. De 10 a 300 mm²: En carretes de madera. Colores De 1.5 a 10 mm²: Amarillo, azul, blanco, negro, rojo y Verde.

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Mayores de 16 mm²: Solo en color negro. Tabla24.- datos tecnicos TW – 80 de conductor

2.10. TUBOS ELÉCTRICOS DE CLORURO DE POLIVINILO (PVC) Los tubos de electricidad son los que se encargan de contener los conductores eléctricos. Su función es proteger a los conductores de daños mecánicos, altas temperaturas, productos químicos y zonas húmedas. El tubo eléctrico es importante en las instalaciones eléctricas, por ello hay que elegir el mejor material para nuestras necesidades.

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 Ilustracion34.- Tubos Tubos de electricidad electricidad

2.10.1 Tipos de tubos de electricidad. Se encuentran varios tipos de tubos de electricidad que se pueden utilizar y son los siguientes: [29]   Tubos flexibles metálicos:  Son de acero con un recubrimiento galvanizado. Se



suele aplicar en naves industriales. Donde el cableado esté expuesto a torsión o daños.   Tubos flexibles plástico: Fabricados con materiales termoplásticos, normalmente



van cubiertos de PVC de dos capas. Son livianos, resistentes y flexibles.   Tubo EMT: Usados principalmente para instalaciones eléctricas industriales. Pasa



 por un procedo de galvanizado. galvanizado. Son muy versátiles y evitan la corrosión.   Tubo IMC:  Son muy resistentes a los daños mecánicos. Son canalizaciones



eléctricas muy durables y herméticas. 2.10.2 Selección de tuberías de electricidad. Para la selección de los diámetros de los tubos de electricidad , de acuerdo a la sección de los conductores seleccionado y la cantidad que pasa un conductor por el tubo, teniendo en cuenta el tamaño adecuado para que permitan introducir y extraer los conductores o cables con facilidad. Tabla 25. Selección de tubos de electricidad (tabla:25)

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2.10.3 Normas para selección de tubos eléctricos de policloruro de vinilo (PVC). Según la norma del suministro deberá cumplir con la edición vigente, en la fecha de la Licitación, de las siguientes Normas: Código Nacional de Electricidad. Norma ITINTEC 399.006, 399.07 

La tubería y los accesorios para el cableado de alimentadores y circuitos derivados, será fabricada a base de la resina termoplástico de Policloruro de vinilo “PVC” rígido, clase o tipo  pesado “P” no plastifica plastificado do rígido, resistente r esistente al calor, resistente al fuego auto extinguible, con una resistencia de aislamiento mayor de 100 MΩ. De acuerdo a la norma ITINTEC N.º 399.006 y 399.007, de 3 m de largo incluida una campana en un extremo. 2.11 SENSORES Un sensor es un dispositivo eléctrico y/o mecánico que convierte magnitudes físicas (luz, magnetismo, presión, etc.) en valores medibles de dicha magnitud. Esto se realiza en tres fases:   Un fenómeno físico a ser medido es captado por un sensor, y muestra en su salida



una señal eléctrica dependiente del valor de la variable física.

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SERVICIO NACIONAL DE ADIESTRAMIENTO EN TRABAJO INDUSTRIAL   La señal eléctrica es modificada por un sistema de acondicionamiento de señal,



cuya salida es un voltaje.   El sensor dispone de una circuitería que transforma y/o amplifica la tensión de



salida, la cual pasa a un conversor A/D, conectado a un PC. El convertidor A/D transforma la señal de tensión continua en una señal discreta. 2.11.1 Descriptores estáticos de un sensor Los descriptores estáticos definen el comportamiento en régimen permanente del sensor:   Rango: Valores máximos y mínimos para las variables de entrada y salida de un



sensor.   Exactitud: La desviación de la lectura de un sistema de medida respecto a una



entrada conocida. El mayor error esperado entre las señales medida e ideal. Repetitividad: la capacidad de reproducir una lectura con una precisión dada. Reproducibilidad: tiene el mismo sentido que la repetitividad excepto que se utiliza cuando se toman medidas distintas bajo condiciones diferentes.   Resolución: La cantidad de medida más pequeña que se pueda detectar. detect ar.



  Error: Es la diferencia entre el valor medido y el valor real.



   No linealidades: la desviación de la medida de su valor real, supuesto que la



respuesta del sensor es lineal.   No-linealidades típicas: Saturación, zona muerta e histéresis. - Sensibilidad: es



la razón de cambio de la salida frente a cambios en la entrada:   Excitación:  Es la cantidad de corriente o voltaje requerida para el



funcionamiento del sensor. - Estabilidad: es una medida de la posibilidad de un sensor de mostrar la misma salida en un rango en que la entrada permanece constante

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2.11.2 Tipos de sensores [33] Tabla26.-tipos de sensores TIPO DE SENSOR 

Sensor de flotador

Hidrostático

Sensor radar

TIPO DE FLUIDO

Líquidos

Líquidos

Líqu quiido doss Sóliidos Sól Pastas

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Medición precisa In Inse sennsibl siblee a la eesp spuuma y la vviiscos scosiida dadd

Sensible a las ondulaciones de la superficie Rang ango ddee m med ediici ción ón pequ pequeñ eñoo (< (< 1 m)

Preciio aasequ Prec sequiible, ble, eexe xent ntoo de man anten teniimiento ento

Inadecu Inadecuado ado para prod produc uctos tos corr corrosi osivo voss

Medición precisa

Mantenimiento regular   Vaciado del tanque para el montaje, el desmontaje y el mantenimiento del sensor 

Insensible a la espuma y la viscosidad Fácil de instalar  Amplio rango de medición Med ediicióónn sin ccon onttacto cto Exen ento to ddee m man ante tennimien ento to,, fác fáciil de iinnstal stalar  ar  Medición muy precisa Rango de medición regulable

Sensible a los productos conductores de la electricidad

Resistente a las altas temperaturas (hasta 450 °C) Líqu quiido doss Sólidos Se Sensor nsor radar guiado

Pastas

Líquidos Sólidos

Autolimpieza, exento de mantenimiento

Sensor por ultrasonidos

Sensor capacitivo

Sensor Radiométrico

Med ediicióónn sin ccon onttacto cto Medición muy pr preecisa Insensible a las turbulencias en la superficie del  producto  produ cto Insensible a las condiciones ambientales Amplio rango de medición Medición sin contacto Medición precisa

Líqu quiidos Productos granulares Polvos

Todos tipos de fluidos

Amplio rango de medición Fácil de instalar  Fác Fácil de in instalar 

Sensible a los productos conductores de la electricidad

Sensible a las variaciones de temperatura Sensible a presiones y temperaturas extremas Inadecuado Inadecu ado para pro productos ductos espum espumosos osos o que liberan de polvo Sensible a los productos conductores de la electricidad

Resistente a temperaturas y presiones muy altas Robusto Insensible a productos viscosos y adherentes Adecuado pa parra todas las aplicacion onees Medición sin contacto Insensible a las características del producto Resistente a los productos agresivos Resistente a temperaturas y presiones extremas

Tecnología cara Mantenimiento regular  

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2.11.3 Sensor de nivel de liquido li quido Los sensores de nivel, también conocidos como "Interruptor de nivel" o " Sensor de boya", son instrumentos que trabajan con un interruptor de contacto ( reed switch) y un flotador magnético. El movimiento del flotador abre o cierra el contacto eléctrico. Con ellos, se consiguen soluciones versátiles y de bajo coste para su automatización

 Ilustración 35.- Símbolo Símbolo de interruptor de nivel de un fluido

2.11.3.1 Cómo elegir un sensor de nivel   Para elegir la tecnología más adaptada es necesario conocer el tipo de producto que se va a medir y, en concreto, si éste es líquido, pastoso o sólido. Es importante considerar otras características del producto en cuestión; por ejemplo, si se trata de un líquido, debe tener en cuenta la posibilidad de que se forme o no espuma en su superficie. 2.11.3.2 electro nivel modelo vl-2 Los electros niveles controlan automáticamente la operación de la bomba con su contacto interno, incluyen leds que indican el nivel de agua en el depósito, la operación de la  bomba y el bajo nivel de succión. El VL-2 se usa para controlar el nivel de dos depósitos, el llenado de un depósito y al mismo tiempo protege por bajo nivel de succión el otro depósito   Operación:



Los electro-niveles:  Detectan el nivel de líquido mediante el contacto eléctrico de los

electrodos en el agua y operan los contactos para encender o apagar la bomba dependiendo del nivel en el depósito.

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Tienen leds que indican: El voltaje de alimentación, la operación de la bomba y los niveles

de agua. 2.11.3.2.1 Advertencias importantes: 1) Instale el electro-nivel dentro de un gabinete cerrado, nunca lo instale a la l a intemperie,  pues el polvo y el agua lo dañaran rápidamente. 2) No envíe los cables de los electrodos aéreos, pues las descargas atmosféricas pueden dañar el electro-nivel, envíelos en tubería subterránea o al nivel del piso. 2.11.3.2.2 Alimentación de voltaje. Conecte la alimentación de voltaje en las terminales T1 y T3 para 220 V o en las terminales T1 y T2 para 120 V.

 Ilustración 36.- Alimentación Alimentación de un ele electro ctro nivel

2.11.3.2.3 Indicadores Ÿ cisterna vacía este led indica que no hay agua en la cisterna. Ÿ bomba este led indica que la bomba está operando. Ÿ B1 este led verde enciende indicando que el electrodo elect rodo bajo del tinaco está sumergido en agua. Ÿ A1 este led verde enciende indicando que el electrodo alto alt o del tinaco está sumergido en agua.

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 Ilustración 37.- Dispositivo de electro nivel para sistema de bombeo de agua automática

2.11.3.2.4 Descripción de operación Cuando el nivel del líquido en el tinaco desciende por debajo del electrodo bajo B1, el electronivel cierra el contacto “C” y arranca la bomba llenando el tinaco hasta que el nivel de agua llegue al electrodo alto A1 en cuyo punto abre el contacto c ontacto “C” y apaga la bomba. Si el nivel del líquido en la cisterna o pozo desciende por debajo del electrodo bajo B2, el electro-nivel nunca va a cerrar el contacto “C” aunque los niveles del tinaco sean bajos y evitara arrancar la bomba hasta que el nivel de líquido en la cisterna o pozo llegue al electrodo alto A2. Esto protege la  bomba contra bajo nivel de succión [32]. [32]. 2.11.3.2.5 Diagramas de conexión.

 Ilustración 38.- Diagrama Diagrama de conexión de ele electro ctro niveles para sistema ddee bombeo de agua automática

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2.11.3.2.5 Preparación y colocación de electrodos 1) Para alambrar los electrodos se puede usar cable calibre del 12 al 18. AWG. 2) Use cables de 3 diferentes colores para evitar errores de conexión. 3) El electrodo común debe estar a no más de 20 cm. Abajo de electrodo bajo. 4) El electrodo alto no debe estar más de 15 m arriba del electrodo bajo.

 Ilustración 39.- conexión conexión de ccables ables de electr electrodos. odos.

2.11.3.3 Electrodo conductivo.  Sensores cuya operación se basa en la conductividad del material. Un bajo voltaje AC (5 Voltios) se aplica entre el electrodo de tierra y un electrodo de punto de interrupción interr upción sumergidos en el líquido a controlar. Si el medio conductivo toca los electrodos, una corriente alterna de algunos mA, fluye a través de los electrodos y el medio conductivo al control electrónico, la cual acciona un relé de conmutación que es la interface con el sistema externo. Los sensores de nivel de tipo conductivo son instalados de forma vertical, pero para prevenir falsos cambios de estado, el flujo entrante del líquido no debe de tocar directamente los electrodos [34]. 2.12.- TABLERO ELÉCTRICO Un tablero eléctrico es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes

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correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico. La fabricación o ensamblaje de un tablero eléctrico debe cumplir criterios de diseño y normativas que permitan su funcionamiento correcto una vez energizado, garantizando la seguridad de los operarios y de las instalaciones en las cuales se encuentran ubicados. Los equipos de protección y de control, así como los instrumentos de medición, se instalan por lo general en tableros eléctricos, el éctricos, teniendo una referencia de conexión [35].

 Ilustración 40.- Tablero Tablero eléctrico. eléctrico.

2.12.1 Partes de un tablero eléctrico.

 Ilustración 41.- partes partes de un tablero tablero eléctrico

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2.12.2 Clasificación de los tableros eléctricos.

a)  Tableros generales Son los tableros principales de las instalaciones. En ellos estarán montados los dispositivos de  protección y maniobra que protegen los alimentadores y que permiten operar sobre toda la instalación interior en forma conjunta o fraccionada.

b)  Tableros generales auxiliares Son tableros que serán alimentados desde un tablero general y desde ello se protegen y operan sub. -alimentadores que alimentan tableros de distribución.

c)  Tablero de paso Son tableros que contienen fusibles cuya finalidad es proteger derivaciones que por su capacidad de transporte no pueden ser conectadas directamente al alimentador, sub. alimentador o línea de distribución de la cual está tomada.

d)  Tablero de comando Son tableros que contienen dispositivos de protección y maniobra que permiten proteger y operar en forma simultánea sobre artefactos individuales o grupos de artefactos pertenecientes a un mismo circuito 2.12.3 Selección del tablero según norma. Para baja tensión son adaptados de las normas UL 67, UL 508, NTC 3475, NTC 3278, NTCIEC 60439-3, NTC 2050, y su cumplimiento será comprobado mediante Certificado de Conformidad. Certificación de tableros de BT y celdas de MT. Para efectos de la certificación de los tableros de BT y celdas de MT deben verificar mediante pruebas por lo menos los siguientes parámetros: 

  Grados de protección IP no menor a 2XC (o su equivalente equiv alente NEMA) e IK

declarados. – Incremento de temperatura. 

  Propiedades dieléctricas.

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  Distancias de aislamiento y fuga.



  Valores de cortocircuito. – Efectividad del circuito de protección.



  Comprobación del funcionamiento mecánico de sistemas de bloqueo,

 puertas, cerraduras cerraduras u otros elementos elementos destinados destinados a ser operados operados durante el uso normal del tablero. 

  Resistencia a la corrosión del encerramiento.



  Resistencia al calor anormal y al fuego de los elementos aislantes.



  Los demás requisitos exigidos en el presente reglamento. El fabricante o

comercializador de los tableros de fabricación única, podrá reemplazar el certificado de tercera parte, por la declaración de fabricante, teniendo en cuenta los requisitos de la norma ISO-IEC-NTC 17050. Para aplicar esta condición debe utilizar productos de calidad debidamente certificada certi ficada con los requisitos establecidos en este reglamento, e incluir dentro de sus  protocolos  protocol os de ensayos la información información y pruebas necesarias necesarias para la verificación de los parámetros y requisitos aquí establecidos: La declaración del fabricante, deberá ser validada y suscrita por un ingeniero electricista o electromecánico con matrícula profesional vigente. Esta condición debe ser revisada por el inspector de la instalación y dejará constancia de esto en el dictamen de inspección (Conductor de Puesta a Tierra y Medios de Conexión). Altura de ubicación del tablero da sustento y propósito de la regla 040-206 de CNE utilización. Se propone que el local escogido sea

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fácilmente accesible y de la satisfacción de las entidades suministradoras. Locales no deseados son almacenes de carbón, roperos (por peligro de incendios), baños (por su humedad), áreas desniveladas (por ejemplo, escaleras), ambientes peligrosos, áreas con temperatura elevada, locales donde la altura libre sea menor a 2 m, y cualquier otro local no recomendable con ubicaciones similares.

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CAPITULO 3: METODOLOGIA 3.1 DESCRIPCION DE LA INNOVACION Y/O MEJORA En el presente proyecto se realiza un estudio técnico para la implementación del sistema de  bombeo de agua del palacio municipal de la provincia de Carabaya – Macusani. En la primera  parte del proyecto se realizará la toma de datos de palacio municipal municipal como también e se realiza el cálculo, selección de equipos y componentes y el dimensionamiento general. Además, se elaborará un plano general del lugar a instalarse el proyecto esto será escala y se ubicaran los componentes como el tablero de control, sistema de bombeo, poso de agua y los tanque agua en la azotea, según los cálculos que se desarrolle con sus especificaciones. Como tercera parte del proyecto, se realizará realiza rá una descripción general del montaje, e instalación de los equipos que componen el sistema, con procedimientos de seguridad correctos y siguiendo al pie de la letra las normas adecuadas. Se emplearán iimágenes mágenes y diagramas de conexión, según como se estima que será la instalación.

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 Diagrama representativo representativo de las etapas del proyecto proyecto (Fuente pr propia) opia)

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3.2 SECUENCIA Y PASOS DEL TRABAJO 3.2.1 plan de trabajo Los pasos por realizarse, con el fin de ejecutar correctamente el proyecto son: •

Realizar la toma de datos para el sistema de bombeo de agua.

•

Realizar el dimensionamiento y la selección de los elementos del sistema de bombeo.

•

Realizar el dimensionamiento y seleccionar los dispositivos requeridos para el tablero

de control como: Interruptor termomagnético, guardamotor, contactor, conductor eléctrico, lámparas de señalización. •

Realizar esquemas eléctricos y/o diagramas de montaje.

3.3 DESARROLLO DE LAS ETAPAS DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN Y/O MEJORA 3.3.1-Realizar 3.3 .1-Realizar la toma de datos para el sistema de bombeo de agua

En la primera parte para poder empezar se ha realizado una toda de datos generales de sistema de bombeo, así como tablero de control de sistema de bombeo de agua, las medidas exactas de poso o cisterna de agua, la altura donde se encuentra el Rotoplas y la cantidad de agua que se puede aguardar en el sistema de Rotoplas de palacio municipal,

N° Características del

Auditorio

Largo Ancho Altura

palacio (m)

(m)

(m)

Oficinas

multiusos

municipal 1

Dimensiones

salón

del 50

20

5

8

1

del 50

20

4.5

14

1

 primer piso 2

Dimensiones segundo piso

/

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3

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Dimensiones

del 50

20

4.5

del 10

20

2.5

15

1

tercer piso 4

Dimensiones cuarto piso

Todo este cálculo se ha realizado a partir de los datos tomados en la primera parte del  plan de trabajo el cual presentamos en un cuadro, el cuadro de las cargas y sus respectivos consumos: 3.3.1.1- Medidas del palacio municipal. Tabla27.- Medidas de palacio municipal

Altura total del palacio municipal con el tanque es de 17.68 metros (m)

 Ilustración42. - bosquejo de palacio municipal con sus medidas

3.3.1.2 Cuadro de capacidades de la cisterna subterránea y del ttanque anque de agua en la azotea Tabla 28 .- capacidad de si terna y de tinaco de palacio municipa municipall N° Car Caracter acterístic ísticas as

del

Largo Largo Ancho Altur Alturaa Diáme Diámetrotro- Capa Capacidad cidad

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sistema de bombeo de Cantidad (m) agua

del

(m)

(m)

2.3

2: -10cm

Ø (m)

(Litros)

palacio

municipal 1

Dimensiones

de

la 1

2.3

10225

cisterna subterránea  2

Dimensiones del tanque 2

1.68

1.54

5,000

de la azotea  Altura total del tanque techo más el muro es de 1.68 metros (m) sistema de llenado de agua a palacio pala cio municipal por presión de agua

 Ilustración29. - Sistema de alimentación alimentación a tinac tinacoo a ppresión resión de caudal (fuente propia)

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3.3.1.3.- Datos de los puntos de consumo del palacio municipal para el cálculo del caudal

El palacio municipal está construido de 4 pisos de los cuales solo tomaremos las habitaciones con puntos de consumo de agua que son:    Primer piso tiene 8 oficinas con 9 servicios higiénicos, 12 lava manos y



urinarios,21 puntos de consumo de agua.   Segundo piso tiene 14 oficinas con 3 cuartos de sanitario 10 servicios



higiénicos, 15 lava manos y urinarios con 25 puntos de consumo de agua.   Tercer piso tiene 15oficinas con 3 cuartos de sanitario, 8 servicio



higiénicos,12 lava manos y urinarios con 20 puntos de consumo de agua.   Cuarto piso 4 oficinas, 2 cuartos de sanitario, 2 duchas uno cada cuarto



de sanitario, 3lava manos y urinario, con 7 puntos de consumo de agua  Tabla30.- cantidad total de puntos de consumo Cuarto de Servicios Ducha

sanitario

Lava mano Oficinas

higiénicos y urinario

Puntos de consumo de

agua

potable Primer

2

9

12

8

21

3

10

15

12

25

3

8

12

12

20

2

2

3

2

7

piso Segundo piso Tercer piso Cuarto

2

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piso

TOTAL, DE PUNTOS DE CONSUMO 73 DE AGUA POTABLE 

Los puntos de consumo de agua potable, se halla al multiplicar número de servicios higiénicos más las lavamanos, urinarios y la ducha que tiene cada nivel con su punto de consumo de agua en el palacio municipal y así obteniendo un resultado total de 62 puntos de consumo de agua. 3.3.1.4.-Identificación el tipo de edificación: edificación: oficinas 3.3.1.5.- Cuadro de accesorios del sistema de bombeo de agua del palacio municipal Los datos respecto a los accesorios de sistema de bombeo se obtuvieron de plano de instalación de bombeo de agua con sistema de directo Tabla 31 .-de accesorio de tubería de impulsión i mpulsión N° 

Diámetro-Ø Accesorios

Cantidad 

(mm) 

1 

Tubos de PVC

33 mm Ø

2 

Válvula de PVC

2

33 mm Ø

3 

Codos de 90°- PVC

1

33 mm Ø

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3.3.2.- Realizar el dimensionamiento y la selección de los elementos del sistema de bombeo

3.3.2.1 Caudal Requerido al palacio municipal 3.3.2.1.1.-Identificar Puntos de Consumo de agua en simultáneo:

se considera todo puntos de consumo de agua de cada nivel cada lavatorio, inodoro, ducha, lavadero, lavaplatos, etc. muestra la tabla [16] [16]   Tabla32.- cantidad total de puntos de consumo Cuarto de Servicios sanitario higiénicos

Lava mano y Oficinas urinario

Primer piso Segundo

2

9

12

8

Puntos de consumo de agua potable 21

3

10

15

12

25

piso Tercer piso Cuarto piso

3

8

12

12

20

2

2

3

2

7

Ducha

2

TOTAL, DE PUNTOS DE CONSUMO DE 73 AGUA POTABLE 

3.3.2.1.2-Identificamos el coeficiente de Consumo se considera según la tabla de consumo de agua por su tipo de edificio Tabla33.-de coeficiente de consumo [10.1]fuente hidromec SAC [tabla12]

En edificio donde se está desarrollando es oficina, la coeficiencia seria de = 0.32 

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3.3.2.1.3.-Calcular el Caudal Requerido al palacio municipal: caudal del equipo requerido será q = 73 x 0.32 = 23.26 galones por minuto (GPM) convertir: litros 1 galón = 3,78 litros  Remplazando

23.36 x 3.78 = 88.3 litros / minuto Al realizar el calculado se muestra que requiere un caudal de 88.3 litros/ minutos el palacio municipal 3.3.2.2.- dimensionar el sistema indirecto de suministro de agua potable datos a considerar en dimensionamiento de sistema indirecto del agua potable para el palacio municipal.  Datos:

3.3.2.2.1.- La cantidad de trabajadores En palacio municipal trabajan un promedio de 330 personas a diario como contratados a planilla, por locación, practicantes más la población que asiste a hacer algún tramite edificaci ón 3.3.2.2.2.-La norma I.S. 010 instalaciones en edificación Según la norma I.S. 010 de instalaciones sanitarias para edificaciones de artículo 6 sobre la dotación de agua, en inciso (D) indica que La dotación de agua para oficinas será de 20 litros por habitante por día.

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3.3.2.2.3.- cálculo de consumo diario de agua potable Para realizar el cálculo de consumo diario de agua en palacio municipal, se multiplicará 330 persona diaria por 20 litros diarios de dotación de agua según la norma I.S.010, y tomar en

cuenta la frecuencia de agua que llega al palacio (considerable poner 2dias) Datos: Cantidad de personas: 330 Dotación de agua en oficinas: 20 litros Frecuencia de agua: 2 días remplazando

330 * 20 *2 = 13200 litros diarios Al desarrollar se muestra que el consumo de agua diario promedio será de 13200 L/d 3.3.2.3. volumen de tanque elevado El volumen de tanque elevado o tinaco se considera 1/3 de consumo total de palacio municipal Donde 1/3 es multiplicado por 13200 litros consumo día VtE= 1/3 Remplazando VcD = 1/3 * 13200 L/d = 4400 L/d El tinaco almacenara 4400 litros, como en toma de datos sobre el tinaco se obtuvo que era de 5000 litros como se muestra en la tabla [15 ] 3.3.2.4.- volumen de tanque enterrado Para calcular la dimisión de almacenamiento de tanque subterráneo o cisterna de tendrá que considerar ¾ de consumo total de palacio municipal de 13200 litros días

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Donde Vc = ¾ Consumo total diario 13200 L/d VcD = ¾ * 13200 L/d VcD= 9900 L/d Al desarrollar el ejercicio que la cisterna almacenará 9900 litros y como se muestra en tabla [15] que la cisterna almacena es de 10225 litros 3.3.2.5.- cálculo de caudal Qb = VTE/T = volumen de tanque elevado / tiempo de bombeo Qb = 4400 litros/40minutos Qb =110 L/m Qb =110 L/m / 60sg Qb= 1.833 L*sg Conversión en metros cúbicos = 0.0018m3*sg 3.3.2.6.- ecuación de la continuidad La ecuación de la continuidad es un cálculo que sirve para saber el diámetro de tubería de impulsion Donde

 ∗     ∗ ∗ D: diámetro de tubería Qb : caudal de bombeo 0.0018m3 0 .0018m3 Pi: 3.1415 V: velocidad de succión de agua, la succión de trabajar tra bajar a 3 a 5 (m/s) 4: es la contante

Remplazando

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

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∗. √ ∗. ∗ =0.0276m

Covertir en pulgadas La conversión en milímetro de diámetro de tubería de succión seria seri a 0.027 = 33mm que pulgadas serias de 1” como se muestra en la tabla [ 33] Tabla33.- de diámetro de tubería de PVC [tabla:13]

3.3.2.7.-diámetro de tubería de succión el diámetro de tubería de succión se selecciona según la norma de hidráulica que tiene que ser la inmediata superior de la tubería de impulsión: al realizar el cálculo de diámetro de tubería de impulsión que es de 1” la inmediata superior seria de 1 ¼” como se muestra en la tabla [34]

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tabla34.-selección tabla34.-selecc ión de tubería de 1 1/4” de PVC [tabla:13]

3.3.2.8.- cálculo de perdidas en tubería en sistema de bombeo  Ejemplo:

Seleccionar una electrobomba para trabajar elevar un Caudal de 4.4 m3/hr a una alturade 19 metros, teniendo una altura de aspiración (succión) de 1.80 metros. La tubería de succión es de PVC 1 1/4” y la tubería de descarga tiene una longitud longitud de 19 metros y es ddee PVC 1” según la ilustración [26] 3.3.2.8.1.- perdidas de carga en la succión. 3.3.2.8.1.1.- Identificar el Coeficiente de fricción en tubo de PVC 1 1/4” con caudal de 4.4 m3/hr = Al identificar en la tabla [18] que la perdida de fricción en succión será 5.1 m por cada 100 m.

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Tabla 35.- tabla de coeficiencia de tubería de succión 1 1/4” [tabla:14]

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3.3.2.8.1.2 Longitud equivalente en metros de la tubería de succión Tablas 35.- perdidas de carga por fricción en accesorios (metros de tubería equivalente)  [tabla:15]

desarrollo

Tubo de Succión PVC 1 ¼”

1.8 m

Válvula de Pie 1 ¼”

15.5 m

Curva / Codo 90º 1 ¼”

2 m

válvula de retención 1 ¼”

7.4m

Longitud Equivalente

total

26.7 m

3.3.2.8.1.3.- Calcula la Perdida de Carga por Fricción en Succión =

.  ∗ 32.4 

1.36 

pág. 121

 

 

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3.3.2.8.2.-perdidas de carga en la descarga. 3.3.2.8.2.1.- identificar el Coeficiente de fricción en tubo PVC 1” con caudal de 4.4m3/hr = 16.1 m por cada 100 m. Tabla36.- tabla de coeficiencia de tubería de descarga 1” [tabla:14] [t abla:14]

3.3.2.8.2.2.-Longitud ngitud equivalente en metros de la tubería de descarga des carga 3.3.2.8.2.2.-Lo Tabla 37.- perdidas de carga por fricción fricción en accesorios (metros de tubería equivalente) equivalente) de

pág. 122

 

 

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descarga [tabla:15]

Desarrollo: Tubo de Descarga PVC 1”

19.m

Válvula retención 1”

5.8m

Curva / Codo 90º 1” cntad 2

3.0m

Longitud Equivalente

total

27.8 m

3.3.2.8.2.3.-Calcula la Perdida de Carga por Fricción en Descarga =

. ∗ 27 27.8.8 

 4.55  

 3.3.2.9.- Altura dinámica total  para calcular se considerará los datos calculados en ejercicios anteriores como: HS: altura de succión HD: altura de descarga PF: perdida por fricción

  Remplazando:

HS 1.8m

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HD = 19 m PF: (1.36+4.5) =5.86m Q: (4400/40 minutos) = 110Lt/m Desarrollando

.. .m  HDT= 26.16m Q= 110Lts/m= 1.83Lt/s

3.3.2.10.-Cálculo de la potencia requerida por la bomba Representa la potencia requerida por la bomba. Para calcular la potencia del motor se usará la ecuación del Cálculo de la potencia requerida, por lo tanto:

  ∗  HDT = altura dinámica total = 26.36m Qb = caudal = 110Lts/m =1.83L/s 75n es la eficiencia de bomba Eficiencia de la bomba

•

Bombas chicas ¾” a 2” de succión = 30 – 50%.

•

Bombas medianas 2” a 6” de succión = 50 – 75%.

•

Bombas grandes 6” o mayores = 75 – 80%.

Las bombas deben seleccionarse para trabajar contra una carga por lo menos igual a la  presión máxima en el tanque hidroneumático sustituyendo

 1.83∗26.36  1.429 429  45 75 ∗ 100 Sabiendo que 1.429HP en un motor seria de potencia 1.1kw 3.3.3.10.1.-Curvaa y datos para la sselección 3.3.3.10.1.-Curv elección de una electrobomba

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Para la selección de la bomba se tendrá que utilizar los cálculos realizados como: Datos

HDT= altura dinámica total Q= caudal de bombeo en Lt*minuto Remplazando

HDT= 26.36 m Q= 110Lts/minuto Con los datos obtenidos se utilizará la tabla [38] para identificar el tipo de bomba que va ser utilizado

Tabla 38-curva y datos de elección de electrobomba [tabla:16]

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Al identificar el tipo de bomba que va a ser utilizado en bombeo de agua al palacio municipal, como se muestra en la tabla [36] se procede a identificar la bomba centrífuga según la curva obtenida de tabla [36] es CPm650M tabla 37.-Cuadro de electrobomba de bajo caudal comercial[tabla:17]

selección de electrobomba CPm650M monofásica

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tabla38.- imagen de motobomba seleccionada [tbla:18]   Ficha Técnica de las características de la electrobomba monofásica de 1.5 Hp

FICHA TÉCNICA  TÉCNICA  Características Marca HP (Horse Power) Alcance máximo Alcance mínimo Caudal Velocidad de motor Tipo de conexión Diámetro de descarga succión Diámetro de Uso Capacidad Garantía Procedencia

Recomendaciones

Tipo Piso Categoría

Modelo CPM650, Cuerpo de hierro fundido, impulsor de latón con protector térmico incorporado, eje rotor montado en rodamientos y sello mecánico grafito cerámico, nivel de ruido medio - bajo. Pedrollo 1.5 56 m 18 m 160 L/min 3450RPM Monofásico 11"1/4" Para bombear agua limpia y líquidos no corrosivos. Aumenta la presión domiciliaria, acumulación de agua en estanques y riego de jardines. 56 m 2 años Italia Instalar en lugares cerrados o al menos debe protegerse de las inclemencias del clima, verifique que el voltaje de alimentación coincida con el de la máquina, no olvide adquirir: Unión PVC, válvula de pie, terminal de PVC y tubos de PVC para el armado de la bomba. Bombas Centrífugas Levanta 6 Pisos Bombas y Motobombas

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3.3.2.10.1.- cálculo de intensidad nominal de bomba de agua: tabla39.-Factores de potencia típico en la mediana industria[tbla:19]

Formula:

 Remplazando



 

∗ 1.12  6.6.36   220∗0,80 36   

3.3.2.10.2.-Calculamos el factor de potencia de la electrobomba tomando dato de la placa de características, según electrobomba la potencia máxima es de 1100W.

1100 0.8    220∗6.36 Factor de potencia de la electrobomba es de 0.8 calculado con la corriente nominal de 6.36. Amp a plena carga, 3.3.2.10.3.-Rendimiento 3.3.2.10.3.-Rendimiento (n) Para hallar el rendimiento se utilizará la siguiente formula de eficiencia o rendimiento de un motor monofásico AC:

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∗746     ∗∗ Donde •

Hp: Potencia de la lectrobomba

•

V: Red monofasica

•

I: Corrientes nominal del motor (electrobomba)

•

Cosφ: Factor de potencia

 Reemplazando

1.5∗746   (220) 220) ∗6.36∗0.8 0.99 

El rendimiento de la electrobomba es de 0.99

3.3.3.- Realizar el dimensionamiento y seleccionar los dispositivos requeridos para el tablero de control como: Interruptor termomagnético, guardamotor, contactor, conductor eléctrico, lámparas de señalización.

3.3.3.1.-Dimensionamiento del contactor Tenemos la siguiente fórmula para calcular la corriente de diseño para el contactor. Fórmula:

     Dónde:   Id= corriente de diseño



  In = corriente nominal.



  Fs = Factor de servicio (1,15)



Calculamos la corriente de diseños con la siguiente fórmula:

    

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  1.15  6.36 6.36   7.31 7.31   Donde (Id) corriente del diseño del motor

  

Por lo tanto: Por lo tanto, la corriente nominal de empleo (Ie) ≥ 7.31 Amp 3.3.3.1.1.-Seleccionar el contactor según el cálculo realizado Se selecciona el contactor según su gama de carga que presenta Tabla40.1.- selección de contactor de tabla de gama (tabla:05)

Con los cálculos realizados se selecciona con la siguiente Tabla de contactores Schneider el contactor de categoría AC-3 (motores de tipo de jaula de ardilla. ardill a. Arranque y apagado) según la  Norma IEC 947 – 4 -1. Tabla40.2.-selección Tabla40.2.-se lección de contactor de categoría AC-3 (tabla :02)

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contactores tripolares para comando de motores y circuitos de distribución (Aptos para coordinación Tipo 2) Tabla 40.3- de selección de contactores Schneider [29 ]

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 Ilustración45: contactor contactor LC1D09 MA MARCA RCA Schneider (fuente 46)

3.3.3.2.-Dimensionamiento del conductor Alimentador 3.3.3.2.1.-Cálculo y selección del conductor Según la norma de CNE 160-106 Conductores, Motores Individuales (1) Los conductores de un circuito derivado que alimenta a un motor utilizado con un régimen de servicio continuo, debe tener una capacidad de conducción no menor que el 125% de la corriente nominal a plena carga del motor. Tenemos la siguiente fórmula para calcular la l a corriente de diseño para el conductor. Fórmula de corriente de diseño:

    . .  Dónde:   In: Corriente nominal del motor



  1.25 es un factor de sobrecarga para máquinas eléctricas y conductores según CNE



sección 160-306 Reemplazamos datos con formula la corriente de diseño:

    . .    . .   . . 

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  .  Se seleccionará con la siguiente tabla de datos técnicos INDECO el tipo de conductor a utilizar, y el conductor a seleccionar debe ser de una intensidad (Iz) mayor a la corriente de diseño (Id=IB).

    . .   Tabla41.- datos técnicos de cables INDECO[tbla:24]

Se selecciona el conductor de calibre 2.5 mm2 con una corriente de ducto = 24ª Características: Tabla25.- de características de conductor INDECO

Marca Material del conductor Aislamiento

FREETOX NH-80 2.5 mm2 INDECO Cobre Temple Blando Compuesto Termoplástico Halógenos

Libre

de

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Sección del conductor Capacidad de corriente en ducto a 30ºC Capacidad de corriente en aire a 30ºC Libre de plomo

2,5mm² 24A 30A Si

 Ilustración 46: Cable eléctrico de 2.5 mm2 marca IIndeco ndeco  Nota: Según el CNE La Norma de CNE CNE 030-002 Sección Sección Mínima de Conducto Conductores: res:

Todos los conductores deben ser de cobre y no pueden tener una sección menor que 2,5 mm2  para los circuitos ci rcuitos derivados de fuerza y alumbrado y 1,5 mm2 para los circuitos ci rcuitos de control de alumbrado. La Norma Norma de CNE 030 030-036 -036 Color de los Conductores

Circuitos monofásicos en corriente alterna o continua (2 conductores): - 1 conductor negro y 1 conductor rojo; o - 1 conductor negro y 1 blanco (o gris natural o blanco con franjas coloreadas, en caso de requerirse conductores identificados 3.3.3.2.2.-Cálculo de caída de tensión Para realizar la prueba de caída de tensión en el conductor seleccionado se aplica la siguiente norma 050-102 del Código nacional de electricidad: CNE-050-102 Caída de Tensión (1) Los conductores de los alimentadores deben ser dimensionados para que: (a) La caída de tensión no sea mayor del 2,5%; y

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(b) La caída de tensión total máxima en el alimentador y los circuitos derivados hasta hast a la salida o punto de utilización más alejado, no exceda del 4%. (2) Los conductores de los circuitos derivados deben ser dimensionados para que: (a) La caída de tensión no sea mayor del 2,5%; y (b) La caída de tensión total máxima en el alimentador y los circuitos derivados hasta hast a la salido o punto de utilización más alejado, no exceda del 4%.

Para realizar la prueba de caída de tensión se utiliza la siguiente formula

△  %       ×  × Dónde: K= factor constante de suministro monofásico= 2 Suministro trifásico = √3

= Resistividad del cobre 0.0175 Ω*m = longitud (m). = Corriente de diseño. (Id) = Factor de potencia.

 = Sección del conductor (mm2). △%= Porcentaje de caída de tensión.

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 Ilustración 47: esquema esquema de guía para el cac caculo ulo de caída de tensión ( iltrcn:33)

Datos para determinar la caída de tensión  

Corriente de diseño del conductor (Id) = 7.97 A

 

Constante monofásica k = 2

 

Longitud (L) = 2 m (desde el tablero de control al Motor).

 

Cos φ = 0.8

 

Sección del conductor o calibre (S)= 2.5 mm2

 Ilustracion48: mediadas mediadas de cableado cableado (fuente prop propia) ia)

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

△%    ×   × 

Reemplazamos datos:

.   . . . . ×   . %  △  %   . ×. Por lo tanto:

△%.%