Problema 2

El esquema de la figura, pertenece a un taller de carpintería, con una potencia instalada según previsión de cargas de 37.330,60 W a cos fi  = 0,8. La red de distribución es desconocida, pero ENDESA nos indica que en el punto de acometida hay una  Ipcci de 15 KA. La acometida, está ejecutada en aluminio, mediante conductores unipolares XLPE-1KV, mientras que la instalación interior lo está en cobre con conductores unipolares de polietileno reticulado y 750 V de tensión de aislamiento, salvo la línea general de alimentación que es XLPE-1KV-Cu. Las longitudes y secciones de los distintos tramos, calculadas a efectos de caídas de tensión e intensidad máxima admisible, son las indicadas en la figura. El cuadro de protección, pertenece a los servicios generales, con idéntica potencia que la acometida, CGP y CC. (37.330,60  W a cos  fi = 0,8)
Se pide:
a) Valor de la resistencia y la reactancia ficticias de la red desconocida, en la arqueta o punto de acometida.
b) Calcular el fusible de la CGP
c) Hallar el fusible de la derivación individual para los servicios generales.
d) Hallar la protección magnetotérmica para el equipo de aire acondicionado, que demanda 4.500 W a cos fi = 0,80, y se alimenta del cuadro de los servicios generales con una línea monofásica de 20 m de longitud y 4 mm2 de sección.


Solución:

a)    Resistencia y reactancia en la arqueta (punto de enganche a la red).


La calcularemos con los seis pasos siguientes:

1º) Cálculo de Ru (mohm /m), resistencia unitaria  de 1 m de conductor:

 
2º) Cálculo de Xu (mohm/m), reactancia unitaria de 1 m de conductor:
 
3º) Cálculo de Zu (mohm /m), pasando de binómica a polar: 

4º) Cálculo de Zt (mohm/m) del conductor imaginario, partiendo de que Ipcci  = 15 KA.

5º) Cálculo de la longitud del circuito imaginario:


6º) Cálculo de la resistencia y reactancia del conductor desconocido: Se multiplica las unitarias por la longitud total hallada en el punto anterior: Equivale a haber sumado el trafo y la red desconocida.

b)    Elección del fusible NH de la CGP.

1ª Condición de elección de la IN del fusible:

Imáxadms (XLPE-Cu16 mm2-s/UNE 20460: 52-B2 Ref5-- MétodoB --52B1/B-- 52C4colB)= 80  A.

La intensidad nominal del fusible es igual que la máxima admisible que soporta el conductor. Cumple la condición.

2ª  Condición de protección frente a sobrecargas:

Imáxadms (XLPE-Cu16 mm2-s/UNE 20460: 52-B2 Ref5-- MétodoB --52B1/B-- 52C4colB)= 80  A.
No es
válido el conductor para ser protegido por el fusible NH de 80 A, curva gG de Crady. Probamos con 25 mm2

Imáxadms (
XLPE-Cu25 mm2-s/UNE 20460: 52-B2 Ref5-- MétodoB --52B1/B-- 52C4colB) = 106 A

Luego vale 3x25/16 mm2.

3ª Condición de elección del poder de corte:


Obtención de "Zi = 16,22 mohm " : Calculamos la resistencia y reactancia de la acometida:


Calculamos la impedancia "i" de la CGP sumando el tramo desconocido con la acometida, hallando su resistencia y reactancia. Luego la pasamos a polar:

Solución : Elijo fusible de cuchilla de IN = 80 A, NH, curva gG de Crady, con poder de corte de  100 KA   >11,34 KA y del tamaño apropiado a la CGP.


4ª Condición de protección frente a cortocircuitos I:

El fusible de 80 A, tiene una intensidad de fusión en 5 s de 460 A.


Luego el fusible funde a los 5 s con una intensidad de 460 A, mientras el conductor es capaz de soportar 1,598,79 A en dicho tiempo. Luego se cumple.

5ª Condición de protección frente a cortocircuitos II:




Con esta condición aseguramos que una corriente pequeña de cortocircuito, no sea confundida por el fusible como una sobrecarga, y por tanto si el fusible  ve la Ipccf mayor que la IF5, entonces fundirá en menos de 5 segundos, que es el tiempo máximo que puede durar un cortocircuito.

6ª Condición de protección frente a cortocircuitos III:


Vemos que el conductor aguanta la Ipccf un tiempo de 0,63 s, mientras que el fusible con dicho cortocircuito fundiría en 0,05 s, por lo que la protección es válida.   

Nota: Si hubiese resultado que el tiempo que aguante el conductor la Ipcf fuese menor que el de fusión del fusible, la solución es aumentar la sección de la línea repartidora, y recalcular de nuevo las condiciones quinta y sexta.

c)    Cálculo del fusible de protección de la derivación individual para servicios generales.

1ª Condición de elección de la IN del fusible

Imáxadms 25 mm2 (s/ITC-BT-19p.4 tabla 1, método B, Cu 3xXLPE) = 106 A

La intensidad de cálculo es menor que la nominal del fusible, y esta a su vez, menor que la máxima admisible que soporta el conductor de 25 mm2. Cumple la condición.


2ª  Condición de protección frente a sobrecargas:

Es válido el conductor  de 25 mm2 para ser protegido por el fusible.


3ª Condición de elección del poder de corte:



Solución : Elijo fusibles cilíndricos de IN = 80 A, Dyfus-Zr, curva gG de Crady, con poder de corte de  50 KA   9,02 KA.

4ª Condición de protección frente a cortocircuitos I:


Luego el fusible funde a los 5 s con una intensidad de 460 A, mientras el conductor es capaz de soportar 1.598,79 A en dicho tiempo. Luego se cumple.

5ª Condición de protección frente a cortocircuitos II:


Nota: El fusible de 80 A, tiene una intensidad de fusión en 5 s de 460 A.


Con esta condición aseguramos que una corriente pequeña de cortocircuito, no sea confundida por el fusible como una sobrecarga, y por tanto si el fusible  ve la Ipccf mayor que la IF5, entonces fundirá en menos de 5 segundos, que es el tiempo máximo que puede durar un cortocircuito.

6ª Condición de protección frente a cortocircuitos III:

Vemos que el conductor aguanta la Ipccf un tiempo de 1,45 s, mientras que el fusible con dicha intensidad de cortocircuito fundiría en 0,12 s por lo que la protección es válida.   

Nota: Si hubiese resultado que el tiempo que aguante el conductor la Ipccf fuese menor que el de fusión del fusible, la solución es aumentar la sección de la línea repartidora, y recalcular de nuevo las condiciones quinta y sexta.

d)    Protección magnetotérmica para el equipo de aire acondicionado.

1ª Condición de elección de la IN del magnetotérmico:


La sección de 2x4 mm cumple esta condición.

2ª  Condición de protección frente a sobrecargas

No hay sobrecargas, por ser línea a receptor exclusivo. De todas formas si la calculásemos, se haría así:

If = Cdt x IN     1,45 x Imáxadms

If = 1,45 x 25 = 36,25 A     Imáxadms = 1,45 x 38 = 55,10 A

Sin operar, se cumple la condición, pues 1,45 se simplifica y 25 es menor que 38.
  • Cdt = 1,45 para los magnetotérmicos homologados por la norma EN 60898 (uso en viviendas y locales de pública concurrencia). Para otras normativas, consultar las especificaciones técnicas del producto.

3ª Condición de elección del poder de corte:



Solución : Elijo un magnetotérmico bipolar con poder de corte de 6 KA, superior a los 5,94 KA

4ª Condición de protección frente a cortocircuitos I: 



  • En principio, valen todas las curvas, pero la "C" suele recomendarse para motores no demasiado grandes, o cargas inductivas en general.
Con esta condición aseguramos que una corriente pequeña de cortocircuito, no sea confundida por el magnetotérmico como una sobrecarga. Si el magnetotérmico la ve mayor que la IMAG, entonces abrirá entre 0,05 y 0,1 segundos, que es el tiempo que tarda en disparar el relé magnético,  y por lo tanto, el máximo que durará un cortocircuito.

Veamos la intensidad de arranque:

Como el motor del compresor del equipo de aire acondicionado está entre 1,5 y 5 Kw, se calculará por la expresión:




Valen las curvas C y D respecto a la intensidad de arranque, que al estar por debajo de la Im1, no provocarán disparos intempestivos del relé magnético del magnetotérmico. Por recomendación de los fabricantes pondremos la C.

5ª Condición de protección frente a cortocircuitos II:




Alfonso-Carlos Domínguez-Palacios Gómez
Profesor del IES Atenea Mairena del Aljarafe (Sevilla)
Especialidad: Sistemas Electrotécnicos y Automáticos
Estos apuntes están dirigidos a los módulos de TPIEMBT y DIED del CFGS de Instalaciones Electrotécnicas.

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