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5/21/2018 quispe_rs.pdf

1/183

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

APLICACIN DE LA EFICIENCIA ENERGTICA A LAIMPLEMENTACIN DE UNA PLANTA DE ALIMENTOS

BALANCEADOS

TESIS

PARA OPTAR POR EL TTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTADO PORMIRIAM SINFOROSA QUISPE RAMOS

PROMOCIN

2001 - I

LIMA-PER

2009


2/183

SUMARIO

El estudio presenta la aplicacin de las Herramientas de la Eficiencia Energtica en

la Implementacin de una Planta de Alimentos Balanceados as como el anlisis de

costos y rentabilidad del proyecto. Se expone la experiencia obtenida durante la

implementacin y equipamiento de la planta de alimentos balanceados Chancay;

teniendo en cuenta que pases con mayor desarrollo al nuestro han experimentado

situaciones de mayor demanda y menor oferta de energa elctrica, y stos vienen

empleando distintos mtodos y programas para atenuar el problema, entre ellos los

conocimientos de Nuevas Tecnologas en la implementacin y operacin de plantas

industriales.

Teniendo a consideracin la aplicacin de la eficiencia energtica desde la

concepcin del proyecto; se demuestra los ahorros y beneficios logrados con su

aplicacin; entre ellos se destaca ahorros y beneficios por gestin tarifaria de la energa

elctrica, administracin de la demanda, correccin de factor de potencia, implementacin

de iluminacin eficiente, empleo de motores eficientes, uso de variadores de velocidad,

implementacin del sistema de automatizacin en la produccin, monitoreo y control

centralizado de indicadores, y ahorros por control automtico de la mxima demanda.


3/183

NDICE

PRLOGO 1

CAPTULO I

INTRODUCCIN 2

1.1 Generalidades 2

1.2 Objetivo 2

1.3 Marco Legal 2

1.4 Antecedentes 3

1.5 Formulacin del Problema 3

1.6 Preguntas de Investigacin 4

1.7 Hiptesis 4

1.8 Metodologa de Estudio 4

1.8.1 Planeamiento Preliminar 4

1.8.2 Diseo de Investigacin 4

1.8.3 Implementacin 5

1.8.4 Fuentes de Informacin 6

1.9 Alcances del Estudio 6

1.10 Justificacin del Estudio 7

CAPTULO II

CAMPO TERICO 8

2.1 Gestin de la Eficiencia Energtica 8

2.2 Alcances de la Gestin de Eficiencia Energtica 9

2.3 Herramientas de La Eficiencia Energtica 10

2.3.1 Administracin de la demanda por el lado del usuario DSM: 10

2.3.2 Monitoreo y Fijacin de Indicadores M&T 12

2.3.3 Medidas de Conservacin de la Energa 14

CAPTULO III

DESARROLLO E IMPLEMENTACIN DEL PROYECTO 22

3.1 Caractersticas Generales del Proyecto 22

3.1.1 Ubicacin y Caractersticas 22

3.1.2 Consideraciones Generales 22


4/183

vii

3.2 Caractersticas Tcnicas 22

3.2.1 Diseo de Ingeniera del Proyecto en Media Tensin 22

3.2.2 Diseo de Ingeniera del Proyecto en Baja Tensin 39

3.2.3 Diseo de Ingeniera del Proyecto de Automatizacin 48

3.3 Caractersticas de Operacin y Produccin 57

3.3.1 Caractersticas de Operacin 57

3.3.2 Capacidad Instalada por rea de Proceso 58

3.3.3 Estimado de Produccin de la Planta de Alimentos 59

3.4 Caractersticas Comerciales 60

3.4.1 Estimado en Costos de Produccin y Operacin 60

3.4.2 Situacin Actual del Sector Industrial - Alimentos Balanceados 64

3.4.3 Problemtica del Sector 65

3.4.4 Perspectivas del Sector 65

CAPTULO IV

APORTES Y ANLISIS DE RENTABILIDAD - COSTOS Y BENEFICIOS 66

4.1 Gestin Tarifaria de Energa Elctrica 67

4.1.1 Rentabilidad por Gestin Tarifaria de Energa Elctrica 67

4.2 Administracin de la Demanda por el lado del Usuario - DSM 71

4.2.1 Rentabilidad por Administracin de la Demanda - DSM 71

4.3 Monitoreo y Control de Indicadores 78

4.3.1 Rentabilidad por Monitoreo y Control Automtico de la Mxima Demanda 81

4.3.2 Rentabilidad por Monitoreo y Control Automtico del Factor de Potencia 84

4.4 Implementacin del Sistema de Automatizacin en la Produccin 92

4.4.1 Rentabilidad por Implementacin del Proceso Automtico en la Produccin 92

4.4.2 Rentabilidad por Monitoreo y Control Centralizado de Indicadores de Produccin 94

4.5 Empleo de Tecnologas Eficientes 100

4.5.1 Rentabilidad por empleo de Motores de Alta Eficiencia 100

4.5.2 Rentabilidad por uso de Variadores de Velocidad 109

4.5.3 Rentabilidad por Uso de Iluminacin Eficiente 116

4.6 Anlisis de Rentabilidad por Implementacin de las Herramientas de EficienciaEnergtica 121

CAPTULO V

RESULTADOS, CONSIDERACIONES Y FUTURA INVESTIGACIN 124

5.1 Resultados, Conclusiones e Implicancias 124

5.2 Recomendaciones 126

5.3

Aporte Personal 126

5.4

Contribucin del Estudio y Consideraciones Finales 126


5/183

viii

5.5

Limitaciones del Estudio 128

5.6 Futura Investigacin 128

CONCLUSIONES 130

ANEXOS 132

BIBLIOGRAFA 175


6/183

1

PRLOGO

En vista de la problemtica existente, del inicio de la escasez de combustibles

fsiles, el problema medioambiental a nivel mundial, y al crecimiento econmico de

nuestro pas, nace la necesidad de implementar Programas de Eficiencia Energtica

aplicado al sector industrial, ya que este sector en los ltimos aos ha experimentado un

notable desarrollo.

Las empresas industriales no renovaron sus instalaciones productivas, y visto el

reciente desarrollo econmico de nuestro pas, con el consiguiente incremento de

demanda de energa y al mismo tiempo incremento de la productividad de las empresas,

stas han incrementando prdidas de energa en sus instalaciones.

El problema radica en la carencia o limitacin del conocimiento de las herramientas

de la Eficiencia Energtica y en consecuencia la falta o no correcta aplicacin de las

mismas, as mismo el no uso de las Nuevas Tecnologas diseadas para optimizar la

operacin de las plantas industriales.La Tesis a desarrollar est orientada a demostrar los ahorros y beneficios logrados

a travs de la aplicacin de las Herramientas de la Eficiencia Energtica y Empleo de

Nuevas Tecnologas en la Implementacin de una Planta de Alimentos balanceados.


7/183

2

CAPTULO I

INTRODUCCIN

1.1 Generalidades

Usar eficientemente la energa significa no emplearla en actividades innecesarias y

conseguir ms resultados con menos recursos, lo cual se traduce en menores costos de

produccin, ms productos con menos desperdicios y menores consumos de energa. La

evaluacin de nuestro nivel de Eficiencia Energtica es a travs del establecimiento de

indicadores que podamos controlar y comparar.

Desarrollar tecnologas y sistemas de vida y trabajo que ahorren energa es lo ms

importante para lograr un autntico desarrollo, que se pueda llamar sostenible.

En los pases desarrollados, el nivel de Eficiencia Energtica ha ido mejorando en los

ltimos aos; las industrias fabrican sus productos empleando menos energa; los

aviones y los coches consumen menos combustible por kilmetro recorrido y se gasta

menos combustible en la calefaccin de las casas.

En cambio en los pases en desarrollo, aunque el consumo de energa por persona es

mucho menor que en los desarrollados, la eficiencia en el uso de energa no mejora.

Sucede esto, entre otros motivos, porque muchas veces las tecnologas que implantan

son anticuadas, y por falta de herramientas que hagan eficiente el uso de la energa.

1.2 Objetivo

La Tesis a desarrollar est orientada a demostrar los ahorros y beneficios logrados a

travs de la aplicacin de las Herramientas de la Eficiencia Energtica y Empleo deNuevas Tecnologas en la Implementacin de una Planta Industrial.

1.3 Marco Legal

Ley de Concesiones Elctricas.- Ley marco que norma las actividades relacionadas

con la generacin, transmisin, distribucin y comercializacin de la energa elctrica [1],

creada mediante Decreto Ley N 25844, cuya aplicacin se circunscribe al mbito de las

reas de concesin de las empresas concesionarias [2].

Ley de Promocin del Uso Eficiente de la Energa.- Ley N 27345, que declara de

inters nacional la promocin del Uso Eficiente de la Energa (UEE) para asegurar el


8/183

3

suministro de energa, proteger al consumidor, fomentar la competitividad de la economa

nacional y reducir el impacto ambiental negativo del uso y consumo de los energticos.

Decreto Supremo N053-2007 EM: Reglamento de la Ley de Promocin del Uso

Eficiente de la Energa del 22-10 -20073.Objetivos: a) Promover la creacin de una cultura orientada al empleo racional de los

recursos energticos para impulsar el desarrollo sostenible del pas buscando un

equilibrio entre la conservacin del medio ambiente y el desarrollo econmico; b)

Promover la mayor transparencia del mercado de la energa, mediante el diagnstico

permanente de la problemtica de la eficiencia energtica y de la formulacin y ejecucin

de programas, divulgando los procesos, tecnologas y sistemas informativos compatibles

con el UEE; c) Disear, auspiciar, coordinar y ejecutar programas y proyectos de

cooperacin internacional para el desarrollo del UEE; d) La elaboracin y ejecucin de

planes y programas referenciales de eficiencia energtica; e) Promover la constitucin de

empresas de servicios energticos (EMSES), as como la asistencia tcnica a

instituciones pblicas y privadas, y la concertacin con organizaciones de consumidores y

entidades empresariales; f) Coordinar con los dems sectores y las entidades pblicas y

privadas el desarrollo de polticas de uso eficiente de la energa; y g) Promover el

consumo eficiente de energticos en zonas aisladas y remotas [3].

Cdigo Nacional de Electricidad.- El Cdigo Nacional de Electricidad (CNE), da las

pautas y exigencias que deben tomarse en cuenta durante el diseo, instalacin,

operacin y mantenimiento de las instalaciones elctricas, de telecomunicaciones y

equipos asociados, salvaguardando los derechos y la seguridad de las personas y de la

propiedad pblica y privada [1], [2].

1.4 Antecedentes

Los antecedentes del estudio estn dados por el inicio de la escasez de combustibles

fsiles, el problema medioambiental a nivel mundial, que conjuntamente con el

crecimiento econmico de nuestro pas, hace necesario implementar Programas deEficiencia Energtica aplicado al sector industrial, ya que este sector en los ltimos aos

ha experimentado un notable desarrollo.

1.5 Formulacin del Problema

Las empresas industriales no renovaron sus instalaciones productivas, y visto el

reciente desarrollo econmico de nuestro pas, con el consiguiente incremento de la

productividad de las empresas, stas han incrementando prdidas de energa en sus

instalaciones.

El no conocimiento de las herramientas de la Eficiencia Energtica y su no aplicacinas mismo el no uso de las Nuevas Tecnologas que optimizan procesos industriales.


9/183

4

1.6 Preguntas de Investigacin

Para el desarrollo del estudio de aplicacin de las Herramientas de Eficiencia

Energtica y empleo de Nuevas Tecnologas, tenemos las siguientes preguntas de

investigacin:1. Cules son las mejoras identificadas en el sistema de Media Tensin?

2. Cules son las mejoras identificadas en el sistema de Baja Tensin?

3. Cules son las mejoras identificadas en el sistema de Automatizacin?

4. De qu orden son los ahorros logrados, y qu nivel de rentabilidad representa el

proyecto?

1.7 Hiptesis

La aplicacin de las Herramientas de la Eficiencia Energtica y Empleo de Nuevas

Tecnologas en la Implementacin de una Planta de Alimentos Balanceados, desde la

concepcin del proyecto, representa un gran ahorro energtico y un proyecto altamente

rentable.

1.8 Metodologa de Estudio

La metodologa seguida para el desarrollo del estudio es basada en mtodos de

investigacin desarrollada por Hernndez S, R (1991) [4] y Kumar, Aaker (2007) [5].

La estrategia de Investigacin usada consiste en tres pasos principales, ver fig. 1.1

Metodologa del Estudio.

1.8.1 Planeamiento Preliminar

El propsito de esta investigacin es como se dijo anteriormente, demostrar la

viabilidad del proyecto, demostrar la alta rentabilidad de la aplicacin de las Herramientas

de la Eficiencia Energtica, en la Implementacin de una planta de alimentos, desde la

concepcin del proyecto.

La etapa de planeamiento preliminar consiste en sistemas de planeamiento e

informacin, en esta etapa se determina y establece el propsito de investigacin:

planteamiento del problema, objetivo de investigacin, el proceso de establecimiento de

la hiptesis.

1.8.2 Diseo de Investigacin

La investigacin es de tipo mixto: documental y de campo, La investigacin

documental es utilizada cuando uno busca dentro de la naturaleza general de un

problema, las posibles opciones o alternativas y variables relevantes que necesitan ser

consideradas (Kumar, Aaker 2007). [5]. Lo que es complementada con la investigacin de

campo consistente en mediciones de los parmetros y/o variables necesarias para eldesarrollo del estudio.


10/183

5

El enfoque sobre las preguntas de investigacin es justificable por conducir una

investigacin documental y de campo; la cual se enfoca en la aplicacin de conocimientos

respecto a Herramientas de Eficiencia Energtica en el sector industrial.

Mtodo de Investigacin

Sistema de Planeamiento Sistema de Informacin

Propsito de Investigacin

(Planteamiento del Problema)

Objetivo de Investigacin

Desarrollo de la Hiptesis

Investigacin Exploratoria

(Datos Secundarios)

Mediciones

(Datos Primarios)

Conclusiones y Recomendaciones

Tcticas de Investigacin

Anlisis de Datos

Coleccin de Datos

DiseodeInvestigacin

P

laneamientoPreliminar

Implementacin

Fig. 1.1 Metodologa del Estudio. [4], [5]

1.8.3 Implementacin

Esta etapa consiste en la coleccin de datos, procesamiento y anlisis de los datos,

y finalmente las conclusiones y recomendacin basados en los anlisis y resultados. Lo

cual contribuir a lograr el objetivo del presente estudio.

Los hallazgos proveern la informacin para la toma de decisiones e

implementacin. La medida final del valor de un proyecto de investigacin es si o no los

hallazgos son implementados exitosamente.Todos los resultados sern presentados en los siguientes captulos.


11/183

6

1.8.4 Fuentes de Informacin

Las Fuentes de informacin son generalmente categorizadas como datos primarios

y datos secundarios. En este estudio se har uso de ambos datos primarios y

secundarios.De acuerdo con Hernndez (1991) [4]; las fuentes primarias no existen hasta que

son colectados por cuenta del investigador (Experimentos, Entrevistas, Encuestas,

Mediciones, entre otras). En el estudio los datos primarios estn conformados por

mediciones de diversos parmetros o variables, como son: energa (kW), velocidad (rpm),

tensin (V), corriente (A), entre otros parmetros elctricos, as como volumen (m3),

tiempo (s), peso (kg), nivel (m), temperatura (K), entre otros necesarios para el desarrollo

del estudio.

Los datos secundarios, aquellos que no son producidos para el mismo propsito

que es el de este estudio, consisten en informacin de fuentes impresas, as como

fuentes de internet, usadas ambas en previo al diseo del estudio y es relacionada con el

rea de inters para la presente investigacin.

Los datos secundarios provienen de fuentes de organismos gubernamentales

(MEM, OSINERG, SUNAT, ADEX, entre otros); estadsticas de instituciones referentes al

tema de alimento balanceado, estudios relacionados con Eficiencia Energtica

desarrollados previamente, previo estudio del diseo bsico de ingeniera de la planta de

alimentos, catlogos de fabricantes de equipos elctricos, catlogos de fabricantes de

equipos de instrumentacin, pginas web referentes a las fuentes ya descritas.

De la misma manera se tiene en cuenta la Normatividad para el diseo e

implementacin y desarrollo del proyecto; estas normas provienen de fuentes como CNE-

MEM, OSINERG, entre otros.

La informacin obtenida de estas fuentes ha sido examinada cuidadosamente a fin

de asegurar que stas realmente satisfagan las necesidades particulares de la

investigacin.1.9 Alcances del Estudio

La investigacin est basada en el anlisis de la literatura correspondiente a

Herramientas de Eficiencia Energtica (que vendra a ser la obtencin y el anlisis de

datos secundarios) seguido por las mediciones de parmetros, as como la evaluacin y

anlisis de los indicadores energticos e indicadores de produccin (que vendra a ser la

obtencin y el anlisis de los datos primarios), posteriormente el anlisis de indicadores

de rentabilidad y determinar la viabilidad del proyecto. Se presenta la aplicacin de la

eficiencia energtica desde la concepcin del proyecto; demostrando los ahorros y

beneficios logrados con su aplicacin; entre ellos se destaca ahorros y beneficios por


12/183

7

gestin tarifaria de la energa elctrica, por correccin de factor de potencia, por

implementacin de motores eficientes, por uso de iluminacin eficiente, por empleo de

variadores de velocidad, por implementacin del sistema de automatizacin en la

produccin, por monitoreo y control centralizado de indicadores, y ahorros por controlautomtico de la mxima demanda. Finalmente se evala la rentabilidad del proyecto

considerando todas las mejoras como un proyecto integral.

1.10 Justificacin del Estudio

El estudio servir como gua para futuras aplicaciones de programas de eficiencia

energtica en el sector industrial, as como documento gua para futuros estudios de

investigacin en eficiencia energtica.


13/183

8

CAPTULO II

CAMPO TERICO

2.1 Gestin de la Eficiencia Energtica

La Eficiencia Energtica, es una combinacin de medidas tcnicas, de organizacin y

de comportamiento, es una herramienta tecnolgica orientada a lograr y mantener

resultados en relacin a:

Identificar y definir reas prioritarias de consumo

Monitorear en forma permanente las variaciones y desviaciones de los consumos

especficos con respecto al valor prefijado (target) o valor estndar.

Implementar acciones correctivas en caso que se compruebe que las variaciones

estn alejadas de los valores objetivo

Mejorar los consumos especficos (kWh/ unidad de produccin, m3 / unidad de

produccin) Mejorar la calidad de los productos y/o servicios

Mejorar la productividad y competitividad de la empresa

Optimizar el consumo de los recursos energticos

Reducir el impacto ambiental (emisiones gaseosas, vertidos lquidos, desechos

slidos, etc.).

Respecto a la reduccin del impacto ambiental:

La concentracin de la poblacin en grandes ncleos urbanos y el crecimiento

industrial conlleva a un mayor consumo energtico, el cual se alcanza, generalmente, concombustibles fsiles; la combustin de estos combustibles genera gran cantidad de

contaminantes, entre ellas las emisiones gaseosas.

Los principales gases de combustin son el dixido de carbono (CO2), el oxgeno (O2)

y el nitrgeno (N2), adicionalmente se forma monxido de carbono (CO) debido a

deficiencias de oxgeno, as como especies qumicas de azufre (SOx), por la presencia de

azufre en el combustible, por ejemplo dixidos de azufre (SO2), y las especies qumicas

nitrosos y ntricos (NOx), a partir de la reaccin del nitrgeno atmosfrico con el oxgeno a

altas temperaturas.


14/183

9

Otros contaminantes son emisiones de amonaco (NH3), Nieblas de sulfrico (H2SO4+

SO3), Partculas suspendidas totales (PST), entre otros.

Con la Gestin de la Eficiencia energtica se reducen los impactos producidos por los

contaminantes al reducir el consumo de energa.

2.2 Alcances de la Gestin de Eficiencia Energtica

Los Programas de Eficiencia Energtica y todas sus herramientas tecnolgicas;

constituyen el camino ms corto y seguro para realizar las inversiones y para que las

empresas mejoren la calidad de los productos y/o servicios; as como su competitividad

tanto nacional como internacional.

Con la implementacin de programas de eficiencia energtica no slo se logran

beneficios econmicos, tambin se contribuye a reducir el impacto ambiental, es decir,

menor consumo de energa a iguales condiciones de operacin de la industria.

La disminucin del consumo de electricidad y de combustibles fsiles, conlleva a la

reduccin de emisiones de Gases de Efecto Invernadero (GEI), adems existir

reduccin de prdidas de energa y la optimizacin de la potencia instalada del sistema

elctrico.

Con los PROGRAMAS DE EFICIENCIA ENERGTICA EN LOS SECTORES

INDUSTRIAL Y COMERCIAL, se logran adems:

Fomentar la adopcin de prcticas de produccin ms limpia en el sector productivo. Fomentar un mercado de gestin sostenible de energa.

Fomentar inversiones en gestin de energa.

Fomentar la transferencia de tecnologa.

Principales estudios desarrollados como aplicacin de la Eficiencia Energtica:

Estudios e implementacin de Programas de Eficiencia Energtica y Medio Ambiente

Estudios de calidad de energa, Armnicas, problemas y soluciones P&Q

Estudios y proyectos de administracin y control de la mxima demanda DSM.

Tarifas Elctricas Asesora en Contratos elctricos y opciones tarifarias para clientes Libres y

Regulados.

Estudios y Evaluacin y control de prdidas de energa en sistemas elctricos

Estudios y proyectos de compensacin de energa reactiva

Evaluacin energtica de calderas, secadores y otros equipos consumidores de

energa trmica.

Principales objetivos del Uso Eficiente y Racional de los Recursos Energticos:

Contribucin al desarrollo sostenible de los pases, las generaciones futuras deberandisponer de los recursos energticos necesarios para su desarrollo.


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10

Reduccin de los costos operativos de produccin.

Mejora los consumos especficos.

Desarrollo tecnolgico y mejora continua de la Calidad de Productos y Servicios.

Mejora la productividad y competitividad de la empresa. Reduccin del Impacto Ambiental.

2.3 Herramientas de La Eficiencia Energtica

2.3.1 Administracin de la demanda por el lado del usuario DSM:

La Administracin de la Demanda (DSM-siglas en ingls de Administracin de la

Demanda), tiene por objeto principal: Buscar el equilibrio entre la oferta y la demanda. Se

entiende por administrar la oferta, las inversiones en infraestructura elctrica, la operacin

y el mantenimiento de dichas instalaciones. Administrar la demanda se traduce en la

reduccin de la demanda pico, el crecimiento estratgico de la carga, etc., mediante

acciones de control directo (local o remoto) o a travs de medidas indirectas como;

cambio de hbitos en el uso de la energa, ver figura 2.1.

Fig. 2.1 Administracin de la DemandaDSM. [6]

A. Reduccin de Picos.

La reduccin del pico, consiste en disminuir la carga en el perodo de punta,

reduciendo tanto el consumo como la demanda, el mismo que puede ser controlado

mediante un sistema automtico que controle valores picos de acuerdo a valores pre-establecidos.


16/183

11

B. Modulacin de Cargas.

Desplazar cargas de horas punta a horas fuera de punta sin afectar la produccin.

Calificacin Tarifaria del cliente como presente en fuera de punta.

C. Relleno de Valles.

El relleno de valles, no es otra cosa que el aumento de la carga en el perodo fuera de

punta, como se presenta en la figura 2.2.

Fig. 2.2 Modulacin de Carga y Relleno de Valles. [7]

D. Desplazamiento de Picos.

El desplazamiento de carga, tiene por objeto mover el consumo de energa del

perodo de punta al perodo base, sin que exista un cambio en el nivel de consumo.

Fig. 2.3 Modulacin de Carga y Desplazamiento de Picos. [7]

E. Conservacin en los Niveles Apropiados de la Demanda.

La conservacin de la energa, es la reduccin del consumo de la energa en las

horas pico y en los valles, a travs del uso de equipos eficientes que consumen energa

0

100

200

300

400

500

600

700

0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 24:00

HORAS

POTENCIA(kW)

Pot. Activa antes (KW) Pot. Activa despues(KW)

DESPUES DE LA MODULACIN

ANTES DE LA MODULACIN

ABSORBIDA

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400

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0:00 2:00 4:00 6:00 8:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:00 24:00

HORAS

POTENCIA(kW)

Pot. Activa antes (KW) Pot. Activa despues(KW)

ANTES DE LA MODULACION

DESPUES DE LA

MODULACION

ENERGA AHORRADA


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12

durante todo el da, sin que disminuya la calidad del trabajo que desarrollan ni la

produccin.

F. Crecimiento Ordenado y Planificado de la Demanda Elctrica.

El crecimiento planificado, tiene por objeto incrementar las ventas totales de energa,

aumentado tanto la demanda en las horas pico como el consumo local. El objetivo de

cambiar la forma de la curva de carga, en particular de cortar la demanda mxima en las

horas pico, es reducir los costos por este concepto.

La realizacin del programa de administracin de la demanda - DSM debe incluir un

programa detallado de medicin, antes y despus de la implementacin, con el objeto de

determinar los ahorros y proporcionar informacin para la realizacin de proyectos futuros.

Otros aspectos necesarios de contemplar para realizar un programa de DSM son:

Evaluacin tecnolgica de lo que se desea implementar, con el fin de promover el uso

de equipos que proporcionen el mismo nivel de servicio que el equipo anterior, pero que

utilicen menos electricidad y de preferencia brinden un mayor confort.

Promocin a travs de diversos medios de comunicacin, cuidando presentar ventajas,

alcances, beneficios, limitaciones, etc., de tal forma que los usuarios conozcan con

certeza qu se les est ofreciendo.

Conocer con detalle el tipo de trabajo que se va a realizar, para as proporcionar el

apoyo requerido, dependiendo de si es una instalacin nueva o bien si se trata de unaremodelacin o simplemente del reemplazo o la instalacin de equipos.

2.3.2 Monitoreo y Fijacin de Indicadores M&T

El uso de las tcnicas de administracin para el control del consumo de energa y

costos es conocido como Monitoreo y Fijacin de Metas de los Indicadores de los

Energticos - M&T.

El M&T permite obtener las mximas ventajas econmicas, mediante dos funciones

principales:

El control continuo del uso de la energa.

El planeamiento del uso eficiente de la energa.

El M&T es una tcnica gerencial para el control de los costos energticos como parte de

estructura gerencial existente.

Los objetivos principales del sistema M&T son los siguientes:

Dar responsabilidad gerencial en el uso de la energa.

Identificar niveles estndares del uso de los energticos as como cuales son las

metas pueden obtenerse.

Fijar metas realistas para el uso de la energa.


18/183

13

Proporcionar adecuada informacin del uso de la energa.

Mejorar el entendimiento de los factores que afecten la performance de uso de la

energa.

Optimizar prcticas operativas para requerimientos de produccin variable,minimizando consumo de energa.

A. Monitoreo Permanente de Parmetros Elctricos.

La implementacin del M&T en compaas e industrias medianas y grandes requiere:

La instalacin de sub-medidores y otros medidores Ej. Medidores de variables de

produccin.

La introduccin y el procedimiento de la administracin de la informacin.

Establecimiento de los centros de carga de consumo (EAC).

Obtencin del software y anlisis de la informacin.

Anlisis y estudio de la informacin proveniente del M&T, ejemplo figura 2.4.

Re-direccionamiento de las metas y objetivos hasta llegar a la eficiencia de produccin

y consumo.

Fig. 2.4 Monitoreo y Fijacin de Indicadores. [8]

El primer paso en la implementacin del M&T requiere de hacer un plan de trabajo e

implementacin, y detallar anticipadamente los costos, beneficios y el propsito de la

infraestructura del M&T.

Los objetivos del plan de implementacin del M&T son:

Identificar y cuantificar los costos y ahorros potenciales del M&T.

Establecer una metodologa y el plan de trabajo para la implementacin del M&T

Definir los roles de administrador del M&T y el equipo de trabajo del proyecto.

Ubicar la posicin de todos los medidores y los diagramas de distribucin para cadacentro de carga de consumo.

MONITOREO Y FIJACIN DE METASENERGA vs. PRODUCCIN

Perodo : Ene-Mar 2001;Abr- Ago 2001 (Despus de las Mejoras)

Mar-01

Feb-01 Ene-01

Junio-01 May-01

Abr-01

Julio-01

Agosto-01

Y1 = 0.1899X

Y2= 0.2511X

Y = 0.0459X

1,000.00

51,000.00

101,000.00

151,000.00

201,000.00

251,000.00

301,000.00

351,000.00

401,000.00

850,000.00 950,000.00 1,050,000.00 1,150,000.00 1,250,000.00 1,350,000.00 1,450,000.00 1,550,000.00 1,650,000.00

Unidades Beneficiadas

EnergaActivaMensual Ene-Mar 2001

Abr-Ago 2001

Ahorros en kWh

Lineal (Ene-Mar 2001)

Lineal (Abr-Ago 2001)

Lineal (Ahorros en kWh)


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14

B. Control de Indicadores Energticos.

El control de Indicadores energtico se realiza a travs de:

Clculo y fijacin de los estndares

Direccionamientos preliminares Revisin de la direccin

Reporte y anlisis

C. Beneficios del M&T

Permite obtener los siguientes beneficios:

Ahorrar energa y costos de los energticos.

Mejorar la eficiencia global de la planta.

Ahorrar tiempo y dinero.

Caracterizar la carga dentro de la planta por centros de costos.

Mejorar el factor de carga de la planta.

Mejorar la calidad del producto y de los servicios.

Mejorar la competitividad de la planta a nivel nacional e internacional.

Proporcionar informacin precisa y oportuna para la toma de decisiones.

Obtener consumos especficos estndares y fijacin de metas mejores.

Monitorear permanentemente las variables energticas y de produccin.

Proporcionar informacin sistemtica para el mantenimiento programado.Un factor de peso en la estructura de costos de cualquier unidad productiva es el

consumo de los energticos y ms concretamente su consumo especfico (consumo de

energtico por unidad de produccin).

2.3.3 Medidas de Conservacin de la Energa

A. Gestin de la Demanda.

En este punto se refiere a la Negociacin con las Empresas Distribuidoras, a fin de

obtener la Opcin Tarifaria ptima, de acuerdo al rgimen de operacin de la Planta y a

la potencia instalada de la misma.

Eleccin de Una Opcin Tarifaria:

De acuerdo a la poltica Tarifaria del Pas [9], en el Per se tiene diez opciones

tarifarias; cada tipo de tarifa tiene diversos indicadores de facturacin, dependiendo

adems de las Horas Punta y Horas Fuera de Punta; las Horas de Punta son

consideradas al perodo de 18:00 a 23:00 horas y el perodo de Integracin de la Mxima

Demanda y Energa es de 15 minutos. Los usuarios podrn elegir libremente cualquiera

de las opciones tarifarias, teniendo en cuenta el sistema de medicin que exige la

respectiva opcin tarifaria y dentro del nivel de tensin que le corresponde.


20/183

15

Los usuarios se clasifican en cliente regulado y cliente libre:

a.- Cliente Regulado.- Usuarios cuya demanda mxima es menor o igual a 1 000 kW

(20% de la demanda mxima de la zona de concesin); los precios son regulados por

OSINERG.b.- Cliente Libre.-Pueden acceder al rubro de Cliente Libre, todos los usuarios cuyo

consumo de potencia sea mayor a los 1 000 kW. Este tipo de usuarios pueden negociar

directamente con las distintas empresas distribuidoras y generadoras de energa,

llegando a establecer contratos de suministro elctrico con precios unitarios ventajosos.

Para el caso de facturacin de la mxima demanda, se tiene dos formas:

1. Potencia variable y calificacin automtica (Cliente en Punta o Fuera de Punta)

2. Potencia contratada.

En el primer caso la Demanda Facturada viene a ser el promedio de los dos valores

ms altos ledos (registrados por el medidor en 15 minutos) durante un perodo de seis

(06) meses incluyendo el ltimo mes de consumo.

La Gestin de Demanda de acuerdo a la Potencia Instalada y Mxima Demanda

Calculada, hace referencia a la mxima demanda calculada.

Los factores que contribuyen al tipo de curva de demanda en nuestro pas son:

Los diferentes usos y costumbres del Sector Residencial el cual tiene una fuerte

influencia bsicamente en las horas denominadas punta 18:00 a 23:00 horas, por los que

los costos de la Energa y Demanda durante Horas de Punta son mayores respecto a los

correspondientes durante Horas Fuera de Punta.

Los precios son diferenciados para la facturacin de potencia en horas punta y horas

fuera de punta, de acuerdo a si el cliente se encuentra calificado como presente en punta

o presente fuera de punta; la calificacin se efecta de acuerdo al grado de utilizacin de

la potencia en horas punta o en horas fuera de punta [9].

El cliente ser calificado como presente en punta cuando el cociente entre la

demanda media del cliente en horas de punta y su demanda mxima es mayor o igual a

0,5.

La Calificacin Tarifaria se calcula mediante la siguiente expresin:

Ea HPCT= ----------------------- (2.1)

130 x MDL (mes)

Donde: Ea HP: Energa en horas de Punta

MDL: Mxima demanda Leda

De acuerdo al resultado se determina:

CT > = 0,5 Cliente Presente en PuntaCT < 0,5 Cliente Fuera de Punta


21/183

16

A pesar de la diversidad de equipamiento y exigencias del sector industrial; muchas

industrias reducen carga administrando mejor este valioso recurso en horas punta; por lo

que es importante seguir promoviendo con frecuencia los programas de administracin de

la demanda en este sector.

B. Control Automtico de la Mxima Demanda

La demanda mxima puede ser controlada manualmente o con la ayuda de

dispositivos automticos; con ambos mtodos de control existen ventajas y desventajas,

adems de diferentes grados de complejidad y costos.

El control de demanda manual ms efectivo, es hacer una buena programacin de la

operacin de las diferentes cargas; cuando las variaciones posibles son demasiadas para

un control manual, el control automtico es una solucin ms sofisticada, verstil y

confiable para asegurar un lmite a la demanda mxima; ver figura 2.5.

Un controlador de demanda es un dispositivo que acta sobre una seal, que

temporalmente apaga cargas elctricas predeterminadas (programacin de desconexin

en horas punta), para mantener la demanda mxima bajo control. El controlador, apaga o

establece ciclos de trabajo a las cargas cuando la demanda alcanza un valor

preestablecido.

DIC-01

JUL-01

1159.6

K

W

JUN-01

NOV-01

1225.6

KW

ENE-02

FEB-02

AGO-01

SET-01 O

CT-01

ENE-01

FEB-01

1192.4K

W

MAR-01

ABR-01

MAY-01

y = (12.962x + 781.4) kW

R2= 0.0667

y = 950 kW

0.00

200.00

400.00

600.00

800.00

1000.00

1200.00

1400.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

KW

DEMANDA REGISTRADA EN HP DEMANDA FIJADA Lineal (DEMANDA REGISTRADA EN HP)

INCORPORAR DSM

SET POINT

Fig. 2.5 Monitoreo y Control Automtico de la Mxima Demanda. [8]

El punto prefijado debe ser cuidadosamente seleccionado, para que no se afecte la

produccin o necesidades de operacin.

C. Control del Factor de Potencia

El control del factor de potencia se realiza a travs de la compensacin reactiva. La

demanda de potencia reactiva se puede reducir sencillamente colocando condensadores

en paralelo a los consumidores de potencia inductiva QL. Dependiendo de la potenciareactiva capacitiva Qc de los condensadores se anula total o parcialmente la potencia


22/183

17

reactiva inductiva tomada de la red. A este proceso se le denomina compensacin

reactiva, como se muestra en las figuras 2.6 y 2.7.

Los efectos de un bajo factor de potencia incluyen: alto costo de suministro de la

energa elctrica, sobrecarga en los generadores, transformadores, lneas de distribucin,as como mayores cadas de voltaje y prdidas de potencia; representa prdidas y

desgaste en el equipo industrial.

Fig. 2.6 Correccin del Factor de Potencia. [8]

El control del factor de potencia a travs de la instalacin de capacitores:

Elimina los cargos por concepto de energa reactiva, es decir menor costo de energa

elctrica, al mejorar el factor de potencia no se tiene que pagar penalizaciones por

mantener un bajo factor de potencia;

Aumenta la capacidad del sistema y disminuye las prdidas por efecto Joule, al

mejorar el factor de potencia se reduce la cantidad de corriente reactiva que inicialmente

pasaba a travs de transformadores, alimentadores, tableros y cables;

Mejora en la calidad del voltaje, al mejorar el factor de potencia, la corriente total de la

lnea disminuye, causando una menor cada de voltaje.

Fig. 2.7 Compensacin de Potencia Reactiva. [8]

FACTOR DE POTENCIA

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1

10:18:00

11:05:00

11:53:00

12:40:00

13:27:00

14:15:00

15:02:00

15:49:00

16:37:00

17:24:00

18:11:00

18:59:00

19:46:00

20:33:00

21:21:00

22:08:00

22:55:00

23:43:00

00:30:00

01:17:00

02:05:00

02:52:00

03:39:00

04:27:00

05:14:00

09:39

10:27

11:14

12:01

12:53

13:40

14:27

15:15

FDP

FP

ANTES DE LA COMPENSACION DESPUES DE LA

COMPENSACION

FACTOR DE POTENCIA

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1

10:18:00

11:05:00

11:53:00

12:40:00

13:27:00

14:15:00

15:02:00

15:49:00

16:37:00

17:24:00

18:11:00

18:59:00

19:46:00

20:33:00

21:21:00

22:08:00

22:55:00

23:43:00

00:30:00

01:17:00

02:05:00

02:52:00

03:39:00

04:27:00

05:14:00

09:39

10:27

11:14

12:01

12:53

13:40

14:27

15:15

FDP

FP


COMPENSACION

FACTOR DE POTENCIA

0,7

0,75

0,8

0,85

0,9

0,95

1

10:18:00

11:05:00

11:53:00

12:40:00

13:27:00

14:15:00

15:02:00

15:49:00

16:37:00

17:24:00

18:11:00

18:59:00

19:46:00

20:33:00

21:21:00

22:08:00

22:55:00

23:43:00

00:30:00

01:17:00

02:05:00

02:52:00

03:39:00

04:27:00

05:14:00

09:39

10:27

11:14

12:01

12:53

13:40

14:27

15:15

FDP

FP


COMPENSACION

POTENCIA REACTIVA - KVAR

0

50

100

150

200

250

300

350

10:18:00

11:05:00

11:53:00

12:40:00

13:27:00

14:15:00

15:02:00

15:49:00

16:37:00

17:24:00

18:11:00

18:59:00

19:46:00

20:33:00

21:21:00

22:08:00

22:55:00

23:43:00

00:30:00

01:17:00

02:05:00

02:52:00

03:39:00

04:27:00

05:14:00

09:39

10:27

11:14

12:01

12:53

13:40

14:27

15:15

KVAR

Q(KVAR)

ANTES DE LA

COMPENSACION

DESPUES DE LA

COMPENSACION

POTENCIA REACTIVA - KVAR

0

50

100

150

200

250

300

350

10:18:00

11:05:00

11:53:00

12:40:00

13:27:00

14:15:00

15:02:00

15:49:00

16:37:00

17:24:00

18:11:00

18:59:00

19:46:00

20:33:00

21:21:00

22:08:00

22:55:00

23:43:00

00:30:00

01:17:00

02:05:00

02:52:00

03:39:00

04:27:00

05:14:00

09:39

10:27

11:14

12:01

12:53

13:40

14:27

15:15

KVAR

Q(KVAR)

ANTES DE LA

COMPENSACION

DESPUES DE LA

COMPENSACION


23/183

18

D. Eficiencia en la Iluminacin

La sustitucin de la iluminacin incandescente por lmparas de bajo consumo,

adems del correspondiente ahorro en iluminacin, disminuye la cantidad de calor emitido,

tanto en la propia lmpara como en los transformadores auxiliares en el caso de lashalgenas, ahorrando por tanto tambin en coste del aire acondicionado.

E. Empleo de Motores de Alta Eficiencia

Los motores elctricos usan aproximadamente 46% de la energa elctrica producida

en los pases desarrollados.

En los pases de Latino Amrica, se estima que aproximadamente, un 70% de la

energa corresponde a los sistemas de fuerza (motores elctricos en general) debido en

gran parte a la antigedad y las barreras que han limitado una modernizacin de estos

importantes equipos.

Los principales beneficios de invertir en motores de alta eficiencia son:

Ahorros por el consumo de la energa elctrica, lo que implica menores costos de

operacin, menores cargos por demanda mxima,

Menores prdidas en vaco,

Mayor vida til de aislamiento,

Mayor capacidad de sobrecarga,

Mayor confiabilidad, Reduccin de costos de mantenimiento,

Utilizacin de nuevas tecnologas,

Mejoras en los procesos de produccin y/o producto, ver figura 2.8.

Los puntos clave para lograr alta eficiencia en

motores elctricos son:

Mejor diseo electromagntico para reducir las

prdidas en el cobre.

Mejor acero elctrico (acero obtenido en hornoelctrico) para reducir las prdidas en el hierro.

Mejor diseo trmico para transferir el calor de

manera ms eficiente y a un costo ms bajo.

Mejora de la aerodinmica para reducir las

prdidas de friccin de aire y el ruido.

Mejora de la fabricacin y control de calidad

para reducir las prdidas relacionadas con el

proceso.

Fig. 2.8 Motores de Alta Eficiencia. [10]


24/183

19

F. Uso de Variadores de Velocidad

Los variadores de velocidad son dispositivos electrnicos para amplio control de

velocidad en motores de corriente alterna asncronos; pueden ser programados para

llevar al motor a una velocidad precisa, detenerlo en una posicin precisa, o aplicar un

valor especfico de torque. Los mtodos de inicio a una sola velocidad para encender los

motores se inician abruptamente, Sometiendo al motor a un alto torque y la corriente de

arranque que surge es por encima de 10 veces de la corriente de carga neta. Los

variadores de velocidad, de otro modo, gradualmente llevan al motor hasta la velocidad

de operacin, reduciendo los costos por mantenimiento y reparacin, y extendiendo la

vida til del motor y del variador.

Los arrancadores amortiguados, o arrancadores amortiguados de voltaje reducido,

son tambin capaces de acelerar el motor gradualmente, pero los variadores pueden ser

programados para acelerar el motor mucho ms gradualmente y lentamente, y puede

operar el motor a menos que se presente una reduccin de la velocidad nominal, por el

uso y el tiempo. Los variadores de velocidad pueden tambin acelerar el motor en puntos

patrones especializados para minimizar la cada de tensin mecnica y elctrica.

Los variadores de velocidad permiten mejorar el control de la velocidad y reducir

costos de energa. Sin embargo, no resulta beneficioso si no se cuenta con las tcnicas y

exigencias correspondientes, ya que el rendimiento y confiabilidad del equipo de la plantadepende frecuentemente de la propia aplicacin de los motores y variadores.

Un variador de frecuencia variable se especifica de acuerdo al tipo de carga,

informacin sobre motor, fuentes de potencia, mtodos de control, eficiencia y factor de

potencia, proteccin y calidad de energa.

Algunos mtodos convencionales de control de flujo como Control tipo By-Pass o

por vlvula de estrangulamiento, se caracterizan por el permanente periodo de encendido

de los motores de alimentadores, existencia de prdidas de presin por accesorios y

accionamiento manual con poco control sobre el proceso. Mientras que un sistema con

variadores de velocidad se caracteriza por alta eficiencia, buen control sobre el rango de

velocidad, incluyendo bajas velocidades, alto factor de potencia, a bajas frecuencias no

presenta problemas de armnicos, operacin posible con mltiples motores, mxima

salida de voltaje igual a la lnea de voltaje.

Los variadores de velocidad vienen con filtros incorporados para contrarrestar los

efectos de los armnicos en caso de alta frecuencia, ahorro de energa, control

automtico, fcil operacin, protecciones elctricas y mecnicas, alto desempeo, mejora


25/183

20

la calidad del servicio, flexibilidad para manejo de diversas aplicaciones, alarga la vida til

de la instalacin y el motor.

Se puede reducir los costos de energa controlando el motor con variadores de

velocidad (VDS), con un variador de frecuencia variable. Los variadores de velocidad

permiten la operacin del equipo mediante el control de velocidad del equipo

adecundolo al requerimiento del proceso.

Los variadores de velocidad, y aquellos que son aplicados a las cargas,

generalmente pueden ser divididos dentro de dos grupos: torque constante y torque

variable. La energa ahorrada por aplicaciones de potencia o torque variable es mucho

ms representativa en comparacin a aquellas aplicaciones por torque constante.

En aplicaciones de potencia variable, el torque requerido vara en forma proporcional

a la velocidad al cuadrado, y la potencia requerida vara en forma proporcional a la

velocidad al cubo, resultando en una gran reduccin de caballos de fuerza por cada

reduccin pequea en velocidad, como se muestra en la figura 2.9. Variadores de

Velocidad: Variacin Flujo y Potencia. En este caso el motor consumir slo el 25% de la

misma cantidad de energa en 50% de velocidad en comparacin a lo que ser a 100%

de velocidad. Esto est referido a las Leyes de afinidad, las cuales definen la mejor

relacin entre velocidad, flujo de corriente, torque, y caballos de fuerza. La figura 2.9

ilustra estas relaciones.

Velocidad %

%

%FLUJO

%HP

%TORQUE

100 %

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

Fig. 2.9 Variadores de Velocidad: Variacin Flujo y Potencia. [11]

Los variadores de velocidad de frecuencia variable permiten consumir menos energaen comparacin a otras tcnicas de control de velocidad cuando los requerimientos de


26/183

21

carga son menores que trabajar a toda velocidad (ver la figura 2.10.Consumo de Energa

de Acuerdo a las Tcnicas de Control de Velocidad).

Fig. 2.10 Consumo de Energa de Acuerdo a las Diversas Tcnicas de Control de

Velocidad. [11]

La figura 2.10 muestra el Consumo Tpico de Energa de un Sistema de Ventilacin

Centrfuga de acuerdo a las distintas Tcnicas de Control de Velocidad; siendo el de

menor consumo de energa, el controlador de frecuencia variable.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

20

40

60

80

100

120

%

%1

2

3

4

5

m3/sSalida

Consumo deEnerga kWh

1______Controlador de frecuencia variable

2______Controlador de corriente Eddy OSH

3______Vanos de entrada variable

4______Vlvula de descarga

5______Controlador de corriente Edd Hi


27/183

22

CAPTULO III

DESARROLLO E IMPLEMENTACIN DEL PROYECTO

3.1 Caractersticas Generales del Proyecto

3.1.1 Ubicacin y Caractersticas

La zona del proyecto est ubicada en Chancay, Lima, a 2 km del mar.

Respecto a las condiciones del lugar de instalacin, los Equipos e Instrumentos sern

instalados en la planta industrial ubicada en Chancay, a 100 m.s.n.m.; la temperatura

media anual es de 20C, con un mximo de 32C, y una humedad relativa promedio

anual del 76%.

3.1.2 Consideraciones Generales

El proceso productivo est compuesto por las siguientes reas:

Almacenaje.- Zona de recepcin de los insumos de la planta para su proceso productivo.

Molienda.- Zona de trituracin de los principales insumos como son maz y soya.Dosificacin Pesaje y Mezclado.- Zona donde se realiza la concentracin de todos los

insumos, siendo dosificados por diversos medios para ser pesados y luego mezclados.

Peletizado y Producto Terminado - Zona donde se realiza, el prensado de los productos,

para convertirlos en Pellets; y la zona de Producto Terminado es donde se realiza la

descarga de los productos finales a los camiones; ver figuras 3.1-3.4 Diagramas de Flujo

por rea de proceso.

3.2 Caractersticas Tcnicas

3.2.1 Diseo de Ingeniera del Proyecto en Media Tensin

A. Generalidades del Proyecto en Media Tensin

La presente Memoria describe las caractersticas principales de los equipos elctricos

y conductores que conforman el sistema elctrico de la interconexin en 10 kV a la red de

Edelnor efectuadas desde la Subestacin de la nueva Planta de Alimentos Balanceados

Chancay.

CRITERIO DE DISEO:

El diseo y ejecucin de las obras elctricas cumplen con los requisitos especificados

en las siguientes reglas, cdigos y normas:


28/183

23

RNC REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIONES

CNE CDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD

NEC Cdigo Nacional de Electricidad- USA (NATIONAL ELECTRICAL CODE)

NESC Cdigo Nacional de Seguridad Elctrica -USA (NATIONAL ELECTRICAL SAFETYCODE)

NEMA Asociacin Nacional de Fabricantes Elctricos (NATIONAL ELECTRICAL

MANUFACTURERS ASSOCIATION)

ANSI Instituto Americano de Estndares (AMERICAN NATIONAL STANDARDS

INSTITUTE)

IEEE Instituto de Ingenieros Elctricos y Electrnicos (INSTITUTE OF ELECTRICAL

AND ELECTRONICS ENGINEERS)

ASTM Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (AMERICAN SOCIETY FOR

TESTING MATERIAL)

ICEA Asociacin de Ingenieros de Cables Aislados (INSULATED CABLE ENGINEERS

ASSOCIATION)

IES Sociedad de Ingeniera de Iluminacin (ILLUMINATION ENGINEERING SOCIETY)

IEC Comisin Electrotcnica Internacional (INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL

COMMISSION).

Los Equipos de Energa sern diseados, fabricados, probados, y operarn conforme a

las ltimas ediciones de los Cdigos y Estndares siguientes:

OSHA Administracin de la Salud y Seguridad Ocupacional (OCCUPATIONAL SAFETY

AND HEALTH ADMINISTRATION)

NFPA Asociacin Nacional de Proteccin contra el Fuego (NATIONAL FIRE

PROTECTION ASSOCIATION)

ASTM Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (AMERICAN SOCIETY FOR

TESTING AND MATERIALS)

ISO Organizacin Internacional de Estndares (INTERNATIONAL STANDARDS

ORGANIZATION)

ISA Sociedad de Instrumentacin de America (INSTRUMENT SOCIETY OF AMERICA)

NEMA Asociacin Nacional de Fabricantes Elctricos (NATIONAL ELECTRICAL

MANUFACTURERS ASSOCIATION)

ANSI Instituto Americ ano de Estndares (AMERICAN NATIONAL STANDARDS

INSTITUTE)


29/183

24

Fig.3.1DiagramadeFlu

joreadeAlmacenaje.[12

]


30/183

25

Fig.3.2DiagramadeFlujoreadeMolienda.[12]


31/183

26

Fig.3.3Dia

gramadeFlujoreadeDo

sificacin,PesajeyMezclado.[12]


32/183

27

Fig.3.4Dia

gramadeFlujoreadePe

lletizadoyProductoTerminado.[12]


33/183

28

B. Descripcin del Equipamiento del Sistema

B1. Red Primaria 10KV

La Red Primaria 10 kV se inicia en el Punto de Medicin a la Intemperie (PMI), el cual

se ubica en la parte frontal exterior del predio, y se dirige hasta la Subestacin que seencuentra en el interior del Edificio de Servicios con una longitud aproximada de 138 m.

El Puesto de Medicin a la Intemperie est instalado en una estructura de concreto y

cuenta con equipos y elementos de proteccin, transformadores de medida corriente y

tensin para el sistema de medicin.

La alimentacin de Energa Elctrica principal de la Planta se considera la red

suministrada por la Empresa elctrica Edelnor en 10 kV, siendo el sistema auxiliar el

suministrado por los Grupos Electrgenos de Emergencia en 440 V. El ltimo poste y

punto de entrega de energa viene definido de acuerdo al plano adjunto, a partir del cual

se ha instalado la lnea y subestacin en 10 kV dentro de la Planta, con una longitud de

lnea de 84 m hasta el primer buzn y 50 m hasta el ingreso a la Subestacin, siendo un

total de 138 m.

B2. Celdas en Media TensinLlegada y Transformacin

Celdas Metal Enclosed con Interruptor en Vaco extrable marca Cutler Hammer y

seccionadores de Potencia con fusibles, est constituida por una estructura metlica de

3000 mm de ancho, 2800 mm de altura, 1600 mm de profundidad, dividida en tres celdas

de 1 m de extensin cada una, las cuales contienen una Celda de Llegada y Medicin y

dos Celdas de Salida.

Las celdas son tres estructuras fabricadas con perfiles de acero de 2x2x3/16, forrado

con planchas de 3/32 y 5/64 de espesor, protegido con base anticorrosiva Epxica y

acabado con esmalte epxico color gris, la alimentacin elctrica se realiza por la parte

inferior y su barra principal es de cobre de 50x5 mm, instalado de modo horizontal en la

parte superior a todo lo largo de las tres celdas.

La Celda de Interruptor de Llegada y Medicin, est equipada con un Interruptor de

potencia en Vaco de tipo extrable con su correspondiente cubculo mvil marca Cutler

Hammer, modelo 150 VCP-W500, el cual trabaja con una tensin nominal de 15 kV y una

intensidad nominal de 1200 A, una capacidad de corriente de corto circuito de 23 kA, con

un poder de Ruptura de 500 MVA, y una tensin de aislamiento de 95 kV BIL, activado

por mando elctrico.

Adems cuenta con los siguientes equipos:

Un equipo de monitoreo IQ Analizer IQA6430 que permite monitorear hasta 150

parmetros elctricos, Tiene capacidad para comunicarse con un sistema deautomatizacin, con las siguientes caractersticas:


34/183

29

Marca : Cutler Hammer

Modelo : IQ Analizar IQA6430

Parmetros Ledos : Ms de 150

Exactitud : 0,2 % Tensin y corriente0,4 % Potencia, energa y demanda

0,01 % Frecuencia

0,8 % Factor de Potencia

Medicin de Energa: 4 tramos de tiempo de uso (kWh, kVARh, kVAh), demanda de los

mismos parmetros con ventana fija o deslizante

Comunicacin : INCOMcon modulo IPONI

Un rel de proteccin Digitrip 3010 - Dualsource, para proteccin de sobre corriente y

corto circuito. Este rel tiene una gran flexibilidad de regulacin y ajuste a las curvas de

disparo; indica en una Pantalla (Display) la intensidad en uso y de la proteccin.

Marca : Cutler Hammer,

Modelo : Digitrip Dual Source DT3010

Tipo : Rel Multifuncin Microprocesador de proteccin de sobrecorriente ANSI/IEC

Trifsico (50-51-50N-51N-50G-51G)

Tensin auxiliar: 120 VAC En caso de falla de tensin el equipo es alimentado por los

transformadores de corriente.

Pantallas : Medicin, programacin y control

Curvas : ANSI/IEC / Trmicas seleccionables y programables,

proteccin zonal

Prueba : Incorporada-Integral con o sin disparo de interruptor

Comunicacin: IncorporadaINCOM

Transformadores de Intensidad

Marca : Instrument Transformer (USA)

Modelo : 781601 MR

Tipo : Toroidal 6,50 para celdas Metal closed

Relacin de Transformacin: Mltiple

50/100/150/200/250/300/400/450/500/6005A

Clase : C100 0,3B 0,5

Montaje : En tubos aislantes del cubculo del interruptor extrable

(mximo 6 por fase)

Transformador de tensin PTG5 10000 / 120 V

Transformadores de TensinMarca : Instrument Transformer (USA)


35/183

30

Modelo : PTG5110

Relacin : 10000/120 V

Clase : 0,3 WXMYZ 1,2 ZZ

Nivel de Aislamiento : 15 kV110 kV BILCapacidad Trmica : 500 VA

Proteccin Primaria : Fusible limitador de corriente

Montaje : 2 transformadores de tensin, con tres fusibles se instalarn en una

gaveta extrable que permite seccionar la alimentacin

Los rieles para la extraccin del interruptor, sern comunes para la extraccin de la

gaveta de transformadores.

Acumulador capacitivo Nominal 120 VAC para garantizar el disparo del interruptor,

cuando la tensin de lnea se afecte por causa del corto circuito.

Panel de alarmas de 17 seales controladas por un Controlador electrnico, puede

enviar una seal oscilante, acstica, u ordenara disparar el interruptor.

Lmparas de sealizacin Cutler Hammer servicio pesado (10250T) con lmpara

LED de larga duracinAbierto/Cerrado/Resorte cargado.

Panel de alarmas de 12 ventanas para sealizacin de fallas (Temporizador y celda)

Celdas de salida, Est compuesta de dos celdas que permiten la alimentacin a los

transformadores de potencia T1 y T2.

Celda de Salida 1, es la que alimenta al Transformador T1 de 1500 kVA, cuenta con

un seccionador Due Stelle tipo SCR-S6V, cuya tensin nominal es de 17,5 kV e

intensidad nominal 400 A, con 3 fusibles de 125 A12 kV.

Celda de Salida 2, es la que alimenta al Transformador T2 de 320 kVA, cuenta con un

seccionador CETME tipo NSC/SA.O, cuya tensin nominal es de 12 kV e intensidad

nominal 400 A, con 3 fusibles de 40 A12 kV.

B3. Transformadores

La instalacin de los transformadores ha sido llevada a cabo estrictamente deacuerdo con las instrucciones del fabricante.

Se cuentan con dos transformadores en 10 kV trifsicos sumergidos en aceite cuyas

caractersticas son descritas posteriormente.

El transformador T1 de 1500 kVA, 10/0,460 kV es empleado para alimentar el Tablero

de Distribucin TD1 empleando cables de 4 (3-1x300mm2 NYY) tal como se indica en el

esquema Unifilar adjunto.

El transformador T2 es de 320 kVA, 10/0.460 kV y es empleado para alimentar el

Tablero de Distribucin TD2-P empleando cables 4(3-1x300mm2 NYY) (Preparado parafutura expansin).


36/183

31

Fig. 3.5 Diagrama Unifilar - Sub Estacin de Potencia 10kV. [12]

781-601MRC100

CUTLER HAMMER150VCP-W50015 kV -1200 A

500 MVA

DIGITRIPDT3000

IQ ANALYZERIQA6430

ACUMULADORCAPACITIVO PANEL DE

ALARMAS

63

B

63N

49

MMF


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32

B4. Grupos Electrgenos de Emergencia

Ante la posibilidad de la carencia de energa proveniente del sistema elctrico del

Concesionario EDELNOR, se ha considerado la instalacin de grupos electrgenos, los

cuales permitirn la operacin y produccin de la planta en condiciones de emergencia;

es decir, con carga reducida.

Los grupos considerados son: Grupo (G1) de 700 kW, G2 Caterpillar de 210 kW y G3

de 275 kW, 440/220 V en la sala de motores correspondiente del Edificio de Servicios tal

como figuran en planos adjuntos.

B5. Cables de 10 kV

Los cables de 10 kV que son llevados desde el PMI para alimentar a las Celdas de

llegada y medicin, son del tipo N2XSY (XLPE-3-1x70mm2) unipolares tendidos engrupos trifsicos. Los conductores son de cobre con aislamiento de polietileno reticulado

entre capas semiconductores y cuentan con pantalla de cinta de cobre. Los cables tienen

una chaqueta exterior de PVC adecuada para estar directamente enterrado sin necesidad

de mayor proteccin.

B6. Sistema de Puesta a Tierra

La Subestacin presenta un sistema de puesta a tierra formado por una malla

extendida bajo el suelo de la subestacin, a una profundidad de 600 mm por debajo de

nivel de piso terminado, tienen de seis salidas las cuales estn acopladas a los

transformadores en los lados de media, baja tensin y las celdas de media tensin.

Esta malla, est constituido por un conductor de cobre desnudo de temple blando de

2/0 AWG (70 mm2), y tiene su lnea de descarga conectada al Pozo de Tierra de

resistencia menor a 10 Ohm, el cual para fines de medicin de la resistividad puede ser

separado de la red.

C. Clculos Justificatorios

C1. Clculo de la Mxima Demanda, Potencia Instalada y Dimensionamiento de los

Transformadores de Potencia.

Considerando los equipos a ser instalados en la planta industrial se tiene el Clculo

de la Mxima Demanda y Potencia Instalada; as como el dimensionamiento de los

Transformadores de Potencia.

Ver ANEXO A- Clculo de la Mxima Demanda.

C2. Clculo y Dimensionamiento del Cable Subterrneo en 10 kV

Para realizar el clculo y dimensionamiento del cable alimentador se ha tenido en

cuenta lo siguiente:


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33

Cada de tensin mxima : 3,5%

Media tensin nominal (Vn) : 10 kV

Baja tensin nominal : 0,46 kV

Potencia instalada (Si) : 2 100 kVAPotencia contratada : 1,1 MW

Sistema : Trifsico

Factor de potencia : 0,80

Potencia de cortocircuito (Scc ) : 60 MVA

Tiempo de apertura : 0,02 s

Frecuencia : 60 Hz

Sistema adoptado : subterrneo

Clculo de la Corriente Nominal.

La corriente nominal se calcula usando la siguiente frmula:

(3.1)

Remplazando: In = 2100/(1.732*10) A

La corriente nominal ser: In = 121,24 A

Clculo de la Corriente de Diseo

Para l clculo de la corriente de diseo se debe tener en cuenta las condicionesnormales y reales de trabajo.

Condiciones normales de trabajo

Las condiciones normales de trabajo, para los cuales se especifica la capacidad de los

cables son:

Temperatura del suelo : 35 C

Profundidad de enterramiento : 1,2 m

Temperatura mxima de trabajo : 70 C

Resistividad trmica del suelo : 100 WcmC

0

Condiciones reales de trabajo

La capacidad de los cables enterrados ser afectada por los siguientes factores de

correccin, se toman en cuenta las condiciones reales de trabajo:

Temperatura del suelo : 35 C

* Factor de correccin ts : 0,86

Profundidad de enterramiento : 1,00 m* Factor de correccin pe : 0,96

nn

xV3

PiI


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34

Resistencia Trmica del suelo : 150 (C-cm)/W

* Factor de correccin rt : 0,83

Tendido en ducto : 1

* Factor de correccin d : 0,81

El factor de correccin combinado (t) de los cuatros factores ser:

t = ts x pe x rt x d

t = 0,86x 0,96 x 0,83 x 0,81

t = 0,555

La corriente de diseo est dada por:

(3.2)

Remplazando: Id = 220, 44 A

Esta corriente esta dentro de la capacidad del cable N2XSY 8,7/15 kV, 3-1x70 mm2

Intensidad y Tiempo de Cortocircuito

Clculo de la Corriente Cortocircuito (Icc):

Para el clculo de la corriente de cortocircuito se considera que ocurre en el punto ms

desfavorable, es decir en el punto de entrega (nuestro caso en el punto de alimentacin).

(3.3)

Donde:Scc = Potencia de cortocircuito

Vn = Tensin nominal

Reemplazando:Icc = 3,47 kA

Corriente de cortocircuito (Ik) que soporta conductor N2XSY 8,7/15 kV:La corriente de cortocircuito Ik en kA que puede soportar el cable N2XSY 8,7/15 kV, est

dada por la frmula:

(3.4)Donde:

S = Seccin del cable asumido: 70 mm2

t = Tiempo apertura mxima: 0,02 s

Reemplazando:Ik = 54,45 kA

Ik (54,45 kA) es mayor que Icc (11,55 kA), por lo que para un tiempo de t = 0,02segundos, el cable seleccionado N2XSY 8,7/15 kV de 3-1x70 mm2 es aceptable.

t

InId

n

ccccxV3

S

I

t

xS11,0Ik


40/183

35

Cada de Tensin.

La cada de tensin est dada por la siguiente frmula:

V(%) = 3 x Id x L x (Rcos+ Xsen) (3.5)

Donde:Id (corriente diseo en Amperios) : 220,44 A

L (longitud del cable km) : 0,16 km

S (Seccin del conductor mm2) : 70 mm2

R (Resist. del cable 70 mm2) : 0,343 /km

X (React. del cable 70 mm2) : 0,221 /km

cos (factor de potencia) : 0,8

sen : 0,6

Remplazando:

V = 3 x220,44x0,16x (0,343x0,8+0,221x0,6)

V = 24,86 V

La cada de tensin es entonces mucho menor que el permitido 3,5%, se verifica que

la cada de tensin se encuentre dentro de los valores establecidos.

Al cumplirse las condiciones de acuerdo a lo que se ha calculado hasta el momento,

llegamos a la conclusin que:

El cable elegido ES: 3-1 x 70 mm2 TIPO N2XSY 8,7/15 Kv

C3. Clculo y Dimensionamiento de la Proteccin

Clculo y Dimensionamiento del Interruptor (Celda de Llegada)

De acuerdo al Cdigo Nacional de Electricidad Tomo IV Sistema de Distribucin,

del subcaptulo Proteccin se tiene que para calibrar el interruptor de corte en vaco la

capacidad del interruptor de corte en vaco (LIV) no deber ser mayor al 300 % de la

corriente nominal.

Iiv= 3 x In(Total) (3.6)

Iiv= 3 x 121,24 A

Iiv= 363,72 A

Por lo que el rel del interruptor de corte en vaco se calibrar en 400 A.

Clculo y Dimensionamiento de los Fusibles del Transformador de 1500 kVA

Corriente nominal del transformador de 1500 kVA (In(1500kVA))

In (1500 kVA.) =103

1500

x


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36

In (1500 kVA.) = 86,70 A

f =1,3x 86,70=112,71 A

Los fusibles utilizados sern Tubulares 10/12 kV con capacidad de corriente de 125 A Clculo y Dimensionamiento de los Fusibles del Transformador de 320 kVA

Corriente nominal del transformador de 320 kVA (In(320kVA))

In(320 kVA) =103

320

x

In(320 kVA) = 18,49 A

f =1,3x 36,95 = 24,03 A

Los fusibles utilizados sern Tubulares 10/12 kV con capacidad de corriente de 25 A

D. Especificaciones Tcnicas de Equipos de Media Tensin

D1. Transformadores

Se cuenta con dos transformadores de potencia cuyas especificaciones tcnicas se

describen a continuacin.

TRANSFORMADOR T1 : TRANSFORMADOR T2:

Fabricante : ABBPotencia : 1500 kVAFases : 3Frecuencia : 60 HzAlta Tensin : 10+-2x2.5%kVBaja Tensin : 0,46 VTensinde cortocircuito : 6%Peso total : 6 420 kgNormade fabricacin : ITINTEC 370-002

Mxima altitudde operacin : 1 000 msnmConexin : DYn(5)N Serie : 1L230223-01

Fabricante : Brown Boveri IndustrialPotencia : 320 kVAFases : 3Frecuencia : 60 HzAlta Tensin : 10+-5x2.5%kVBaja Tensin : 0,46 VTensinde cortocircuito : 4,5%Peso total : 1 426 kgNormade fabricacin : ITINTEC 370-002

Mxima altitudde operacin : 1 000 msnmConexin : DY(5)N Serie : L 13550

El sistema de proteccin a tierra est formado por una malla, la cual est compuesto

por un conductor de cobre desnudo de temple blando de 2/0 AWG (70 mm2), y tiene su

lnea de descarga conectada al Pozo de Tierra N 5, el cual para fines de medicin de la

resistividad puede ser separado de la red.

El Pozo de Puesta a Tierra tiene una resistencia medida menor a 10 Ohm, con lassiguientes caractersticas: 01 Conductor desnudo cableado de 70 mm2, agujeros de


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37

1000 mm de dimetro y 3000 mm de profundidad, relleno bentonita (alrededor de la

varilla) y capas compactadas de tierra de cultivo, una varilla vertical de cobre de 19mm x

3000 mm, conectores AB de 19 mm, y una caja de registro de concreto con tapa y

sealizacin de acuerdo a Norma NTP.

D2. Cable Subterrneo 10 Kv

Conductor de Cobre : 3(1-1x70mm2)

Tipo : N2XSY

Aislamiento : XLPE

No. Fases : Trifsico

Origen : Punto de Entrega de EDELNOR

Destino : Celda de llegada en Subestacin (Edificio de Servicios).

D3. Grupos ElectrgenosGrupo Electrgeno G1 :

Tensin de generacin : 440/220 V

Potencia Activa : 700 kW

Potencia Aparente : 875 kVA

Corriente : 2 296 A

Fases : 3

Frecuencia : 60 Hz

Factor de Potencia : 0,8D4. Interruptores

Para TD1

Interruptor Principal- Mgnum 2500 A (Servicio Normal)

Fabricante Cutler Hammer USA

Tipo/modelo Mgnum

Norma de fabricacin IEC 947-2

Tamao(Frame) 2500 A

Tensin nominal de aislamiento 1000 VCapacidad de interrupcin a 480 V 65 kA

Unidad de Disparo Tipo Electrnico

Modelo 520i-LSI

Intercambiable SI

Proteccin contra sobrecarga SI

Proteccin instantneo SI

Proteccin contra cortocircuito retardado SI

Ajuste del disparo trmico (0.4-1) % x In 2-24 s

Ajuste del disparo instantneo (200-1000) % x In


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38

Ajuste de disparo retardado (200-1000)%xIn-100 a 500 ms

Numero de contactos auxiliares - posicin 2 A/B

Numero de contactos auxiliares por falla 1 A/B

Disparo comn SIInterruptor Principal - Mgnum 2500 A (Servicio de Emergencia)

Fabricante Cutler Hammer USA

Tipo/modelo Mgnum


Tamao(Frame) 2500 A

Tensin nominal de aislamiento 1000 V

Capacidad de interrupcin a 480 V 65 kA

Unidad de Disparo Tipo ElectrnicoModelo 520i-LSI

Intercambiable SI

Proteccin contra sobrecarga SI

Proteccin instantneo SI

Proteccin contra cortocircuito retardado SI

Ajuste del disparo trmico (0.4-1) % x In 2-24 s

Ajuste del disparo instantneo (200-1000) % x In

Ajuste de disparo retardado (200-1000) % x In - 100 a 500

mseg.

Numero de contactos auxiliares - posicin 2 A/B

Numero de contactos auxiliares por falla 1 A/B

Disparo comn SI

Interruptores Derivados

Interruptor Mgnum de 1600 AFabricante Cutler Hammer-USA

Tipo/modelo MGNUM


Tamao (frame) 1600 A

Tensin nominal de aislamiento 1000 V

Corriente nominal permanente 1600 A

Capacidad de interrupcin a 480 V 65 kA

Unidad de Disparo Tipo Electrnico

Modelo 520i-LSI

Intercambiable SI

Proteccin contra sobrecarga SIProteccin contra cortocircuito SI


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39

Ajuste del disparo magntico (200-1000) % x In

Ajuste del disparo trmico (0.4-1)% x In 2-24 s

Ajuste de disparo retardado (200-1000) %xIn-100 a 500 ms

3.2.2 Diseo de Ingeniera del Proyecto en Baja TensinA. Generalidades del Proyecto en Baja Tensin

El presente tiene como finalidad especificar las principales caractersticas de los

equipos elctricos y conductores que conforman el sistema elctrico de Baja Tensin de

la Planta de Alimentos Balanceados Chancay desde la nueva Subestacin hacia los

sistemas de distribucin.

Los diseos de las instalaciones elctricas se han efectuado cumpliendo con los

requisitos especificados en las Normas Tcnicas vigentes y el Cdigo Elctrico Nacional.

B. Descripcin General del Sistema

El Sistema Elctrico en Baja Tensin, est compuesto por los Tableros Principales

de Distribucin, Tableros Secundarios y CCMs (Centro de Control de Motores), los

cuales alimentan a las diversas zonas de la planta.

B1. Tableros Principales

El sistema de Baja Tensin comprende la red de distribucin del total de la planta

desde los Tableros Principales hasta la llegada a los equipos y motores de trabajo, tantoen 460 V como en 230 V.

a. Tablero de Distribucin 1 (TD1-460 V)

Es el Tablero Principal de toda la Planta, recibe alimentacin principal del

Transformador T1, que llega de la Red Pblica (Edelnor), y Energa Auxiliar en caso de

Emergencia del Tablero de Grupos Electrgenos. Distribuye Energa a los CCMs, tanto

de la Zona de Procesos como a la Zona de Almacenaje y Recepcin de Lquidos; tambin

alimenta al tablero principal de Instrumentacin y Control, tiene una conexin hacia el

banco de condensadores, por medio del cual se controla la Energa Reactiva del Sistema.

b. Tablero de Distribucin 2 (TD2 -P)

Este tablero de Distribucin Secundaria, recibe alimentacin principal del

Transformador T2, que llega de la Red Pblica (Edelnor), y Energa Auxiliar del Tablero

de Grupos Electrgenos. Distribuye Energa a los Sistemas de Iluminacin tanto de la

Zona de Procesos como a las Zona Administrativas.

B2. Centro Control de Motores Cutler Hammer IT

Los Centros de Control de Motores o CCM marca Cutler Hammer del tipo IT songabinetes construidos de una estructura metlica especial para proteccin antissmica,


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40

estn divididos en secciones verticales estandarizadas (cuerpos), con capacidad para

contener barras de alimentacin horizontales o verticales, barras de tierra, interruptores

termo magnticos, y arrancadores convenientemente ensamblados dentro de cubculos

extrables, para control de los 173 motores del proceso de produccin de la planta.

CCM-B-01 Molienda con red de comunicacin Device Net

CCM-C-01 - Dosificacin, Pesaje y Mezclado con red de comunicacin Device NetDevice Net

CCM-D-01 - Pelletizado con red de comunicacin Device Net

CCM-E-01- Producto Terminado con red de comunicacin Device Net

C. Clculos Justificatorios

C1. Clculos de Demanda por rea de Proceso

Considerando los equipos a ser instalados en cada rea de proceso se tiene la

relacin de potencia requerida por Almacenaje, Molienda, DPM, Peletizado y Producto

Terminado, respectivamente. Ver Anexo A - Demanda por rea de proceso.

C2. Dimensionamiento de Conductores - Sistema de Fuerza e Iluminacin

Para realizar el clculo y dimensionamiento de los cables alimentadores se ha tenido

en cuenta lo siguiente:

Cada de tensin mxima segn Norma : 3 %

Tensin nominal (Vn) : 460V 230 V Sistema : 3 1

Frecuencia : 60 Hz

Cable : Cable

Potencia : P (W)

La potencia (P) ser de cada equipo al cual se le dimensione el cable alimentador. Ver

Anexo E - Diagrama unifilar.

a. Clculo de corriente nominal.

Pn

In = ----------------------- (3.7)k x Cosx Vn

Donde:k : 1 (sistema monofsico)

3 (sistema trifsico)

cos : factor de potencia de cada equipo

Vn : Tensin nominal de trabajo (460V 230V)


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41

Fig. 3.6 Diagrama UnifilarTablero de Distribucin General 460V. [12]

AL PANEL DE

ALARMAS

DEL

TRANSFORMADOR

DE 1500 KVA

TGE--001


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42

b. Clculo de la corriente de diseo

Considerando un 25% de aumento de corriente, entonces la corriente de diseo ser:

Id = In x 1,25 A (3.8)

Esta corriente debe estar dentro de la capacidad del cable seleccionado.

c. Cada de tensin

La cada de tensin est dada por la siguiente frmula:

V = 3 x Id x L x (Rcos+ Xsen) (3.9)

Donde:

Id : corriente de diseo (A)

L : longitud del cable seleccionado (km)

S : Seccin del conductor seleccionado (mm2)

R : Resistencia de cable seleccionado (/km)

X : Reactancia de cable seleccionado (/km)

cos : factor de potencia del equipo

sen : seno del ngulo del factor de potencia

La cada de tensin hallada debe ser menor que el permitido para sistemas de baja

tensin: 3 % =6,6 Voltios, si se cumple esta condicin el cable seleccionado es aceptable.

C3. Clculo y Dimensionamiento de la Proteccin - ITM

Clculo de Corriente Nominal :Pn

In = ---------------------- (3.7)k x Cosx Vn

Donde:Pn : Potencia nominal del equipo (W)k : 1 (sistema monofsico)

3 (sistema trifsico)cos : factor de potencia del equipoVn : Tensin nominal de trabajo (460V 230V)

Dimensionamiento del ITM:

El dimensionamiento ser teniendo un ajuste del 25% de la corriente nominal.

I (ITM) = In x1,25 A; ver Anexo E - Diagrama unifilar.

D. Especificaciones Tcnicas de los Equipos

D1. Tableros Principales

a. Tablero de Distribucin 1 (TD1-460 V)

Este Tablero Elctrico es del tipo autosoportado de 5 cuerpos, frente muerto,

ejecucin NEMA 12, fabricado en plancha de acero laminado al fro de 1/16" de espesor,

y estructura angular electrosoldada de 2x2x3/16", debidamente apanelado, con puerta deacceso frontal y chapa, tratado ntegramente con pintura base anticorrosiva y acabado


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43

epxico color gris; interiormente lleva un Sistema tripolar de barras de cobre electroltico

de 99,9% de conductividad debidamente dimensionado para 3 000 A como mnimo, 35 kA,

460 V, 60 Hz, soportado sobre sus respectivos aisladores de 3 000 A; tiene las siguientes

dimensiones: 2000 mm Alto, 3 750 mm Ancho, y 900 mm Fondo.

ENTRADA DE ENERGA

Est compuesto por el siguiente equipamiento:

o Un Interruptor de acumulacin de energa modelo Magnum 2 500 A, para suministro de

Red Pblica marca Cutler Hammer USA, tripolar, 60 Hz, fijo, poder de ruptura 65 kA, 480

V AC, con unidad de proteccin de sobrecarga, proteccin contra cortocircuitos

(instantneo y retardado) Rel Digitrip 520 LSI

o Contacto de alarma para interruptor Magnum

o Contacto auxiliar para interruptor Magnum 2A/2B

o Un Interruptor de acumulacin de energa modelo Magnun 2 500 A, para suministro

de emergencia marca Cutler Hammer USA, tripolar, 60 Hz, fijo, poder de ruptura 65

kA, 480 V AC, con unidad de proteccin de sobrecarga, proteccin contra

cortocircuitos (instantneo y retardado). Modelo Digitrip 520 LSI

o Contacto de alarma para interruptor Magnum

o Contacto auxiliar para interruptor Magnum 2A/2B

o

Una Lmpara de sealizacin color rojoo Un Transformador de control + fusibles

o Un Sistema de bloqueo mecnico entre ambos interruptores Magnum

o Un Sistema de medicin compuesto de:

o Instrumento de medicin mltiple modelo SATEC PM171 para la entrada normal y

SATEC PM130 para la entrada de emergencia

o Transformadores de corriente 2 500 A

SALIDA ALMACENAJE - CCM - A01

o Un Interruptor en caja moldeada modelo MDL 3 x 800 A, 480 V AC, tripolar, 60Hz,

montaje fijo, instalacin frontal, poder de ruptura 50 kA, con unidad de proteccin

contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuitos (instantneo y retardado)

o Contacto de alarma + contacto auxiliar

o Equipo de medicin

o Equipo de medicin SATEC PM130

o Transformadores de corriente 800/5 A, Juego de fusibles.

SALIDA MOLIENDA - CCM - BO1o Un Interruptor con acumulacin de energa modelo MAGNUM 1 600 A.


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Marca Cutler Hammer, tripolar, fijo, poder de ruptura 65 kA, 480 V; con unidad de

proteccin de sobrecarga y cortocircuito, Rele Digitrip 520 LSI.

o Equipo de medicin

o Equipo de medicin SATEC PM130o Transformadores de corriente 1 600/5 A, Juego de fusibles

SALIDA DOSIFICACIN; PESAJE Y MEZCLADO CCM - C01

o Un Interruptor en caja moldeada modelo MDL 3 x 800 A, 480 V AC, tripolar, 60 Hz,

montaje fijo, instalacin frontal, poder de ruptura 50 kA.

Con unidad de proteccin contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuitos

(instantneo y retardado).

o Contacto de alarma + contacto auxiliar

o Equipo de medicin


o Transformadores de corriente 800/5 A, Juego de fusibles

SALIDA PELLETIZADO CCM - DO1

o Un Interruptor en caja moldeada modelo MDL 3 x 800 A, 480 V AC, tripolar, 60 Hz,


contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuitos (instantneo y retardado)

o Contacto de alarma + contacto auxiliaro Equipo de medicin


o Transformadores de corriente 800/5 A, Juego de fusibles

PANEL DE SALIDAS PRODUCTO TERMINADO, SERVICIOS CCM - E-01/ /CCM - G01

o Un Interruptor en caja moldeada modelo KD 3 x 250 A; regulado a 200 A 480 V AC,

tripolar, 60 Hz, fijo, instalacin frontal, poder de ruptura 35 kA, con unidad de

proteccin contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuito (instantneo y retardado),

para el Centro de Control de Motores (CCM-E) Producto Terminado.

o Contacto de alarma + contacto auxiliar para interruptor KD

o Un Interruptor en caja moldeada modelo KD 3 x 250 A, 480 V AC, tripolar, 60 Hz,


contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuito instantneo, para el Centro de

Control de Motores (CCM-G) Servicios.

o Contacto de alarma + contacto auxiliar para interruptor FD

o

Equipo de medicin SATEC PM130o Transformadores de corriente 600/5 A


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PANEL DE SALIDAS TRANSFORMADOR DE INSTRUMENTACIN, SOLDADORAS, Y

OTROS

o Un Interruptor en caja moldeada modelo HFD 2 x 60 A, 480 V AC, tripolar, 60 Hz,

montaje fijo, instalacin frontal, poder de ruptura 35 kA, con unidad de proteccincontra sobrecarga, proteccin contra cortocircuito instantneo. Para el circuito del

transformador de Instrumentacin de 25 kVA, (TR-3), 460/230 V, monofsico.




contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuito instantneo, para el circuito de

soldadoras




contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuito instantneo, para reserva.




contra sobrecarga, proteccin contra cortocircuito instantneo. Para el protector de

sobretensiones

o Un Protector de Sobretensiones (TVSS) marca Cutler Hammer modelo Clipper Visor

CPS100480YSK de 100 kA 480 V. Con pantalla de control "Supervisor" con contador

de transitorios.

o 4 espacios de reserva para interruptores HFD

EQUIPO DE MEDICIN

o Equipo de medicin SATEC PM 130

o Transformadores de corriente 600/5Ao Juego de fusibles

D2. Centro Control de Motores Cutler Hammer IT

Los Centros de Control de Motores marca Cutler Hammer Modelo IT son productos

de condiciones estandarizadas por lo cual sus caractersticas son similares y en forma

general contienen el siguiente equipamiento:

o Red de comunicacin DeviceNetpara todos los arrancadores directos, arrancadores

de estado slido y variadores de velocidad. (Excepto en CCM de Servicios-G01).

o Estructuras de 21" de profundidad los de dos frentes


51/183

46

(CCM-Molienda-B01, CCM DPM-C01 y CCM Peletizado-D01)

o Barras principales de 1 600 A (CCM-B01), 800 A (CCM-C01/D01) o 600 A (CCM-

E01/G01)

o Interruptor principal fijo de 1600 A (CCM-B01), de 800 A (CCM-C01 y CCM-D01) yextrable los de 200 o 250 A (CCM-E01/G01)

o Barra verticales mnimo de 600 A en los MCC de doble frente y de 300 A los de

simple frente con aislamiento de laberinto y ventanas de acceso con cortinas de

proteccin

o Soporte de barras para soportar 65 kA simtricos

o Tensin nominal 460 VAC 3 fases, tensin auxiliar 24 VDC con fuentes reguladas en

cada estructura

CCM-B-01 MOLIENDA CON RED DEVICE NET

Este CCM con Sistema de Comunicacin DeviceNet, tiene a su cargo el control a 27

motores en el Edificio de Molienda entre los que se encuentran los motores de mayor

potencia en toda la planta como son: los molinos M1 de 100 HP, M2 de 100 HP, M3 de 75

HP, siendo el motor de mayor potencia el que pertenece al Molino M4 de 400 HP, cuyas

caractersticas de su sistema de control y mando son las siguientes:

o Arrancador reversible de estado slido para 400 HP - Molino M4

o

Este circuito utiliza dos cubculoso Arrancador de estado slido S801 de 500 A, con alimentacin de 24 VDC

o Una fuente de tensin de 24 VDC

o Un mdulo de comunicaciones DN65

o Un mdulo de control "Cover Control" con la palanca de accionamiento del interruptor,

luces de sealizacin de ON/OFF y pulsador de reset

o Un mdulo de control "QCPort Cover Control", luces de sealizacin de

Forward/Reverse y pulsador de reset. El mdulo incorpora la comunicacin entre el

arrancador reversible y la compuerta de comunicacin DeviceNeto Transformador de intensidad y transductor de intensidad 4-

quispe_rs.pdf

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