Progettazione degli impianti elettrici a servizio di uno stabilimento per la raccolta [...]

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Giuseppe Gelsomino V E Elettrotecnica ed Automazioni.

Tesi esame di stato anno scolastico 2006-2007.

Oggetto: Impianto elettrico a servizio di uno stabilimento industriale per la

lavorazione finalizzata al recupero di parti elettroniche e materie provenienti da

riciclo, servito in linea aerea M.T.(20kV).

Analisi dei carichi e delle rispettive caratteristiche elettriche

installate:

Vista la natura dei processi di lavorazione ospitati nel complesso, sono presenti i seguenti

macchinari: 2

] :

Capannone lavorazioni [mis. (40 x 30 x 6)m ; S=1200m

n° Descrizione Potenza V Ib Cosφ η Ku Kc

Elettrica [V] [A]

[kW]

2 Trituratore Satrind 11 400 20 0.85 1 1 1

F1315

10 Nastro trasportatore 4 400 51 0.83 0.83 0.6 1

1 Impianto vagliatore 130 400 235 0.8 -- 1 1

1 Carro Ponte 4ton 75 400 125 0.85 0.94 0.75 1

1 Compressore aria 100lt 7.5 400 12 0.85 0.87 1 0.8

1 Carica batterie 100 400 160 0.9 -- 1 1

1 Pressa compattatrice 40 400 73 0.8 -- 1 1

3 Circuiti illuminazione 6 230 10 0.9 -- 1 1

20 Prese monofase 3 230 28 0.9 -- 0.5 0.3

20 Prese trifase 8 400 32 0.9 -- 0.75 0.5

1 Unità Trattamento Aria 15 400 27 0.8 -- 1 1

1 Automazione porte 2.5 400 4 1 -- 1 1

tab. 1.0 “caratteristiche dei carichi installati nel reparto capannone lavorazioni”:

Dove:

n° = numero di carichi elettrici;

Descrizione = indica il tipo di carico elettrico;

Potenza elettrica = indica la potenza richiesta dal carico elettrico espressa in kW;

V = Indica la tensione di esercizio espressa in Volt;

Ib = Indica la corrente impiegata dal carico elettrico;

Cosφ = Indica il fattore di potenza del carico elettrico;

η = Indica il rendimento del del carico elettrico alimentato a tensione e frequenza di rete;

Ku = Indica il coefficiente di utilizzazione del carico elettrico

Kc = Indica il coefficiente di contemporaneità del carico elettrico rispetto al resto dell’impianto. 5

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Tesi esame di stato anno scolastico 2006-2007.

Oggetto: Impianto elettrico a servizio di uno stabilimento industriale per la

lavorazione finalizzata al recupero di parti elettroniche e materie provenienti da

riciclo, servito in linea aerea M.T.(20kV).

Calcolo della potenza nominale della sezione “capannone lavorazione :

Il calcolo della potenza nominale sarà funzione del numero dei carichi e delle caratteristiche

” - coeff. contemp. “K ”), di conseguenza il

di costruzione (rendimento “η” – coeff. utilizz. “K

u c = P / η

calcolo della potenza effettiva di un motore sarà effettuato con la formula : P

eff elettrica

x Ku x Kc ; di un gruppo di prese monofase la potenza effettiva si calcolerà nel seguente

= Vn x Ib x Ku x Kc ; mentre per un gruppo di prese trifase la formula sarà la

modo : P

eff

medesima il quale dovrà essere moltiplicata per il fattore √3.

Pn = (2 x Ptrit)+ (10 x Pnastri/ η x Ku x Kc) + Pvagliatore + (Pcarroponte/ η x Ku x Kc) +

(Pcompress./ η x Ku x Kc) + (Pcaricabatt. x Ku x Kc) + Ppressa + (3 x Pillum x Ku x Kc) +

Prese monof.(20 x Vn x Ib x Cosφ x Ku x Kc) + Prese Trif.(20 √3 x Vn x Ib x Cosφ x Ku x

Kc) + Puta + Pautom.porte =

= (2 x 11) + (10 x 4/0.85 x 0.6 x 1) + 130 + (60/0.85 x 0.75 x 1) + (7.5/0.876 x 1 x 1) +

100 + 40 + (3 x 6 x 1 x 1) + (20 x 230 x 0.9 x 0.5 x 0.3) + (20 x √3 x 400 x 32 x 0.75 x

0.5)+ 15 + 2,5 = 440 kW 2

] :

Palazzina uffici 2 elevazioni [mis. (20 x 15 x 9)m ; S=600m

n° Descrizione Potenza V Ib Cosφ η Ku Kc

Elettrica [V] [A]

[kW]

3 Circuiti illuminazione 4.5 230 10 0.9 -- 1 1

20 Prese monofase 5 230 16 0.9 -- 0.5 0.3

1 Unità trattamento aria 4 400 10 0.8 -- 0.8 1

1 Circuito di sorveglianza 0.5 400 2 1 -- 1 1

tab 1.1 Descrizione tabella :

n° = numero di carichi elettrici;

Descrizione = indica il tipo di carico elettrico;

Potenza elettrica = indica la potenza richiesta dal carico elettrico espressa in kW;

V = Indica la tensione di esercizio espressa in Volt;

Ib = Indica la corrente impiegata dal carico elettrico;

Cosφ = Indica il fattore di potenza del carico elettrico;

η = Indica il rendimento del del carico elettrico alimentato a tensione e frequenza di rete;

Ku = Indica il coefficiente di utilizzazione del carico elettrico

Kc = Indica il coefficiente di contemporaneità del carico elettrico rispetto al resto dell’impianto.

Calcolo della potenza nominale della sezione “palazzina uffici” :

) + Psorveglianza=

Pn = (Pill x 3) + Prese monof. (n x Vn x Ib x Cosφ x Ku x Kc) + (Puta x K

u

= (3 x 4.5) + (20 x 16 x 230 x 0.9 x 0.3 x 0.3) + (5 x 0.8) + 0.5 = 23 kW 6

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lavorazione finalizzata al recupero di parti elettroniche e materie provenienti da

riciclo, servito in linea aerea M.T.(20kV).

2

] e ricovero mezzi [mis. (36 x 10 x 4,5)m ;

Piazzali e vie [S=4740m

2

]:

S=360m

n° Descrizione Potenza V Ib Cosφ η Ku Kc

Elettrica [V] [A]

[kW]

3 Circuito illuminazione 2,2 230 6 0.9 -- 1 1

Esterna

1 Circuito illuminazione 4,8 230 14 0.9 -- 1 1

ricovero mezzi

5 Prese monofase 3 230 16 0.9 -- 0.5 0.3

5 Prese trifase 4,5 400 16 0.9 -- 0.75 0.5

1 Compressore aria 100lt 7.5 400 12 0.85 0.87 1 0.8

1 Carica batterie 100 400 160 0.9 -- 1 0.5

1 Centrale idrica 15 400 42 0.8 -- 1 1

1 Centrale antincendio 20 400 56 0.8 -- 1 1

1 Automazione cancello 1 230 2 0.9 -- 1 1

tab 1.2 Descrizione tabella :

n° = numero di carichi elettrici;

Descrizione = indica il tipo di carico elettrico;

Potenza elettrica = indica la potenza richiesta dal carico elettrico espressa in kW;

V = Indica la tensione di esercizio espressa in Volt;

Ib = Indica la corrente impiegata dal carico elettrico;

Cosφ = Indica il fattore di potenza del carico elettrico;

η = Indica il rendimento del del carico elettrico alimentato a tensione e frequenza di rete;

Ku = Indica il coefficiente di utilizzazione del carico elettrico

Kc = Indica il coefficiente di contemporaneità del carico elettrico rispetto al resto dell’impianto.

Calcolo della potenza nominale della sezione “Aree esterne e ricovero mezzi”

:

Pn = (Pill-esterna x 3) + Pill-ricov. + Prese monof.(20 x Vn x Ib x Cosφ x Ku x Kc) + Prese

Trif.(20 √3 x Vn x Ib x Cosφ x Ku x Kc) + (Pcaricabatt. x Ku x Kc) + (Pcompress./ η x Ku x

Kc) + Pcentr.idrica + Pcentr.antincendio + Pautom.cancello=

= (2,2 x 3) + 4,8 + (20 x 230 x 0.9 x 0.5 x 0.3) + (20 x √3 x 400 x 32 x 0.75 x 0.5) + +

(100 x 1 x 0.5) + (7.5/0.876 x 1 x 1) + 15 + 20 + 1 = 115 kW 7

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riciclo, servito in linea aerea M.T.(20kV).

Calcolo della potenza totale assorbita :

La potenza totale assorbita nelle condizioni di carico nominale é data dalla somma delle

potenze nominali dei singoli carichi, elencate nei punti sopra citati

= Pcapannonene + Puffici + Ppiazzali-ricovero mezzi = 440 + 23 + 115 = 578 kW

P

n

Supponendo di considerare un fattore di riduzione globale K, che terrà conto di

contemporaneità e di utilizzazione pari a 0,80, si ottiene la potenza convenzionale (Pc)

dell’impianto : Pc = (Pn x K)/ Cosφ = (578 x 0.8)/ 0.9 = 513 kVA

Preventiviamo un ampliamento futuro del 20% che verrà sommato alla potenza

convenzionale sopra ricavata :

Pcontr. = Pc +20% = 513 x 1.2 = 615 kVA

Vedere nel capitolo “Dimensionamento della cabina”, il paragrafo “Scelta del

trasformatore”. 8

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lavorazione finalizzata al recupero di parti elettroniche e materie provenienti da

riciclo, servito in linea aerea M.T.(20kV).

Distribuzione Elettrica:

Il complesso sarà alimentato dalla rete elettrica tramite linea in M.T. (Vn = 20.000 V), quindi

con trasformazione in cabina propria.

La continuità del servizio sarà garantita, in caso di manutenzione o guasto del trasformatore

o della linea, da apposito gruppo elettrogeno.

A seguito delle esigenze impiantistiche l’impianto sarà così dimensionato :

• Consegna in cabina arrivo MT : Linea aerea precordata in media tensione 20 kV (3x16

2 ) proveniente dal gestore elettrico ed avente lunghezza pari a 10 km.

mm

• Circuito alimentazione cabina di trasformazione sita in posizione semibaricentrica :

2

)), lunga 66 m

Linea in cavo (tripolare RG7H1M1 - 12/20 kV 1x(3x70mm

• Circuito di alimentazione capannone lavorazioni : Linea in cavo (unipolare FG7OR

2 ), lunga 15 m.

6x185/2x150 mm 2 ),

• Circuito di alimentazione palazzina uffici : Linea in cavo (multipolare FG7OR 5x6mm

lunga 20m

• Circuito di alimentazione illuminazione esterna più ricovero mezzi : Linea in cavo

2 ), lunga 60 m

(unipolare FG7OR 3x95/50 mm

Segue paragrafo “scelta delle condutture e posa” nel capitolo “Dimensionamento impianto

elettrico B.T.”, nel quale verrà trattato il dimensionamento delle linee elettriche e le

specifiche per la posa. 9

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Dimensionamento di massima della linea elettrica aerea :

Partendo dai dati di tensione e corrente richiesti dall’utenza, si procederà adesso al calcolo

elettrico e meccanico della linea per la fornitura elettrica in M.T..

Calcolo elettrico della linea aerea :

Il valore della potenza elettrica che l’impianto impiegherà nel funzionamento ordinario

ammonta a 615 kVA.

Valore per il quale verrà dimensionata la linea aerea, realizzata con conduttori in corda di

2 /m - tensione di esercizio (Vn) pari a 20.000 V – Frequenza (f) 50

rame ρ = 0.0178 Ω mm

Hz – fattore di potenza (Cosφ) 0.9 – Potenza perduta in linea percentuale (∆p%) < 3% -

Caduta di tensione di linea (∆V%) < 4%.

Presa visione dei seguenti dati si procede con il calcolo della sezione (formula 1.2) utilizzando

il criterio della potenza perduta di linea.

Dalla formula : Δ

⎛ ⎞

P

Δ = ×

⎜ ⎟

P % 100

⎝ ⎠

P

formula 1.0 descrizione termini :

∆P% = Indica Perdita di potenza percentuale;

∆P = Indica Perdita di potenza espressa in kW;

P = Indica la potenza elettrica espressa in kW;

Sostituendo : 2

⎛ ⎞

ρ

× ×

⎛ ⎞

3 100

L ⎟

⎜

Δ = × ×

⎜ ⎟

% 100

P ⎜ ⎟

× ϕ

× ×

⎝ ⎠ ⎝ ⎠

S P 3 Vn Cos

formula 1.1 descrizione termini :

∆P% = Indica Perdita di potenza percentuale; 2

ρ = Indica la resistività della corda di rame Ω mm /m;

L = Indica la lunghezza della linea elettrcica espressa m;

2

S = Indica la sezione della linea espressa in mm ;

P = Indica la potenza elettrica espressa in kW;

Vn = Indica la tensione nominale espressa in V;

Cosφ = Indica il fattore di potenza; 10

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Dalla quale ne deriva la sezione: ⎛ ⎞

ρ × ×

L P

⎜ ⎟

= ×

S 100 ⎜ ⎟

ϕ

Δ × × ×

2 2

⎝ ⎠

P % 3 Vn Cos

formula 1.2 descrizione termini: 2

S = Indica la sezione della linea espressa in mm ;

2

ρ = Indica la resistività della corda di rame Ω mm /m;

L = Indica la lunghezza della linea elettrcica espressa m;

P = Indica la potenza elettrica espressa in kW;