appa

Universidad de Costa Rica
Facultad de Ingenier´ıa
Escuela de Ingenier´ıa El´
ectrica

Estudio de cortocircuito y coordinaci´
on de
protecciones en CVG ALUNASA.

Por:
Jean Carlos Barrantes Quesada

Ciudad Universitaria “Rodrigo Facio”, Costa Rica
16 de julio de 2014

Estudio de cortocircuito y coordinaci´
on de
protecciones en CVG ALUNASA.

Por:
Jean Carlos Barrantes QuesadaIE-0499 Proyecto el´
ectrico
Aprobado por el Tribunal:

Ing. Gonzalo Mora.
Profesor gu´ıa

Ing. Wagner Pineda Rodr´ıguez.
Profesor lector

Ing. Tony Eduardo Delgado Carvajal.
Profesor lector

Resumen
En este proyecto se corrigi´o los ajustes necesarios para lograr una coordinaci´on
de las protecciones lo m´as selectiva posible en la industria de aluminios CVG
ALUNASA. Serealiz´
o un c´alculo de las corrientes de corto circuito mediante el m´etodo de los kVA’s equivalentes, los resultados se compararon con los
obtenidos mediante una simulaci´on realizada con el software ETAP. Adem´as
se realiz´
o un chequeo de la capacidades interruptivas de los dispositivos de
protecci´
on, verificando si soportan las corrientes para distintas fallas.
En la simulaci´
on seencontraron las corrientes para fallas sim´etricas (trif´asica)
y asim´etricas (monof´
asica a tierra, bif´asica, y bif´asica a tierra), se simularon
las tres redes de trabajo (red de 1/2 ciclo, red de 1.5-4 ciclos y la red de 30
ciclos) como lo estipulan los est´andares ANSI/IEEE.
Se simularon fallas monof´asicas encontrando que la protecci´on de falla a tierra
de la empresa no es efectivaantes fallas en baja tensi´on debido a la conexi´
on delta-estrella de los transformadores, con lo cual se recomienda instalar
protecciones con falla a tierra a cada transformador de forma independiente.

v

´Indice general
´
Indice de figuras

ix

´
Indice de cuadros

xiii

Nomenclatura

xv

1 Introducci´
on
1.1 Justificaci´
on del proyecto . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .
1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3 Metodolog´ıa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Marco de referencia
2.1 Sistemas de protecci´on en redes industriales . . . . . . . .
2.2 Estudio del cortocircuito . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 M´etodo de los kVA’s equivalentes. . . . . . . . . . . . . .
2.4Normas IEC y ANSI para el C´alculo de Corto Circuito . .
2.5 Gu´ıa de los interruptores de MT, instalados en la empresa

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

.
.
.
.
.

3 Desarrollo
3.1 C´
alculo de corrientes de corto circuito, mediante el m´etodo de
kVA’s equivalentes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 C´
alculo de corrientes de corto circuito, mediante el softwareETAP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Comparaci´
on de corrientes encontradas por el m´etodo kVA y
la simulaci´
on mediante el software ETAP. . . . . . . . . . . . .
3.4 Evaluaci´
on de los dispositivos de protecci´on. . . . . . . . . . . .
3.5 Coordinaci´
on de protecciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1
1
2
2
5
5
33
40
49
62
7575
85
100
102
103

4 Conclusiones y recomendaciones
135
4.1 Conclusiones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.2 Recomendaciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Bibliograf´ıa

137

A Nomenclatura utilizada en el diagrama unifilar de ETAP

139

B Sobre los dispositivos de protecci´
on.

141

vii

C Diagramas unifilares amayor escala.

viii

149

´Indice de figuras
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13
2.14
2.15
2.16
2.17
2.18
2.19
2.20
2.21
2.22
2.23
2.24

Pasos a seguir para el dise˜
no o revisi´on de las protecciones y coordinaci´
on en un sistema el´ectrico. (IEEE, 2001) . . . . . . . . . . .
Disyuntor de baja tensi´on, tipo MCCB. (IEEE, 2001) . . . . . . ....