Para poder seleccionar el transformador adecuado para la planta, es necesario conocer una serie de fundamentos de electricidad, así como los diagramas unifilares. Con el fin de estudiar la potencia de los motores de nuestra planta.

1. Universidad Nacional Autónoma de México
Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán
Ingeniería en Alimentos
Diseño de plantas
Grupo: 2801
Memoria 6: Energía eléctrica y selección del
transformador.
“Galletas de Trigo”
Integrantes:
Damián Navor Ana Karen…………….. 100%
García Piña Gloria Fabiola……….…… 100%
Hernández Pérez Gustavo…………..… 100%
López Cruz Viridiana…………………… 100%
Melo Cruz Stephanie………………...… 100%
Profesora:
María Elena Quiroz Macías

2. Índice
INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... 3
1.0 Fundamentos de electricidad............................................................................................... 4
2.0 Diagramas Unifilares. .......................................................................................................... 5
3.0 Estudio de los motores. ....................................................................................................... 8
4.0 Transformador ................................................................................................................... 12
5.0 Iluminación. ....................................................................................................................... 16
6.0 Cálculo y selección del transformador............................................................................... 19
7.0 Bibliografía:........................................................................................................................ 20

3. INTRODUCCIÓN
El diseño de la planta de proceso vendrá totalmente condicionado por la solución adaptada
del sistema de proceso. De esta manera, el proyecto de una planta de procesado de
alimentos recogerá la solución óptima del sistema de proceso pensado, resaltando la
ingeniería de detalle:
1) La obra civil necesaria en el proceso y edificios auxiliares (de recepción y
almacenamiento de materias primas y envases, expedición del producto elaborado,
alojamiento de los sistemas auxiliares: sala de calderas, sala de máquinas de sistemas
frigoríficos, etc.)
2) La definición de los sistemas auxiliares necesarios (instalaciones de vapor, frigoríficas,
de manejo de materiales de desecho y sistemas de control).
En este proyecto de investigación, se pretende resolver el diseño de un sistema de proceso y
de la planta de proceso para galletas de trigo, para lograr eso se han de realizar una serie de
estudios previos acerca de todos los aspectos que van a acondicionar y determinar la solución
de la planta alimentaria, mediante el estudio previo de las materias primas a utilizar, y un
estudio del producto terminado. Así como, estudiar previamente las distintas alternativas de
tecnologías e ingenierías de proceso para llegar al producto final.
Por otro lado, una vez que se tiene visualizado los servicios auxiliares requeridos para el área
de producción, lo siguiente es la instalación eléctrica para el arranque de dichos equipos. Se
tendrá uno o varios circuitos eléctricos destinados a un uso en específico, se debe contar con
un sistema con buena regulación de voltaje, al menor costo posible, garantizando siempre el
más alto grado de continuidad de servicio.
Así pues, en dicha memoria de cálculo, se propondrá un diagrama unifilar eléctrico para la
planta productora de galletas de trigo “Weizen S.A. de C.V.” también se seleccionara un
transformador para la línea de circuitos eléctricos.

4. 1.0 Fundamentos de electricidad.
1.1 Electricidad. La electricidad es un conjunto de fenómenos físicos referentes a los efectos
producidos por las cargas eléctricas tanto en reposo como en movimiento.
La electricidad puede definirse como el movimiento de cargas eléctricas llamadas electrones.
Los átomos de la materia contienen electrones, que son partículas con cargas negativas. Los
electrones se mueven alrededor del núcleo de su átomo, el cual contiene partículas cargadas
positivamente llamadas protones. Normalmente las cargas positivas y las negativas se
encuentran en equilibrio en la materia. Cuando los electrones se mueven de su posición
normal en los átomos, se observan efectos eléctricos.
1.2 Corriente eléctrica. La corriente eléctrica es la electricidad en movimiento, es decir, un
flujo continuo y controlado de electrones. La ley de atracción y repulsión electroestática
establece que un cuerpo cargado eléctricamente ejerce una fuerza de atracción y repulsión
sobre las cargas de los cuerpos que se encuentran a su alrededor; la zona en que se
manifiestan estas fuerzas se llama campo eléctrico.
1.3 Corriente directa y corriente alterna. La corriente eléctrica es el flujo continuo y
controlado de electrones en un circuito eléctrico. Cuando se mantiene una fuente de voltaje
conectada a través de conductores a un positivo, las cargas eléctricas fluyen desde un polo
hacia otro; a este flujo se le llama corriente eléctrica y es el indicador de la cantidad de flujo
hacia algún punto. La intensidad de corriente se conoce como la variación de carga con
respecto al tiempo y su intensidad se mide en coulombs por segundo; esta unidad se
denomina ampere o amperio.

5. 1.4 Instalación eléctrica
Las instalaciones eléctricas industriales, por su tamaño y complejidad, son en ocasiones tan
importantes como los sistemas eléctricos de potencia, el uso de las técnicas de análisis
usados en éstos, pueden ser aplicables también en las instalaciones del tipo industrial.
El análisis de los sistemas, es un conjunto de técnicas que se basan en las leyes
fundamentales de la electricidad, aplicables principalmente a circuitos trifásicos de corriente
alterna, facilitando el cálculo del comportamiento de los sistemas bajo condiciones
específicas.
El diseñador de un sistema eléctrico de potencia para instalaciones industriales, debe
determinar el requerimiento de carga, incluyendo los tamaños y tipos de las mismas, asi como
cualquier requerimiento de tipo especial.
2.0 Diagramas Unifilares.
En el estudio de sistemas eléctricos de potencia o para aplicaciones industriales, el uso de
diagramas unifilares resulta de gran utilidad y representa un elemento básico para el diseño y
los estudios de sistemas eléctricos. El diagrama unifilar se define como: “un diagrama que
indica por medio de líneas sencillas y símbolos simplificados, la interconexión y partes
componentes de un circuito o sistema eléctrico” (Harper, 2003).
Para la distribución de potencia a escala industrial, existen al menos tres sistemas básicos
que se han desarrollado a partir de los distintos posibles arreglos, los cuales son los
siguientes:
1. Sistema radial simple: Es el más económico para la distribución directa de la potencia a
los centros de carga, de donde, a su vez, la potencia se distribuye para su utilización.
En la figura siguiente se muestra el esquema básico de este sistema.
2. Sistema selectivo primario: Este sistema primario proporciona una alimentación alterna
a cada centro de carga. En esto, dos líneas van hacia cada unidad o centro de carga.
En resistencia, si se presenta una falla en las líneas de alimentación, entonces solo
algunos de los centros de carga pierden su potencia y mediante switcheos rápidos se
regresan a servicio, en tanto que el alimentador en falla se repara.

6. 3. Sistema selectivo secundario: Este sistema es básicamente radial primario con enlaces
secundarios entre los buses o barras. Este sistema, como el radial simple, tiene la
desventaja de tener una fuente de alimentación única, desde luego que es posible
tener más de una fuente radial para mejorar el uso del bus secundario de amarre, lo
cual permite aislar cualquier alimentador secundario y alimentar el bus secundario,
cerrando los interruptores de amarre al bus.

7. 2.1 Diseño de un diagrama unifilar. Es la representación de todas las partes que componen
un sistema de potencia de modo gráfico y completo, tomando en cuenta las conexiones entre
ellos y visualizarlo de forma sencilla. Es un sistema trifásico que se resuelve como monofásico
o representado por una sola línea. Su propósito es de suministrar en forma concisa la
información del sistema eléctrico.

8. Ahora bien, en estos sistemas se deben considerar ciertos elementos para los motores que se
usaran en el área de producción.
3.0 Estudio de los motores.
3.1 Motor. El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía
eléctrica en energía mecánica por medio de la acción de los campos
magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas
rotatorias compuestas por un estator y un rotor.
3.2 Potencia. La potencia o energía eléctrica es la rapidez o velocidad con que la energía
eléctrica asume otra forma. En un sistema mecánico, la potencia es la rapidez con la que se
realiza un trabajo, es decir, la cantidad de trabajo que puede hacerse en una cantidad
específica de tiempo. Es decir, mientras mayor sea la potencia que va a un motor eléctrico,
mayor será el trabajo que el motor realice en un determinado tiempo.
La potencia eléctrica, o sea, el porcentaje en el cual la energía eléctrica se convierte en otra
forma de energía, simplemente es la corriente multiplicada por el voltaje.
La unidad de medida de la potencia eléctrica es el watt (W), en honor a James Watt.
Un voltaje de 1 volt, al empujar una corriente de 1 ampere, produce 1 watt de potencia.
3.3 Caballos de potencia (HP). El trabajo mecánico que realiza un motor se mide en
términos de caballos de potencia. Un caballo de potencia se define como 550 libras aplicadas
durante una distancia de un pie en un segundo. En otras palabras se necesita 1 HP para
levantar 550 lb a la distancia de un pie en un segundo.
Una vez estudiadas las definiciones anteriores, se procede a la elaboración del diagrama
unifilar de la planta procesadora de galletas de trigo Weizen S.A. de C.V., para ello es
necesario contar con un listado de los motores que ocupan los equipos en el área de
producción.
3.4 Elementos de la instalación eléctrica para motores. La instalación eléctrica para
motores, se debe hacer siempre de acuerdo con las disposiciones de las “Normas técnicas
para instalaciones eléctricas”, que se refieren no solo a la instalación misma de los motores,

9. sino también a los requisitos que deben llenar los elementos que la conforman. En la
siguiente figura, se muestran los elementos principales de la instalación eléctrica de uno o
varios motores.
La corriente nominal de los motores de inducción, representa la corriente que demanda un
motor de su fuente de alimentación cuando desarrolla su potencia nominal, estas potencias de
los motores se expresan regularme en kilowattas o HP, y estos valores se encuentran
normalizados, de acuerdo al número de fases y voltaje de alimentación, y considerando
también que para las velocidades de operación más comunes a la frecuencia de la
alimentación para un numero de polos dado, estos valores se encuentran dentro de rangos
típicos que aparecen en las normas técnicas para instalaciones eléctricas o en los catálogos
de los fabricantes de motores y equipo de control. Estos valores de los motores son usados
para el cálculo de las componentes de una instalación eléctrica (Harper, 2003).
3. 5 Calculo de alimentador para motores. En el diagrama correspondiente al cálculo de los
circuitos derivados, el alimentador alimenta al circuito derivado del motor y se protege por
separado, de manera que para incluir al alimentador se debe usar el diagrama que se muestra
a continuación:

10. 3.6 Datos para el diseño de un centro de control de motores.
Para dar la información más precisa para el diseño de un CCM, es conveniente tener una idea
de los datos que se manejan para sus componentes, como es el caso de los arrancadores y
los interruptores. En el caso de la información de arrancadores normalmente se hace
referencia a normas nacionales, aun cuando se deben satisfacer condiciones establecidas por
normas internacionales, en donde se establecen las capacidades máximas, las cuales se dan
a continuación:
La tabla anterior es aplicable a motores trifásicos de inducción de una sola velocidad, con
jaula de ardilla.

12. Una vez seleccionado el motor, es necesaria una protección del motor contra sobrecarga y
cortocircuito, se requiere:
1. Protección térmica de sobrecarga, protegiendo el motor contra daños por
sobrecalentamiento.
La protección deberá ser ajustada a la corriente nominal del motor. Se hace normalmente por
medio de elementos bimetálicos adyacentes al arrancador.
2. Fusibles protegiendo la línea y el motor contra cortocircuito. Los fusibles se eligen
dependiendo de la corriente nominal del motor, según la tabla siguiente:
4.0 Transformador
Se denominan transformadores de instrumento o de medición, a los que se emplean para
alimentar circuitos que tienen instrumentos de medición y/o de protección, el uso de estos
transformadores se hace necesario en las redes de alta tensión en donde se requiere reducir

13. los valores de voltaje y corriente a cantidades admisibles para los instrumentos, ya sea por
razones de seguridad o por comodidad. Los propósitos específicos para los que sirven los
transformadores de instrumento son, entre otros, los siguientes:
A. Aísla a los instrumentos de medición y protección del circuito primario o de alta tensión,
permitiendo así medir altos voltajes y altas corrientes con instrumentos de bajo alcance.
B. Da mayor seguridad al personal, al no tener contacto con partes en alta tensión.
C. Permite la normalización de las características de operación de los instrumentos.
Existen básicamente dos tipos de transformadores de instrumento: Los transformadores de
potencial (TP) que reducen el voltaje y los transformadores de corriente (TC) que reducen la
corriente, conectados en paralelo y en serie, respectivamente (Harper, 2003).
4. 1 Factores para la selección de los transformadores.
En las aplicaciones prácticas de los transformadores de corriente para su selección, se deben
tomar en consideración algunas características importantes como las siguientes:
A. Capacidad.
B. Tipo de aislamiento. Relacionado con la tensión nominal de operación.
 Tensión primaria.
 Tensión secundaria.
C. Frecuencia. Se debe especificar la frecuencia nominal del sistema en que se instalaran
por ejemplo, 60 Hz en México a 50 Hz en otros países.
D. Capacidad del fusible.
4.2 Transformadores de potencial. El transformador de potencial es un transformador de
tensión en el que el circuito primario se conecta en derivación (en paralelo) con el circuito del
cual se desea conocer el voltaje. En el secundario, se conectan en paralelo los instrumentos
correspondientes (por ejemplo, un vólmetro, wáttmetro, medidor de energía, relevadores, etc).
Debido a que estos transformadores deben indicar exactamente el valor de la tensión
existente en el primario, es necesario que la relación entre los voltajes primario y secundario
se mantenga constante, esto significa que se debe limitar, tanto como sea posible la caída de
tensión en el primario y en el secundario.

14. 4.3 Criterios básicos para la selección de transformadores de potencial.
Para cualquiera que sea el nivel de aplicación de un transformador de potencial, la correcta
selección del mismo, es un aspecto determinante en su buen comportamiento, para esto es
importante considerar los siguientes aspectos:
a) El tipo de servicio.
b) El tipo de aislamiento.
c) Las condiciones de operación.
d) Las tensiones nominales, primarias y secundarias.
e) Las clases de precisión y la carga nominal secundaria.
f) El factor de tensión.
4.4 Las tensiones primarias y secundarias. Como regla, se ha adoptado que en sistemas
de 115 kV o tensiones mayores, siempre se deben instalar transformadores monofásicos que
se conectan entre fase y tierra, esto signifca que en estos casos, la tensión nominal primaria
se debe especificar como el valor equivalente de fase a tierra de la tensión entre fases del
sistema, es decir: VL/3. Para los sistemas de alta tensión, algunos valores normalizados se
dan en la tabla siguiente:
Valores de tensiones primarias y relaciones de transformación normalizadas para
transformadores de potencial.
Tensión nominal primaria del
transformador (kV eficaz)
Tensión nominal primaria del
transformador (kV eficaz)
Relación de transformación.
69 115 600/1000 :1
138 230 1200/2000 :1
241.5 400 2100/3500 :1

15. En general, la tensión nominal secundaria, debe ser 115 volts. Para transformadores de
potencial con tensiones de 115 kV o más en el primario, se debe contar con dos devanados
secundarios independientes para 115 volts.
4.5 Capacidad de transformadores. La capacidad de sobrecarga del transformador,
depende del tipo de enfriamiento y de las temperaturas de diseño, según el tipo del que se
trate. Los factores de enfriamiento y temperatura, se indican en la tabla siguiente:
Factores de sobrecarga para transformadores.
Tipo
Capacidad
KVA
Enfriamiento Temperatura
Tipo Factor Elevación Factor
Seco
AA
FA
1.00
1.30
150 °C 1.00
Líquido en
centro de
carga
OA
FA
FA
1.00
1.00
1.15
55/65 °C
65 °C
1.12
1.00
Liquido en
S.E. primaria
OA
FA
FOA
1.00
1.00
1.67
55/65 °C
65 °C
1.12
1.00
La capacidad de sobrecarga de un transformador, se obtiene multiplicando los amperes de
plena carga por el factor de enfriamiento y por el factor de elevación de temperatura.

16. 4.6 Listado de motores del área de producción de las galletas de trigo.
EQUIPO
Potencia
kW HP
Tamizadora 2.0 2.6820
Mezclador en V 4.0 5.3640
Mezclador 5.0 6.7051
Amasadora 4.7 6.3028
Tanque de reposo 1.5 2.0115
Laminadora 7 9.3871
Horno 11 14.7512
Túnel de
enfriamiento
5.5 7.3756
Envasadora 2.4 3.284
Total 57.86
5.0 Iluminación.
Debe haber iluminación suficiente en todos los espacios de trabajo alrededor de los equipos
de acometida, tableros de distribución, o de los centros de control de motores instalados en
interiores y la iluminación no debe estar controlada únicamente por medios automáticos. No
se requerirán salidas adicionales para iluminación, cuando el espacio de trabajo esté
iluminado por una fuente de luz adyacente.

17. Cargas en watts recomendadas para la iluminación en algunas áreas.

18. Es necesario conocer de igual manera la potencia originada por la iluminación de las áreas de
la empresa productora de galletas de trigo Weizen S.A. de C.V.
Área Watts
Recepción de la materia
prima.
180 25 4500
Producción. 1200 200 240000
Oficinas 208 25 5200
Baños y vestidores. 85 40 3400
Comedor 150 60 9000
Estacionamiento -
Almacén de materia
prima
166 50 8300
Almacén de producto
terminado.
166 50 8300
Basura -
Carga y descarga 150 25 3750
Laboratorio 110 40 4400
Tanque de combustible. 15 9 135
Enfermería 150 25 3750
Subestación 150 16 2400
Vigilancia 10 2 20
Cuarto de
mantenimiento-
208 25 5200
Área verde -
Cuarto de maquinas 208 25 5200

19. 6.0 Cálculo y selección del transformador.
 Capacidad.
 Tensión primaria.
 Tensión secundaria.
 Frecuencia.
 Capacidad del fusible.
 Medidas del transformador: Fondo, ancho, largo y peso.
Watts totales de iluminación: 305555 watt
Carga= ∑Hp motor + ∑Hp iluminación
Carga= 57.86+407.073= 464.9 = Hp
Corriente= =
I=1173.02 A
Va= =
VA= 446.97 KVA
Transformador
Capacidad 500(KVA)
Tensión primaria 15/95, 25/150, 34.5/150 (KV)
Tensión secundaria 208/120, 400/231, 480/277 (V)
Frecuencia 50-60 Hz
Alto 1.7m
Largo 1.95m
Ancho 1.36m
Peso 1180Kg

20. 7.0 Bibliografía:
 Harper Enriquez. Protección de instalaciones eléctricas industriales y comerciales.
Editorial Limusa. 2da edición. México (2003).
 Harper Enríquez. El libro practico de los generadores, transformadores y motores
eléctricos. Editorial Limusa. México (2004).
 Manual técnico de instalaciones eléctricas en baja tensión. Condumex Cables. Premio
nacional de tecnología. Grupo Condumex. Quinta edición. México (2009).
 NOM-001-STPS-2008. Edificios, locales, instalaciones y áreas en los centros de
trabajo- Condiciones de seguridad. Diario Oficial. México (2008).
 NOM-025-STPS-2008. Condiciones de iluminación en los centros de trabajo. Diario
Oficial. México (2008).
 Reglamento electrotécnico para baja tensión e instrucciones técnicas complementarias
(ITC). Real decreto 842. Editorial AENOR. España (2002).