CALULOS DE MAXIMA DEMANDA

1. SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA
GUÍA DE APRENDIZAJE
SISTEMA INTEGRADO DE GESTIÓN
Proceso Gestión de la Formación Profesional Integral
Procedimiento Ejecución de la Formación Profesional Integral
Versión: 01
Fecha:01/04/2013
Código: F004-P006-GFPI
Programa de Formación:
TECNOLOGO EN ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
Código: 821222
Versión: 1
Nombre del Proyecto:
Código:
Fase del proyecto:
Actividad(es) del Proyecto:

Actividad(es) de Aprendizaje:
 Determinarlacarga instaladayla
demandade la instalación.
 Seleccionarel transformadorde
alimentación.
Resultados de Aprendizaje:
1. Prepararaccionesde mantenimientoenlainstalacióneléctrica
de acuerdo a la normatividad establecida.
Competencia:
Ejecutarel mantenimientode sistemas
eléctricosde distribuciónypotenciaen
baja y mediatensiónsegún
normatividadvigente
Duración de la guía ( en horas): 8
Cuandohablamosde una instalaciónindustrial debemospensarenunacantidadde factoresque tienenque vercon
un correcto dimensionamiento de los componentes eléctricos de la distribución en baja tensión. Nosotros como
tecnólogos debemos tener el concepto de cuanta carga en demanda se tiene y por lo menos así determinar si la
potencia del transformador es la adecuada o no. Igualmente los conductores de los circuitos ramales deben estar
dimensionadosparasoportarlascaracterísticasde lascargas y tenerunaregulaciónmínima.Lasproteccionesdeben
estar de acuerdo a las características de los cortocircuitos responder coordinadamente ante un cortocircuito para
protegerlamaquinaria.Laseguridadde laspersonastieneque serunaprioridadydebemossabercómose protegen
las personas ante una eventual descarga por contacto indirecto con una máquina energizada.
GUÍADE APRENDIZAJE Nº 06
1. IDENTIFICACIÓNDE LA GUIADE APRENDIZAJE
2. INTRODUCCIÓN
3. ESTRUCTURACION DIDACTICA DE LAS ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

2. Guíade Aprendizaje
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3.1 Actividadesde Reflexióninicial.
« Determinar la potencia óptima para la instalación y seleccionar el transformador de alimentación»
Ver Archivo « Asunto_1_Ampliación planta »
¿Cómo determinamos la potencia óptima para la instalación?
¿Cómo seleccionamos el transformador de alimentación?
TTTrrraaannnssspppooorrrttteee dddeee EEEnnneeerrrgggíííaaa EEEllléééccctttrrriiicccaaa
Adaptación a la red de distribución del
proveedor de energía eléctrica
Circuitos terminales - Uso final
PROCESO
DISTRIBUCIÓN
RADIAL
En esta guía trataremosde desarrollaralgunosde estostemaspensandoenunaproblemáticareal trasladándonosa
una planta de tratamiento de aguas residuales. Allí, a partir de las necesidades del cliente calcularemos con apoyo
del instructor los elementos para la distribución en baja tensión necesarios.

3. Guíade Aprendizaje
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3.2 Actividadesde contextualizacióne identificaciónde conocimientosnecesarios parael aprendizaje.
A estas alturas del programa de formación usted ya debe saber cómo calcular la corriente de un motor, o de
una carga monofásica o trifásica. Comience dando un chequeo a las fórmulas referentes a potencia activa,
reactivayaparente,factorde potenciayregulaciónde voltaje.Asícomoalasdefinicionesdeintensidad,tensión
y de impedanciausandofasores.Tengaencuentaque estaguíaesel puntode partidaparaentenderel proceso
de cálculo de una instalación eléctrica industrial.
3.3 Actividadesde apropiación del conocimiento(ConceptualizaciónyTeorización).
3.3.1 Determinaciónde la carga instaladay la demandade la instalación
El método de estimación de la potencia optíma de un transformador puede ser más o menoscomplicado.
Generalmente se procede de la manera siguiente:
 Se realiza el balance de las potencias para determinar la potencia absorbida sobre la red, calculando
de forma sucesiva:
 La potencia instalada Pi (Suma de las potencias activas en kW de las cargas de la instalación),
 La potencia utilizada Pu (Parte de la potencia Pi en kW realmente utilizada) teniendo en cuenta los
coeficientes de utilización máximo (ku) de las cargas (no están generalmente utilizados a plena
potencia) yloscoeficientesde simultaneidad(ks) porgruposde cargas (nofuncionangeneralmentetodos
a la vez),
 La potencia llamada Sa corresponde a Pu (la potencia asignada de los transformadores es una potencia
aparente en kVA cuando Pu es en kW) teniendo en cuenta los factores de potencia y las eficiencias.
 Se determina, de acuerdo con la jornada más cargada del año, el valor Pc en kW potencia máxima
consumidayluegoconvirtiéndolaauna potenciaaparente Sc.Lacomparaciónentre Sa ySc decidelapotencia
a escoger.
A partir de los datos estimados para la instalación (Planta de tratamiento) y para cada circuito terminal
(T1 á T6)…
 Calcular las potencias instaladas Pi correspondientes ¿Cuál es la potencia instalada total (Σ Pi )?
 Calcular las potencias de utilización 𝑷 𝒖 = 𝑷𝒊 × 𝒌 𝒖 × 𝒌 𝒔 correspondientes. ¿Cuál es la potencia utilizada
total (Σ Pu)?
 Deducir las potencias aparentes utilizadas Sa así: 𝑆 𝑎 =
𝑃 𝑢
𝑐𝑜𝑠 𝜑
y las corrientes de empleo o también
llamada corriente básica IB correspondientes. Para monofásicos: 𝐼 𝐵 =
𝑆 𝑎
𝑈
=
𝑃 𝑎
𝑈×cos𝜑
Para trifásico: 𝐼 𝐵 =
𝑆 𝑎
𝑈√3
=
𝑃 𝑎
𝑈×cos𝜑×√3
Circuito
terminal
Cargas
(1) Potencia
instalada
Pi (kW)
Coeficientes
utilización ku
simultaneidad ks
(2) Potencia
utilizada
Pu (kW)
(3) Potencia
llamada
Sa (kVA)
(4) Corriente
de empleo
IB (A)
T1 Motores
T2 Puente grúa
T3 Tomas
T4 Calefacción
T5 Iluminación
T6
T6
Automatismo

4. Guíade Aprendizaje
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Se considerarapara el estudiosiguiente unapotencia máxima consumida
Pc (revisarnota) igual a la potenciacalculadaPu esdecirconsideremos
(Sc = Sa). La potencia máxima escogida Pm corresponde entonces a la
potencia utilizada calculada (Pm = Pu y Sm = Sa).
 SI Pu yPc tienenvaloresmuydiferentes,esrecomendable verificar
desde el principiolasestimacionesrealizadas…
𝑆 𝑚 = 𝑆 𝑎 ×
𝑃𝑚
𝑃𝑎
3.3.2 Seleccióndel transformadorde alimentación
En principiose escoge el transformadorde potenciaaparente S(kVA) normalizadainmediatamente superior
a la potencia Sm determinada. Pero es importante tener en cuenta para la selección los elementos
siguientes:
- Seguridad de funcionamiento : si la instalación comporta un solo transformador, es prudente sobre
calibrar Pm de un 20 %, pero depende de los criterios del diseñador,
- Influencia de la temperatura : conforme a la Norma, el método de cálculo precedente es válido cuando
la temperatura ambiente no pasa de 30°C en promedia diaria y de 20°C en promedia anual con un
máximo de 40°C (más arriba es necesario desclasificar el transformador),
- Extensión futura: si esta prevista, tenerlo en cuenta en la determinación de Pm,
- Factor de potencia: debe ser de 0,90 para evitar penalidades por el distribuidor de energía: S (kVA) = Pu
(kW)/0,90.
A partir de las especificaciones técnicas y de la potencia utilizada total…
 Calcular la potencia aparente mínima (S) del transformador necesario para asegurar laalimentación
de la instalación en B.T. ¿Cuál es la intensidad de la corriente de empleo correspondiente?
A partir de la documentación técnica DT1 « Trafos DTR ABB »…
 Escoger la potencia normalizada (Sn) para el transformador de alimentación.
 Definir, para el transformador elegido, las características principales siguientes:
- tensiones primaria U1 y secundaria U20 entre fases,
- corrientes primaria I1 et secundaria I2,
- tensión de cortocircuito Ucc en %,
- conexión (primario/secundario) e índice horario.
EXTRACTO PLIEGODE CONDICIONES
Para una seguridadde funcionamiento, estáprevistounaaumentode lapotencia
utilizadaPu del 20% (instalacióncompuestade untransformador).
La temperaturaambientenoexcede30°Cen promediadiaria.
Para evitarlaspenalidades,el factorde potencia de la instalaciónestá previstoa0,90
óseauna tangente φ de 0,5.
Distribución13.2kV: red subterránea, encorte de arteria(obucle abierto).

5. Guíade Aprendizaje
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En la selección del dieléctrico de refrigeración, se debe considerar varios parámetros:
- la seguridad de las personas, a nivel del transformador o de su proximidad (ámbito), seguridadque son
objetos de una reglamentación y de recomendaciones oficiales,
- el balance económico teniendo en cuenta las ventajas de la tecnología y de la gama de los materiales
existentes.
Selección del dieléctrico
Actualmente, es posible escoger entre 2 tipos de dieléctrico: transformador sumergido en aceite mineral y
transformadorsecotipoTRIHAL. En el caso de una subestaciónexterna,el transformadorsumergidoconviene
con ciertas precauciones cuando la distancia hacia el edificio principal es inferior a 8 metros.
Distancia Subestación-Edificio Medidas
D > 8m No hay medida particular
4m > D > 8m Necesidad de una pantalla anti-llamasdegrado 1 hora
D < 4m Pared del edificio a proximidad cortafuego degrado 2 horas
En el caso de una subestación interior, diferentes limitaciones intervienen según el tipo de edificio, la
disposición de los locales y la selección de los equipos.
Tipo de edificio Medidas Otra limitación
Gran altura Ningún liquido - TRIHAL obligatorio
DGPT2* Obligatorio
Otros Subestación aislada delos locales de
trabajo por pared cortafuego de grado 2
horas o sin apertura hacia los locales de
trabajo
Aceite
mineral o
seco
Otras disposiciones dela subestación
* DGPT2: Dispositivo de detección de anomalía en el dieléctrico liquido (Emisión de gas - Aumento de presión o de
temperatura 2 niveles). Este dispositivo cierra un contacto para ordenar la apertura de la celda de protección del
transformador M.T/B.T.
El costo de un transformadorsecotipoTRIHAL es mayor al de un transformadorsumergidoenaceite mineral
a potencia idéntica pero su selección impone menos limitaciones de instalación. En particular, su
concepción de clase F1 limita la inflamabilidad. Cual sea el dieléctrico utilizado, la norma impone un
dispositivo de detección de temperatura actuando sobre el dispositivo de corte M.T.
 Consultar la NTC2050 sección 450 para más detalles.
 Consultar la página minminas.gov.co la CIRCULAR No. 18 041 Uso de bóvedas para instalación de
transformadores refrigerados por aire (transformadores secos)
A partir de las especificaciones técnicas y de la norma vigente…
EXTRACTO DEL PLIEGO DE CONDICIONES
SubestaciónM.T/B.T privada 13.2kV/440V: interioraisladade loslocalesde trabajosinapertura.
Transformador M.T/B.T 400 kVA: tiposumergidoenaceite mineralconrelé DGPT2 (Protecciones
contra concentraciónde gases, sobrepresióny temperatura).

6. Guíade Aprendizaje
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 Justificar el dieléctrico escogido para el transformador de la instalación.
 Definir la función del relé DGPT2. ¿Cómo debe operar el relé en caso de anomalía?
Determinar el tipo de medición a prever (Media o Baja Tensión).
 Consultar el tomo II de las normas de la Empresa de Energía de Pereira para el tema de medición
indirecta en la sección 2 Sistemas de medición.
3.4 Actividadesde transferenciadel conocimiento.
Con base al estudiorealizado…
UBICACIÓNDE LAS PROTECCIONES
Un dispositivode proteccióndebeengeneralinstalarse anivel de cadaderivación.

Qp Dispositivo de protección principal
Q1 Q2 Q3
Dispositivos de protección secundarios
Fases Neutro Tierra
 Completarel documentarespuesta1 reportandolos datosdel sistemade distribución(Potencias,
factoresde correcciónyCorrientes) ydel transformadorde alimentaciónM.T/B.Tescogido.
 Realizarel esquemaunifilarde lainstalacióneléctricaB.Tpresentandolasdiferentessalidas(T1à T6)
e indicando,paracada ramal, losconductoresdistribuidos(Fase, NeutroyTierra),laubicaciónde los
diferentes dispositivos de protección y la corriente de empleo IB asociada.

7. Guíade Aprendizaje
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3.5 Actividadesde evaluación.
DR1 – PLAN DE CARGA NUEVA INSTALACION
Circuito
terminal
Receptores
Potencia
instalada
Pi (kW)
Coeficientes
utilización ku
simultaneidad
ks
Carga
demanda
Pu (kW)
Aparente
demanda
Su (kVA)
Corriente
de empleo
IB (A)
T1
Motores
3~
T2
Puente grúa
3~
T3
Tomas
3~
T4
Calefacción
1~
T5
Iluminación
3~
T6
Automatismo
1~
Total carga
instalada
Pi (kW)
Total
demanda
Pu (kW)
Total potencia
Sa (kVA)
Total
corriente
IB (A)

Transformador
M.T/B.T
Sn (kVA)
U1(V) U20(V)
I1 (A) I2 (A)
Ucc (%)
Conexión Índice horario
Dieléctrico Aceite mineral SecotipoTRIHAL


8. Guíade Aprendizaje
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Tipo de medición MediaTensión Baja Tensión
Evidencias de Aprendizaje Criterios de Evaluación Técnicas e Instrumentos de
Evaluación
Evidenciasde Conocimiento:
Calcula carga instalada,la
demanda y el transformador de
una carga industrial
Evidenciasde Desempeño:
No Aplica
Evidencias de Producto:
No Aplica
Diligenciala documentación
técnica de mantenimiento del
sistema de distribución eléctrica
(planos,equipos y parámetros de
reglaje) cumpliendo con el pliego
de cargas y las normas vigentes
Documento respuesta - Lista de
chequeo
 Equipo de cómputo con: PDF, OFFICE, INTERNET, SCHNEIDER ECODIAL
 Calculadora por alumno, cuaderno de apuntes
 Impresión: Documento respuesta 1
 Ambiente de aprendizaje sala de socialización
 Documento digital: Guía para instalaciones eléctricas 2008 IEC. DT1. DT2.
Pi Potencia instalada, es la potencia nominal del equipo.
Ks Factor de simultaneidad
Ku Factor de utilización
NTC 2050
RETIE
Guía de Diseño de instalaciones eléctricas según normas internacionales IEC, 2008, Schneider Electric
http://www.transformadores.com.co/
VERSION 1. Elaborado por: Sergio Andrés García Peña, 13 de mayo de 2013
Revisadopor: Julian Lopez Echeverry, 17 de abril de2014
4. RECURSOS PARA EL APRENDIZAJE
5. GLOSARIO DE TERMINOS
6. BIBLIOGRAFÍA/ WEBGRAFÍA
7. CONTROL DEL DOCUMENTO (ELABORADA POR)

9. Guíade Aprendizaje
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