En este tutorial se explica que es el diagrama eléctrico unifilar. Se definen las características y parámetros que debe de tener, así como la simbología que se puedes usar. Además se explica un ejemplo de un pozo de riego agrícola, donde la carga solo es un motor eléctrico.
Recomendamos un archivo de Excel para realizar diversos cálculos eléctricos que se necesitan realizar para el diagrama unifilar eléctrico. Se consigue en la Tienda Hotmart.
Un diagrama unifilar o esquema unifilar, es un diagrama que muestra los componentes eléctricos uno enseguida de otro hasta completar toda la instalación eléctrica.
Tiene todos los detalles de la instalación por lo que podemos entender más fácil el proyecto, además nos ayuda para analizar posibles fallas o ver errores en el diseño.
Puedes calcular los parámetros de un diagrama unifilar usando esta aplicación.
Cálculos eléctricos según la NOM 001 SEDE 2012.
Diagrama eléctrico unifilar para un pozo.
A continuación te mostramos un diagrama unifilar para un pozo.
En resumen, tenemos una línea de media tensión a 33 KV que llega a un transformador de 225 KVA, el cual transforma el voltaje de 33KV a 440 V. Luego pasa por las bases de medición, llega al interruptor principal, pasa al arrancador y por último llega un motor trifásico de 150 Hp.
Lo anterior lo podemos expresar en un diagrama unifilar que tendrá mucho más detalle que la descripción anterior.
El diagrama anterior es un diagrama unifilar para un motor de 150 Hp. Como puedes notar iniciamos en la conexión a la línea área de media tensión, pasamos por todos los equipos y componentes describiéndolos a detalle y al final terminamos en el motor, que realizará un trabajo mecánico.
Notas importantes del diagrama unifilar.
- 3F-4H, significa 3 fases 4 hilos, es decir, tenemos 3 fases y el neutro.
- Sobre el conductor, debemos indicar el calibre del cable (4/0), el material (Cobre) y el tipo de aislamiento (THW-LS).
- Acerca de la tubería, debemos indicar el tipo de tubería (PGG, LICUATITE, PVC), y el tamaño (2”).
- Alimentador, además del tipo de conductor y la tubería. Debemos indicar la distancia del alimentador (7 m), el amperaje de la carga (180 A), la carga (120 KW) y la caída de tensión.
- En el motor, podemos ver la placa del motor para definir sus datos. F.S. es el factor de servicio, FP es el factor de potencia, ambos los encuentras en la placa del motor.
- En el transformador, es importante indicar si es monofásico o trifásico, la capacidad en KVA, los voltajes de operación, el tipo de transformador (Pedestal, Aéreo) y la impedancia (%Z) que da mucha información sobre el transformador, sobretodo en análisis de corto circuito.
- Tienes libertad de ordenar textos y dar el formato que más te guste para que tus diagramas unifilares sobresalgan del resto, solo recuerda mantener la información correcta.
Explicación del diagrama eléctrico unifilar.
A continuación explicamos cada parte del diagrama unifilar, para que quede más claro.
Punto de conexión en diagrama unifilar.
Iniciamos desde arriba, indicando donde es el punto de conexión. Describimos la línea existente, como una línea existente de 3 fases 4 hilos, tanto fases como el neutro son calibre 1/0 de cable ACSR y opera en 33,000 V.
Luego encontramos los cortacircuitos, que son la protección del transformador. Solo indicamos la capacidad del fusible en amperes. Y como la línea existente es de 33 KV, los cortacircuitos tienen que estar diseñados para ese voltaje. Se construyen de 38 KV.
Más abajo encontramos los apartar rayos, de igual manera verificamos que sean para trabajar al voltaje de la línea existente. En este caso se diseñan de 30 KV.
Transformador en diagrama unifilar.
Después encontramos al transformador, el cual convertirá los 33 KV a 440 V. Pasaremos de media tensión a baja tensión gracias al transformador.
Debemos indicar la capacidad, el tipo, los voltajes de operación y los datos que creamos más relevantes de nuestro transformador.
Debemos indicar que tipo de alimentador sale del transformador. Es decir, que cable y tubería usaremos, así como qué características tiene la carga. En este caso usamos 3 fases calibre 4/0 y un neutro calibre 1/0, ambos de cobre y con aislamiento THW-LS que soporta 75 ºC.
La tubería, usamos Pared Gruesa Galvanizada de 2 pulgadas de diámetro. Se usa esta tubería por estar en el exterior.
La distancia del cable son 7 metros. En cada fase pasaran 180 A, la caída de tensión es mu pequeña debido a la distancia, recuerda que hay una máxima caída de tensión permitida que varía entre 2%, y 5%, dependiendo el país y el tipo de instalación.
Base de medición, diagrama eléctrico unifilar.
Como vemos en la imagen anterior, indicamos el tipo de base de medición, en este caso es una 13T-20. La medición se realiza por Transformadores de corriente (TCs), también conocidos como donas de medición.
Y aquí mismo hacemos la unión entre el neutro y la tierra.
Luego describimos el alimentador hacia el gabinete donde se encuentra el interruptor principal y el arrancador del motor. Al igual que el alimentador que sale del transformador.
Arrancador e interruptor principal.
Para el interruptor principal, indicamos la capacidad y los polos del mismo. En este caso es un interruptor de 3 polos 250 A.
Calculamos la corriente de corto circuito (ICC) en este caso es de ICC = 4,228 A. Este valor debe de ser menor a la capacidad interruptiva (CI), que en este caso es de 35 KA a 440 V. Esta es el amperaje máximo que el interruptor soporta sin ser dañado.
El arrancador es a tensión reducida (ATR). La protección del motor es mediante un relevador de sobrecarga, el cual se debe ajustar según la corriente del motor, en este caso se ajusta a 207 A, un 115% del amperaje del motor.
Motor, características en esquema unifilar.
Por ultimo hay que describir el alimentador desde el arrancador hasta el motor, y los datos del motor.
El alimentador hacia el motor será subterráneo, por lo que se usará tubería de PVC de servicio pesado o de uso rudo de 2” pulgadas de diámetro (53 milímetros de diámetro).
El conductor es de 3 fases calibre 4/0 con aislamiento THW-LS, y una tierra calibre 2 desnudo, ambos de cobre.
Indicamos el amperaje que pasa por el cable (180A), la carga (120 KW), la distancia hasta el motor (30m) y la caída de tensión, que no supere la permitida.
Por ultimo indicamos las características del motor.
Es de 150 Hp, opera a 440 V y 60 Hz, tiene un factor de servicio de 1.0, un factor de potencia (FP) de 0.91, una eficiencia de 95%, un amperaje de 180 A y la carga es de 120 KW.
Nota sobre la carga: La carga, debería ser la conversión de Hp a Kw, que son 112 KW. Sin embargo, debido a las pérdidas que existen en los motores, que en ocasiones trabajan sobrecargados, entre otros factores. La potencia real puede ser más.
Muchos ingenieros prefieren aumentar un poco la carga.
Ya que si el usuario realiza un contrato por 112 Kw. Es muy probable que el motor trabajando a plena carga supere esos 112 KW. Al superarlos, puede ocasionar una multa por parte de quien suministra la energía, debido a que se está consumiendo más de lo contratado.
Para evitar ese problema, en este caso colocamos 120 KW, usamos un factor de 1.067. Que es el factor que se obtiene si dejamos como base convertir 150 KW a 160 KW.
Este parámetro también lo puedes encontrar en la app:
Cálculos eléctricos según la NOM 001 SEDE 2012.
