Este documento presenta el análisis y diseño eléctrico de una edificación de oficinas. Incluye el cálculo de cargas eléctricas actuales y futuras, el cálculo y selección de un transformador de 1000 kVA, el análisis de niveles de tensión requeridos, la clasificación de áreas, el cálculo de distancias mínimas de seguridad, el análisis y diseño del sistema de respaldo con UPS de 78.867 kVA y un grupo electrógeno, y la conclusión de que no

1. ENTREGA #4 OFICINAS
LUIS FELIPE CARMONA ÁLVAREZ
JUAN MANUEL QUICENO SERNA
JOHANATAN RODRIGUEZ SERNA
PROFESOR DE INSTALACIONES DE USUARIO FINAL
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
MEDELLÍN
2016

2. 1. Análisis y cuadros de cargas iniciales y futuras, incluyendo análisis de factor de
potencia y armónicos.
Enel análisisde cargasse partiódetrabajarprimeroconelreconocimientode cadaunade lascargas
que ocupan los diferentes espacios del edificio el cual está compuesto por oficinas, planta de
cisternas,cuartode máquinas,sótanos(parqueaderos),ahoraconociendocadaunade lascargas y
cuales redes debían ser reguladas o normales se comenzó a buscar cada uno de los factores de
potencia que poseen las cargas. Ahora después de obtener el factor de potencia de las cargas, se
comenzóa mirar cual era el factor de diversificaciónyel factorde utilizaciónde cadacarga,estose
hizodebidoaque notodaslascargasvan a estarconectadasenel mismo instante yademásde esto
no todas van a estar funcionando a potencia nominal al mismo tiempo.
Cuandose consiguenlosfactoresse empiezaaejecutarel cálculode la potenciaaparente,activay
reactivade cada planta,teniendoencuentael factor de potencia;cada una de las potenciasse ve
afectada por los factores anteriormente mencionados. Las potencias totales por planta que se
obtiene al final se suman para conseguir de esta manera la potencia total de la industria textil,
teniendo en cuenta el factor de potencia.
Los factores mencionados se obtuvieron mirando las siguientes tablas:
Fig. 1. Factores de potencia aproximados de cargas eléctricas.

3. Fig. 2. Factores de potencia de cargas eléctricas.
Fig. 3. Factor de simultaneidad de cargas eléctricas.

4. Los resultadosque se obtuvieronparacada una de lasplantasfueron:
Fig. 4.1 Potencia total en la planta cisterna.
Fig. 4.2. Potencia total para los sótanos (parqueaderos).
Fig. 4.3. Potencia total en la edificación en general.
En la fig 4.3. en la edificación en general se encuentra:
-Cuarto de extracción de monóxido
- Hall de Ascensores
-Bomba jockey
- Bomba principal
-Cuarto de ingreso de aire fresco
-Escaleras de emergencia presurizadas

5. Fig. 4.3. Potencia total planta 1.
Fig. 4.4. Potencia total planta 2.
Fig. 4.5. Potencia total planta 3-7.
Fig. 4.6. Potencia total planta máquinas.
Luego que se consiguió obtener la potencia total de cada planta se pasó a hacer la suma de las
potenciasparaobtenerlapotenciatotal dela edificación,lacual sepuedeverenel siguiente cuadro.

6. Potencia Total
PLANTA
P. Activa(KW)
P. Reactiva
(Kvar)
Potencia
final(KVA)
Cisternas
10,36 7,82 12,98
Sótanos 1-7
59,85 4,65 60,03
Piso1 39,29092216 21,0777061 44,5875124
Piso2 47,69517293 27,0708278 54,8421301
Piso3-7 277,1411526 163,843328 321,950081
Cuarto
Máquinas 5,29 2,20 5,73
Edificios
General 67,04 50,28 83,80
TOTAL
506,66 276,95 577,41
Fig. 7. Potencia total edificación de oficinas.
2. Cálculo de transformadores incluyendo los efectos de los armónicos y factorde
potencia en la carga.
Para el cálculodel transformadorse tomó cadaunade lasdiferentescargascomolosonartefactos,
iluminación, salidas y bombas para hallar el factor K armónico de cada uno; este factor K se tomó
de la siguiente tabla.

7. Fig. 8. Factor para diferentes cargas.
Luegode sacar el factor K se procede a hallarlacorriente armonicapara cada itemde carga, la
formulade estacorriente eslasiguiente:
𝐼𝑒ℎ = √
1 − 𝑘
𝑘 − 49
∗ 100
Ecuacion 1. Calculo de Ieh a partir del factor K.
Cuandose obtiene lacorriente se pasaa multiplicarlaporlosKVA de cada itemy se obtiene la
siguiente tabla:

8. Cálculos para el transformador
Item Descripción Carga KW Carga KVAR carga KVA Factor K Ieh KVA-HA
1 Iluminación 124,62 - 124,617 4 25,819889 3217,60
2 Salidas 90,50 58,29 107,645859 13 57,7350269 6214,94
3 Artefactos 291,54 218,66 364,427879 20 80,9427213 29497,78
Total KVA-HA 38930,32
I armónica7° 67,42
Fig 9. Total KVA-HA por item de carga.
La corriente armonica7°sale de dividirel total KVA-HAporlapotenciaaparentetotal de laindustria
textil.Luegode estose hallael factor K de carga despejandolode laformula1, y con este factorse
hace una interpolacion lineal para hallar la cargabilidad del transformador; los datos para la
interpolacion se toman de la siguiente tabla:
Fig. 10. Factor de cargabilidad por derrateo.
Cuandose obtienelacargabilidadse dividelapotenciatotal porlacargabilidad yse hallalapotencia
a la cual deberíaestarel transformador,peropara elegirel transformadorse mirala potenciamás
cercana por encima a la que se obtuvo, el transformador que se obtuvo se puede observar en la
figura 11.
Transformador KVA
Carga total (KVA) 577,41
Factor K de carga 16,00
%Cargabilidad(derrateode capacidad,por
gráfica)
66%
Capaciadadcalculada(KVA) FINAL 881,4062
Transformadorcomercial (KVA) 1000
Fig. 11. Potencia del transformador obtenido.
El transformadorque se eligeseráuntransformadorconnivelesde tensión380/208 para alimentar
las cargas a 208V y luegoconun autotransformadorelevarlatensióna240V y conseguiralimentar
las cargas a 240V.
Los transformadoresse le vana comprar al fabricante SIEMENS.
Cabe aclarar que los valorescomercialesmáspróximoserande 800 Kva y 1000Kva, por ende se
escogióel de 1000 Kva.

9. Fig. 11.1 Transformador comercial de 1000kva.
3. NIVEL DE TENSION.
Para el análisis de tensiones requerido en el proyecto de la industria textil, se tuvo en cuenta la
sección220-2 de la NTC-2050, el cual rige losnivelesde tensiónrequeridosenunainstalación.Para
el caso de este edificio con oficinas, los circuitos ramales deberán ser diseñados con la tensión
adecuada necesaria para alimentar las cargas de la instalación, entonces el análisis de tensión
requeridodeberásertal que latensiónque requieranlascargasseasuministradaaellasde manera
constante, segura y confiable.
Las cargas existentes en la instalación, requieren de los niveles de voltaje siguientes:
208V/120V, 240V, 380V 120V, por ende se escogerá un transformador 380v/208v conectado en
estrella aguas abajo del transformador principal.Pero aún falta garantizar la tensiónde las cargas
que son alimentadas a 240V, para este fin se instalará un autotransformador el cual elevara el
voltaje de la salida de 208V del transformador hasta 240V (ver la figura 13).

10. Fig. 13. Conexiónde autotransformador elevadora transformador en estrella.
4. CLASIFICACION DE AREAS
En el proyecto de laedificaciónconoficinasse clasificasoloenunáreapeligrosa,lascualesse deben
tenerencuentapara el correcto diseñode suinstalacióneléctricayde loscomponentesespeciales
que la compones;segúnlas secciones500-7 de la norma técnicacolombiana rigenlas pautas para
la clasificaciónde lasáreas,lassiguientesáreasse consideraron como clasificadas en el proyecto.
Cabe aclarar que estaclasificaciónse tieneencuentaloslugaresdonde existalaposibilidadde riego
de explosióndebido a la presencia de gases o vapores inflamables, líquidos inflamables, polvos
combustibles o fibras o partículas combustibles.
 Cuarto de máquinas: zonas donde se encuentran gases líquidos o vapores inflamables (ya
que la planta de respaldo funciona a diésel), también a que debido a operaciones de
reparación o mantenimiento, pueda haber concentraciones de combustibles de dichos
gases o vapores, además la rotura o funcionamiento defectuoso de equipos o procesos
puedaliberarconcentracionesde vaporesinflamablesysimultáneamente se produzcauna
avería pudiendoocasionarignicióndelequipo. Normalmente peligrosoypresente.Clase I,
división 1, grupos A, B, C, D.
5. DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD.
 Distancias de seguridadenespacios de trabajo.
De lasección110-32 de lanorma NTC2050 dice que alrededorde todoslosequiposeléctricossebe
existir un espacio de acceso y de trabajo suficiente que permita el funcionamiento y el
mantenimiento fácil y seguro de estos equipos. Cuando hallan partes expuestas energizadas, el
espaciode trabajomínimonodebe de serinferiora1,90m de altura (medidosverticalmente desde
el nivel del piso o plataforma) ni inferir a 0,9m de ancho (medidos paralelamente al equipo).La

11. profundidad depende de la tabla 110-34ª, la cual dice que para una condición 1, la profundidad
mínima es de 0,9 metros (figura 14).
Fig. 14. Tabla distancia mínima profundidadespaciode trabajo.
 Distancias mínimaspartes energizadasa construcción del proyecto
Según el RETIE en el enciso 13.1 existenunas distancias mínimas que se deben tener las partes
energizadasrespectoalasconstrucciones,estasestánestablecidasenlatabla13.1 del reglamento
RETIE. En la figura 13.1 se puede observar cuáles son esas distancias según el grafico.
Para el proyecto de la edificación de oficinas el voltaje de la red primaria y secundaria, se deberá
verificaraque laslíneasque se encuentrencercade la construccióndel proyectode industriatextil
cumplan con las exigencias del presente reglamento según la tabla 13.1.
Fig. 15 Tabla distancias mínimas de seguridad en zonas con construcciones.

12. Fig. 16. Esquema de distancias mininas de seguridad
Se tiene que el voltaje de lared primariaque abasteceráde energíaa la edificacióncon oficinas es
de 13200V, Con el voltaje, se procede a hallar a, b, c y d de la tabla 13.1.
a= 3.8m
b=2.3m
c=4.1m
d=5.6m
6. ANALISIS DEL SISTEMA DE RESPALDO
La NFPA 101-2012, capítulo6, define las edificaciones con ocupaciones múltiples y los
requerimientos que se deben cumplir para determinados espacios y ocupaciones.

13. Fig 18. tabla de requerimientos para diferentes espacios y ocupaciones.
Segúnel RETIEenlasección28.3.3(Lugaresconaltaconcentraciónde personas) numeralb.Se tiene
en cuenta que en los sitios donde se requiera la fuente de respaldo de energía, el sistema debe
proveerautonomíaporlo menos60 minutosa plenacarga, sinque latensiónbaje del 87,5 % de su
valor nominal.
El apartado 517-31 de la NTC 205 menciona que los ramales del sistema de emergencia se deben
instalar y conectar a la fuente de alimentación alternativa de forma que todas las funciones
especificadasparaesossistemasse restablezcanautomáticamenteantesde diezsegundosdesdela
interrupción del suministro normal.

14. Fig. 19. Esquema de conexión para fuente normal y alternativa.
Así, teniendo en cuenta lo mencionado anteriormente, además la SECCIÓN 700. SISTEMAS DE
EMERGENCIA de la NTC 2050 y la clasificaciónde lascargas críticas, red reguladae iluminación,se
calculó las baterías de respaldo (UPS) y el respectivo generador (grupo electrógeno).
Cabe aclarar que el sistema visto en la Fig. 19. se le conoce como DOBLE TIRO, este con el fin de
aumentar la confiabilidad de la prestación del servicio de energía, donde se tiene en cuenta solo
cargas críticas.
UPS
Se debe de tenerencuentalosposiblescrecimientos, porlocual se debe sobredimensionar laUPS
con un 15% de lacarga a alimentar.
Tomas regulados Potencia(KVA) UPS UPS comercial
381 68,58 78,867 Eaton 9390 UPS (40-160) KVA
Se recomienda entonces la siguiente referencia.

15. Fig. 20 UPS Eaton 9390 UPS (40-160) KVA
Fig. 21. Datos de salida UPS.

16. GRUPOELECTROGENO
El GE debe tenerlacapacidadde respaldoparatodas lascargas, exceptoparael aire
acondicionadoentodalaindustriaypara la estufaenla cocina.
Cálculo del grupo electrógeno
Elementos de la instalación Potencia(KVA)
Ascensores 26.884,80
Bombajockey 26.110,00
Bombaprincipal 26.110,00
Escalerade emergencia 1.566,60
Tablero regulado (cargas de
seguridad) 8
Iluminación auditorio 1,36
Iluminaciónpasillos 2,16
Ups 78,867
Total 80.761,79
Se recomiendalaimplementaciónde ungrupoelectrógeno
Fig. 22. Grupo electrógeno

17. Fig. 23. Ficha técnica del grupo electrógeno.
7. OTROS ESTUDIOS
La construcción del proyecto de la edificacióncon oficinas, se encuentra en la zona metropolitana
la cual es unazona de muy poca anormalidaden lasuperficieterrestreporende el diseño de lared
eléctricade este proyectono necesitaráningúnestudioadicionalcomoestudiossísmicos,acústicos,
mecánicos o térmicas, por lo tanto para este proyecto estos estudios no aplican.