FOSA DE DECANTACIÓN
PARA ACEITE
DE
TRANSFORMADOR.
INTRODUCCION
La NOM-001-SEDE-1999 en sus
Artículos:
-
450-23 Transformadores en líquidos
de alto punto de ignición;
-
450-24 Transformadores aislados
con líquidos no inflamables;
-
450-27 Transformadores instalados
– Exteriores – Trampas de drenaje;
-
450-46 Drenaje de Bóvedas
de transformadores;
-
924-8c Contenedores para aceite;
ordena que bajo las condiciones
que se especifican, en los lugares en que se tenga equipo en líquido
aislante, debe existir un depósito especial de confinamiento
de cualquier acumulación del líquido aislante.
Por la parte de ecología,
la Norma Oficial Mexicana NOM-113-ECOL-1998 Publicada en el D.O.F. de fecha
26 de octubre de 1998, establece las: Especificaciones de protección
ambiental para la planeación, diseño, construcción,
operación y mantenimiento de subestaciones eléctricas de
potencia o de distribución que se pretendan ubicar en áreas
urbanas, suburbanas, rurales, agropecuarias, industriales, de equipamiento
urbano o de servicios y turísticas. En su parte relativa dice:
4.3 Especificaciones
para la etapa de operación y mantenimiento
4.3.3 Cada transformador
deberá contar con un sistema de captación de derrames
de aceite dieléctrico. Dicho sistema consistirá en una
fosa contenedora, trinchera o charola de concreto armado, el cual deberá
conducir el aceite hasta una fosa contenedora con una capacidad igual al
100% del transformador más grande.
En esta región del Bajío,
son pocas las instalaciones que cuentan con ese depósito especial.
Y menos aun las que cuentan en el depósito con la trampa de drenaje
para separar agua (NOM-001-SEDE Secc. 450-27 Transformadores en aceite
instalados en Exteriores), ya sea por lluvia o por cualquier otra causa,
del posible aceite derramado procedente de equipo eléctrico, tal
como transformadores.
Una de las instalaciones que
hemos visto más completas y sencillas, en términos generales
es como se muestra en el dibujo.
FOSA PARA DERRAMES Y CONTENEDORA PARA ACEITE DE TRANSFORMADOR.
La descripción general es como sigue. Alderredor de la cimentación
del transformador, y como parte integral de ésta para evitar filtraciones,
se tiene una fosa de derrames, completa de concreto y con brocal a una
altura ligeramente superior al nivel de piso terminado. La fosa está
llena hasta nivel de piso, de grava gruesa, como de 35 mm. La capacidad
de la fosa con grava más el contenedor es el volumen del aceite
del transformador. La grava es usada para disminuir el peligro de incendio.
El piso debe tener una pendiente tal que permita el desalojo del agua o
del aceite.
En la parte más baja de la fosa de derrames se coloca un tubo
para drenar, del diámetro suficiente para que no se tape con facilidad,
y evitar su mantenimiento. El otro extremo del tubo entra a la fosa contenedora
para el agua y/o el aceite.
La fosa contenedora puede estar hecha de cualquier material impermeable,
con volumen suficiente para contener todo el aceite que aun a futuro se
pueda derramar, más unos 25 centímetros de altura de agua
en la parte inferior.Exactamente al nivel superior calculado del aceite
se coloca un tubo en codo, de diámetro suficiente, en que su rama
vertical llegará hasta unos 20 centímetros del fondo y servirá
cmo única salida del agua, y la rama horizontal descargará
el agua al drenaje. Esta fosa tendrá una tapa para mantenimiento,
y para sacar el aceite en caso de algún derrame.
El sistema trabaja así en el caso más crítico:
Vamos a suponer que la fosa contenedora se encuentra llena de agua de lluvia
cuando sucede un derrame de todo el aceite del transformador. El aceite
derramado entrará a esta fosa y por densidad se deposita arriba
del agua. Cuando el nivel total alcance el del tubo de salida en codo,
saldrá por este tubo el agua de abajo, que es el efecto deseado.
En el caso que el tubo de salida de la fosa contenedora no pueda descargar
directamente al drenaje por gravedad, por cuestión de niveles, se
puede colocar una bomba eléctrica pequeña, con electronivel
de electrodos que funcionará muy bien con el agua para cerrar y
aceite para abrir, cuidando en el diseño el volumen y niveles del
aceite, y del agua a bombear.
Para el buen funcionamiento se deben tener algunas precauciones:
Que el tubo de salida final sea recto, casi horizontal, con descarga
al aire, para que no haga efecto de sifón;
Que se debe dar mantenimiento periódicamente, para vigilar no
se tapen los tubos;
Que este sistema no es para aceites que contengan compuestos halogenados,
que están prohibidos en nuestro país.
TRANSCRIPCION
DEL PROBLEMA PUBLICADO EN EL BOLETIN ELECTRONICO N° 2,VOL. 1, SEGUNDA
EPOCA “EL INGENIERO”
15 DE ABRIL DE 2001
FECIME.
Ejemplo de Problema encontrado en las verificaciones de Instalaciones
Eléctricas
Existe una subestación poste de 150 KVA, 13200 a 440 Volts, etc.
Se protege en el primario con fusibles de 15 amperes y en el secundario
con termomagnético 225 amperes inmediato al medidor, el alimentador
es calibre 4, recorre aproximadamente 65 metros y alimenta únicamente
al sistema de agua contra incendio. En el cuarto de bombas existe un table
I-Line con interruptor principal de 225 amperes y dos derivados, uno de
200 amperes y el otro de 15 amperes. El interruptor de 200 amperes
protege a un motor 100 HP, devanado dividido, arranque a tensión
reducida restrella delta, dentro del equipo proporcionado por el vendedor
se incluye un interruptor de 225 amperes, un arrancador estrella delta
y por seguridad se elimina los elementos térmicos. El interruptor
de 15 amperes protege a un motor de 5 HP, jaula de ardilla, arranque a
tensión plena, y se utilizar para sostener presión (bomba
piloto o bomba jockey).
Al iniciar las pruebas operativas, se disparan los interruptores de
200 y 225 amperes. Se requiere corrección urgente.
Pregunta: ¿Cuáles deben ser las modificaciones a
la instalación para que este equipo opere conforme a NOM?
¿Cuántas instalaciones de agua contra incendio para antros,
hoteles, hospitales, cines y otros sitios de reunión se nos han
escapado bajo condiciones semejantes? En las gaseras es frencuente encontrar
equipos de agua contra incendio donde tampoco se cumple la Norma.
Colaboración del Ing. Eduardo García McPherson
– CIME Querétaro.
Contestación
En el problema sobre la instalación del equipo contra incendio,
mencionado en el boletín electrónico n°2 vol. 1 segunda
época "EL INGENIERO" del 15 de abril del 2001. Previo a la
aplicación de las especificaciones del artículo 695
de la NOM., se deberán de revisar las instalaciones como sigue:
1.- Los controladores deben ser aprobados y etiquetados o listados para
bombas contra incendio y los dispositivos y motores de 100 h.p. Y 5 h.p.
Deben de ser aprobados (110.2), de tal modo que un controlador Estrella-delta
se aplique en motores para arranque en estrella y trabaje en delta
de no mas de 6 terminales, se debe de evitar aunque se pueda, que
se instalen por los vendedores, fabricantes, instaladores y proyectistas
equipos híbridos o armados en obra de diferentes componentes,
también es conveniente revisar que el transformador, los dispositivos,
controladores, interruptores, desconectadores y elementos de la instalación
que deben estar aprobados y etiquetados o listados según lo
requiera el articulo 695. Ver las definiciones de "aprobado", "listado"
y "etiquetado" en el artículo 100.
Lamentablemente en nuestro país hacen falta muchos documentos
técnicos propios que contengan las especificaciones aplicables en
ambientes (capítulo 5), equipos (capítulo 6) y condiciones
(capítulo 7) especiales; por lo que no tenemos equipos y artículos
aprobados, etiquetados o listados como en este caso, y no nos quedan
mas que tres situaciones: la primera es la de aceptar las especificaciones,
aprobaciones, listados o etiquetados del país de origen y que los
equipos y artículos se diseñen, seleccionen, instalen, operen
y mantengan con base en los manuales, instructivos y catálogos del
fabricante original, otro sería lo mismo pero para fabricantes o
armadores nacionales sin estar aprobados, listados y etiquetados y
por último, los armados y/o modificados en obra, que son el desarrollo
específico de tecnología por especialistas en la materia
de que se trate.
2.-De cualquier forma y para el problema que nos ocupa, es conveniente
checar que en los motores, equipo eléctrico, controladores y
accesorios, estén correctamente conectados e instalados, de acuerdo
con los diagramas e información técnica antes mencionada.
A) las conexiones en terminales que no estén invertidas,
flojas, sueltas y mal conectadas.
B) que toda la instalación completa este libre de corto circuito
o falla a tierra.
C) que se tenga conductividad y baja resistencia entre la terminal
inicial y la final de cada conductor operando manualmente en su caso,
los contactos móviles de los controladores, dispositivos,
desconectadores y elementos de protección. (claro que desenergizado
toda la instalación)
D) medir en las terminales de entrada o línea del controlador
los voltajes de vacío y con carga al arranque del motor, ya
que no deberá de presentarse una caída de tensión
mayor al 15% de la tensión nominal del controlador.
3.-Es necesario revisar el proyecto y las condiciones con las que
se seleccionó el motor y el controlador, porque en los motores
que arrancan en estrella y corren delta, si bien la corriente de
inrush disminuye a 33% de la correspondiente a tensión nominal,
el par de arranque se reduce al 33% del original y los motores que
requieren de mayor par en el arranque por las necesidades del tipo
de carga que se les exigirá se deben de seleccionar para esas
condiciones, los motores normales de 9 terminales tienen otras aplicaciones
por no llegar a la velocidad de carga en el tiempo que el controlador
hace el cambio de los contactos de estrella a delta o por tomar demasiada
corriente de arranque al ser el motor de un tipo no adecuado al par
de arranque requerido por la de la carga.
Lo que debe de quedar claro es que el fabricante debe de instalar o
suministrar un conjunto motor-controlador preferentemente aprobado
y listado o etiquetado para la carga y las condiciones de diseño
particular, en el caso de conjuntos adaptados o híbridos el
motor seleccionado debe tener un arrancador compatible y ambos servir
a la carga requerida por la bomba durante y después del arranque.
4.-Faltó proporcionar la letra del código de los motores
instalados para saber los amperes requeridos al arranque; ya que
sí el motor es de diseño "b" "c" "d" ó "e" la
letra marcada en la placa de datos se utiliza la Tabla 430-151 (b) para
determinar la corriente a rotor bloqueado, en el caso de ser una
de las letras de código j a v marcada en la placa del motor,
se tomarán los kva/hp de la tabla 430-7 y se calcula la corriente
de arranque (inrush) con la formula ic=kva/hpx1000xhp/1.73xv, para letras
a a h se podrá estimar la corriente de arranque en 6 veces la corriente
de placa redondeada a décima superior.
Por último, los motores de alto par se identifican de la misma
forma que los demás motores solo que el dato del par a rotor
bloqueado sustituye al dato de los h.p. En la placa de datos y en
los motores arranque en estrella corre delta, originales de 6 terminales,
la letra de código marcada corresponde a los kva/hp para la
conexión en Estrella o de arranque, con esta letra se consulta la
tabla 430-7 (b) y se calcula la corriente de arranque aplicando la
formula anterior, para posteriormente aplicar el resultado en la
selección de desconectador y protecciones.
Para efectos prácticos, ya que el dato puede ser modificado,
les otorgaremos a los motores la letra de diseño "b" para
cubrir el requisito y colocar el problema con el motor de más
bajo par.
5.-Para checar que los interruptores termo magnéticos 3 de 225,
1 de 200 y 1 de 15 (a). Estén bien seleccionados, hacer
lo siguiente:
A) Para el motor de 100hp, 440 volts, diseño "b". De
la tabla 430-151 "b" en la columna de 460 v y con la letra
"b" (supuesta) y en el cruce con el renglón de 100 h.p. Se
obtienen 725 (a). De rotor bloqueado, a este dato se le aplica el 33% por
tratarse de un controlador estrella-delta y se obtiene como resultado
239.25 (a). El tamaño más pequeño del desconectador
y de la protección sería un interruptor termo magnético
o electromagnético calibrado a 250 (a). La corriente de plena
carga se obtiene de la tabla 430-150 y es de 124(a)
b) Para el motor de 5hp. 440v y diseño "b" (supuesto) y en la
misma tabla y columna anterior solo que en el renglón de 5
h.p, se tienen 46 (a) a rotor bloqueado; aunque no se define en los
datos proporcionados en el problema se supone que este motor se arranca
a tensión plena, por lo que la selección del controlador
se hace de acuerdo con secciones 430-83 (a) y 430-8 para una capacidad
de 5 hp, en la selección del desconectador y de la protección
se aplican las secciones 430-110 (a), 430-52 (c), 430-6 (a), tabla
450-150 en la que se determina la corriente de plena carga de 7.6 (a)
para 460 (v) y 5hp. Y de la tabla 430-152 en la que se señala que
la capacidad de un interruptor puede ser hasta del 250% de la corriente
a plena carga de 7.6 (a) o sean 19 (a).
C) La suma de las corrientes a rotor bloqueado de los dos motores es
de 285.5 (a) o sea 239.5 del motor de 100hp. Mas 46 del motor de
5hp. Esto nos indica que el desconectador y la protección
deben tener una capacidad no menor a 300 (a)
D) La instalación de 3 interruptores de 225, uno después
del equipo de medición, uno en el controlador proporcionado
por el vendedor y otro en el tablero i line es inexplicable, ya que
existe uno mas de 200 (a).
En el I-line. Además en la información del problema no se
menciona cuál o cuáles de los 3 interruptores de 225
A se bota u opera.
6.-La capacidad del transformador debe ser 125% de la carga compuesta
del motor de 100hp, del motor de 5hp y de los accesorios, por lo que
sumando las corrientes a plena carga de los dos motores, multiplicando
el resultado por 1.25 y calculando los kva. Nos dan 125.2.
7.- Respecto a los conductores alimentadores y aplicando las secciones
del articulo 430 motores parte "b", se requieren de calibre 2/0 (175 a)
aún con la distancia a la que se encuentra el controlador, sin que
se nos pase que los conductores (seis) del controlador al motor serán
del 58% de la capacidad de los alimentadores al controlador, o sea
0.58x124=80 (a) que dan un cal. #3 (cal.# 2 por no existir en el
comercio de algunos lugares el cal. # 3)
8.- La capacidad del fusible primario puede incrementarse hasta el 600%
de la corriente nominal del transformador, por lo que el fusible de 15
(a) se modificaría como máximo hasta 30 (a) si es requerido
y, de acuerdo a la corriente de rotor bloqueado de 285.5 (a) del
secundario (ver el punto 5 "c"), el fusible mínimo en el primario
sería de 10 (a).
9.- Enseguida de efectuar lo anterior desde el punto 1 al 8 y con los
datos y resultados obtenidos de cada uno se deberán efectuar,
según los resultados y el análisis a los mismos, algunas
de las acciones enumeradas a continuación para que se cumpla,
si así se desea, con el artículo 695 y los demás
artículos de la NOM que se deban de aplicar.
A) Cambiar el controlador por uno que sea listado con el motor y que
respondan a las necesidades de la carga durante y después del
arranque, estos pudieran ser de arranque a tensión plena, de devanado
bipartido o de baja tensión (autotransformador), así como
recalcular la instalación completamente, aplicando las secciones
695-5 y 695-3 entre otras, procurando aprovechar lo que se pueda.
B) Cambiar la tensión de operación de la instalación,
ya que 440 volts es una tensión congelada y no debe de utilizarse
en nuevas instalaciones en las que ni siquiera se utilizarán
las existentes a 440 volts y además se está adquiriendo equipo
nuevo.
C) Solicitarle al vendedor, si se va a dejar la instalación
actual, que cambie el interruptor de 225(a) de su controlador por
uno de 250 o mayor (ver el punto 5 "a" ) o por el que resulte del
cálculo que se efectúe con datos reales tomados de las placas
de datos de los motores y equipos eléctricos instalados (ver
el punto 4).
D) Retirar el tablero i-line con todo y los interruptores de 225(a),
de 200 (a) y el de 15(a) sustituyéndolo por una caja
de conexiones donde se puedan derivar los conductores a los respectivos
desconectadores, interruptores y controladores de los motores de
100 y 5 hp.
E) Cambiar, si se dejara la instalación actual, el interruptor
de 225 (a) que esta después del medidor por uno de 300 (ver
el punto 5 "c") o por el que resulte de los cálculos que se
tienen que efectuar con los datos tomados de las placas de los motores
(ver el punto 4).
F) El transformador de 150 kva solo se cambiará si se decide
por modificar la tensión a 480 volts, situación que
deberá de complementarse con el cambio del controlador (ver
el punto "a" anterior), esto motivará un nuevo proyecto y
una nueva selección de los motores, controladores e interruptores
que se utilizarán como medios de protección y de desconexión.
G) En el caso de solamente cambiar el método de arranque y el
controlador por ejemplo a tensión plena; no será necesario
cambiar el transformador, pero si se deben de revisar las nuevas
condiciones y seleccionar otra vez los interruptores como desconectadores
y protecciones
H) Si se decide por dejar la instalación actual, con los cambios
de interruptores y algo de lo indicado en los puntos "a" "c", "d",
"e" y "g" arriba mencionados, porque con esto desapareció
el problema, no se esta
cumpliendo con el artículo 695 de la NOM.
I) Es necesario que la ejecución de la instalación cumpla
con lo indicado en el artículo 695, pero esto es cuestión
de leerlo y aplicarlo en la revisión junto con lo que sea
aplicable de otros artículos, tales como
Que los controladores estén a la vista desde el motor, que se
respeten los espacios de trabajo y otros
J) La intención del artículo 695 es para aplicarlo desde
las fuentes de suministro de acometidas separadas, conexiones a los
conductores de la acometida principal antes del primer medio de desconexión
y fuera
del equipo de acometida y generadores exclusivos para los motores y
equipos eléctricos de las bombas contra incendio, por lo que no
se deben de alimentar los equipos y motores de dichas bombas, a través
de circuitos alimentadores y derivados conectados a las boquillas de los
secundarios de los transformadores, derivaciones secundarias, a tableros
de distribución, a centros de control de motores y a paneles de
alumbrado y control del sistema eléctrico para la operación
normal y emergente de los equipos e instalaciones del usuario. Cualquier
instalación que no cumpla con esto, esta incumpliendo con el artículo
695 y con la NOM-001-SEDE-1999.
K) Porque se puede presentar confusión es conveniente analizar
la excepción 2 de la sección 695-3 (c) que dice "cuando
la tensión eléctrica de suministro sea distinta a la
del motor de la bomba, se debe de instalar un transformador que cumpla
con los requisitos indicados en 695-5 y un medio de desconexión
y uno o varios dispositivos de protección contra sobrecorriente
que cumplan con los requisitos de la excepción 1 anterior",
la sección 695-5 (b) dice "no se permite instalar protección
contra sobrecorriente en el secundario" y la excepción 1 anterior
dice "se permite instalar un medio de desconexión y uno o más
dispositivos de protección contra sobrecorriente entre la fuente
de suministro y el controlador aprobado. Dicho medio de desconexión
y dispositivo o dispositivos de sobrecorriente deben cumplir los
requisitos siguientes:
A) Los dispositivos de sobrecorriente se deben de elegir o
programar de modo que soporten indefinidamente la suma de las corrientes
eléctricas a rotor bloqueado de todos los motores de las bombas
contra incendios y de las bombas auxiliares, más la capacidad de
corriente eléctrica a plena carga de todos los accesorios eléctricos
de las bombas que estén conectados a dicha fuente de suministro.
B) Los medios de desconexión deben de estar aprobados como adecuados
para uso como equipo de la acometida y se deben de poder bloquear en
posición cerrada." Después sigue hasta (e) 4) con otros requisitos.
De la lectura se podrá deducir contradicción entre lo que
se menciona en la sección 695-5 (b) contra lo indicado en
la excepción 2, sin embargo a lo que se refiere la sección
695-5 (b) es a la protección integrada o no al transformador
y seleccionada de acuerdo a la sección 450-3 según el
transformador de que se trate y las tensiones primaria y secundaria a
que operará.
Le agradeceré de antemano a los Colegas que se molesten en analizar
el problema y esta aportación, para que nos comuniquemos vía
correo electrónico sus apreciaciones y comentarios a fin de
ampliar con su participación los conocimientos y la experiencia
de todos sobre el tema, ya que faltan puntos por analizar sobre la
aplicación del artículo 695.
Al Ing. Eduardo García McPherson le doy las gracias por el
planteamiento del problema y su participación en la revisión
del capítulo 5 ambientes especiales, así como solicitarle
nos comunique también sus comentarios y nos informe cual fue
el final de este problema, como se solucionó y como quedó
la instalación eléctrica aplicando el artículo 695
y otros y otros artículos de la NOM.
ING. SAUL E. TREVIÑO GARCIA <tregarsa@prodigy.net.mx>
LA
INGENIERIA MECANICA, ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA PARA EL PROGRESO
DE MÉXICO.
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