1. Abrir el programa, seleccionar la opción “New Project” y asignar el nombre a la nueva carpeta de trabajo
2. Presionar botón derecho del ratón en la carpeta “U/G Raceway Systems” para iniciar un nuevo “Underground Raceway System”.
3. Seleccionar “Create New” Se abre la ventana de edición de canalizaciones subterráneas “UGS”
Barra de Herramientas del UGS (modo edición)
4.1. Creación de una Bancada
La bancada debe ser diseñada en el modo “edit” (editor). En el modo editor el usuario puede construir la bancada de acuerdo a los requerimientos del estudio. El usuario debe especificar la cantidad, posición y diámetro de cada uno de los tubos de la bancada, así como los cables y las cargas asociadas.
1. Para crear una bancada se debe presionar sobre “new duct bank raceway”
(añadir bancada nueva) y arrastrarla con el ratón hacia la ventana del editor. La opción de añadir bancada sólo está habilitada si anteriormente ya se ha creado una bancada.
Al hacer doble clic sobre la bancada aparece la ventana del editor de canalizaciones que se muestra a continuación.
Esta ventana permite al usuario colocar las dimensiones y profundidad de la bancada (el punto 0,0 se encuentra en la esquina superior izquierda de la ventana del editor). Las dimensiones pueden estar expresadas en pulgadas o centímetros (ver recomendaciones).
En esta ventana el usuario también debe especificar el tipo de concreto (la escogencia del mismo no afecta los resultados) y la resistividad térmica del concreto (RHO). El ETAP trae como valor predeterminado 90 °C-cm/W. La norma IEEE 399 establece un rango entre 55 y 85 (se recomienda utilizar 85 °C-cm/W ya que es la peor condición).
Esta ventana permite al usuario asignarle un nombre a la tubería, especificar las características físicas de la tubería y su posición dentro de la bancada. La posición se determina desde el centro de la tubería hasta el límite de la canalización (punto 0,0 la esquina superior izquierda de la bancada).
3. Para colocar los cables en las tuberías el usuario debe presionar sobre “new
cable” (nuevo cable) y arrastrar utilizando el ratón hacia la tubería. Al hacer doble clic sobre el cable aparece la ventana del “cable editor” (editor de cables) que se muestra a continuación.
La ventana “info” permite al usuario asignarle un nombre al cable y a los equipos que alimenta. El usuario puede especificar la longitud cable y una tolerancia que modifica la impedancia de acuerdo a la longitud. El usuario debe especificar la conexión del cable (una fase o trifásico).
Para escoger el calibre de cable, el usuario debe ingresar a la librería del ETAP y seleccionar el cable de acuerdo a los requerimientos de la carga. En el recuadro “Library”, se encuentra la opción “Link to Library”. Cuando esta opción es seleccionada, al momento de realizar los estudios de
Una vez seleccionado el cable el usuario debe ingresar los datos de la carga en la pestaña “loading”.
En “operating load/current” el usuario debe indicar la corriente nominal de la carga en el campo Avg. La corriente por fase se actualiza cuando se hacen estudios de flujo de carga. El usuario debe colocar un “growth
factor” (factor de crecimiento) utilizado con la finalidad de prever cargas
futuras, de lo contario se colocara 100% indicando que el sistema está a su máxima capacidad.
En “loading current for sizing” el usuario determina el criterio para escoger corriente de la carga en caso de que se desee utilizar la opción de dimensionamiento de cables por ampacidad.
En “underground raceway” el usuario debe ingresar como dato el factor de carga del sistema y el porcentaje de corriente a ser drenado por la armadura de los cables. Se recomienda utilizar como factor de carga 100% y en la corriente de armadura 0%. El método de Neher-McGrath no toma en cuenta la corriente en la armadura.
En “optimization options” el usuario debe colocar si se requiere que el calibre del cable no se altere o si la corriente debe permanecer sin alteración. Esta opción se utiliza en los cálculos de dimensionamiento de cables.
En “transient load profile” el usuario debe colocar las variaciones en la carga que debe soportar el cable durante un período determinado. Esta opción aplica para el estudio transitorio de temperatura.
Una vez seleccionada la carga, es necesario determinar el método de cálculo para la ampacidad; con este fin el usuario debe ingresar los datos requeridos en la pestaña de “ampacity”.
En “installation” el usuario debe escoger el método de cálculo para el estudio de ampacidad de acuerdo a las normas, así como el tipo de canalización. En el caso de estudio de ampacidad en bancadas (UG Duct) o
y trincheras (UG Buried) el usuario debe seleccionar como estándar la norma IEEE 399.
En “temperature” los valores de Ta, Tc y RHO en los campos de “base” se actualizan automáticamente con los valores de la librería de cables del ETAP. El usuario debe ingresar en los campos de “operating” el valor de la temperatura ambiente de la canalización subterránea en °C (Ta), el máximo valor de la temperatura del aislamiento del cable en °C (Tc) y la resistividad térmica del terreno en °C-cm/W (RHO).
En “ampacity” el usuario ingresar en el campo de “FLA/operating” la corriente en la carga (aplica si no se ha indicado este valor en la pestaña de
“loading”). En el campo “base” se muestra la corriente nominal del cable
obtenida de la librería de cables. En “derated” el usuario puede observar el derrateo aplicado a los cables. Este campo se actualiza automáticamente. En “allowable ampacity” el usuario debe ingresar la máxima ampacidad permitida por el cable de acuerdo a tres opciones. “Derated” toma como máxima corriente en el cable la ampacidad derrateada mencionada en el párrafo anterior (solo toma en cuenta el efecto de la temperatura ambiente)
“User-defined” toma como máxima corriente en el cable la ampacidad
definida por el usuario. “UGS calculated” toma como máxima corriente en el cable la ampacidad calculada por el módulo de canalizaciones subterráneas del ETAP (toma en cuenta el efecto de la temperatura ambiente y de los cables del sistema)
En “grouping” el usuario debe ingresar el numero de columnas y filas de la canalización ya que los conductores agrupados operan a una mayor temperatura que los aislados. Esta información es requerida si se va tomar como máxima corriente la calculada por el ETAP (UGS calculated). Si se deja en blanco este campo se recomienda tomar como máxima corriente en el cable la calculada en la opción “derated”.
El renglón de “fire protection” sólo aplica a instalaciones superficiales. Por medio de la ventana “sizing” el usuario puede verificar si el calibre del
4. Para agregar un cable previamente creado (el cable puede ser creado en cualquiera de los módulos del ETAP), el usuario debe presionar el botón
“exiting cable” (cable existente) y tomar de la lista presentada por el programa el cable requerido. El programa le asigna a cada cable un nombre (puede ser definido por el usuario) por lo cual no se puede agregar un mismo cable más de una vez dentro de una misma canalización.
5. Para configurar el terreno el usuario debe abrir el “undeground system” (editor del terreno) al hacer doble clic sobre cualquier área fuera de la bancada. El editor del terreno le permite al usuario asignarle un nombre, escoger el tipo de terreno y su resistividad térmica (el tipo de terreno
usuario debe ingresar los valores de la temperatura ambiente del terreno y temperaturas de alerta (critica) y alarma (marginal). La temperatura de alerta o crítica indica que la temperatura de cable se acerca a la temperatura del aislamiento del cable. La temperatura de alarma o marginal es la temperatura del aislamiento del cable.
Los valores de temperatura ambiente, temperatura del aislamiento del cable y RHO del terreno deben ser ingresados por el usuario tanto en la ventana de ampacidad como al momento de configurar el terreno.
4.2. Creación de una Trinchera
La trinchera debe ser diseñada en el modo “edit” (editor). En el modo editor el usuario puede construir la trinchera de acuerdo a los requerimientos del estudio. El usuario debe especificar la cantidad y posición de cada uno de los espacios en
1. Para crear una trinchera se debe presionar sobre “new direct buried
raceway” (añadir trinchera nueva) y arrastrarla con el ratón hacia la ventana del editor La opción de añadir trinchera sólo está habilitada si anteriormente ya se ha creado una trinchera. Al hacer doble clic sobre la trinchera aparece la ventana del editor de canalizaciones que se muestra a continuación.
Esta ventana permite al usuario colocar las dimensiones y profundidad de la trinchera (el punto 0,0 se encuentra en la esquina superior izquierda de la ventana del editor). Las dimensiones pueden ser trabajadas en pulgadas o centímetros (ver recomendaciones).
En esta ventana el usuario también debe especificar el tipo de relleno (la escogencia del mismo no afecta los resultados) y la resistividad térmica del relleno (RHO). El ETAP trae como valor predeterminado 90 °C-cm/W. La norma IEEE 399 establece un valor de 120 °C-cm/W.
aparece la ventana del editor de canalizaciones que se muestra a continuación
Esta ventana permite al usuario asignarle un nombre a la posición, especificar la posición del dentro de la trinchera. La posición se determina desde el centro de la posición del cable hasta el límite de la canalización (punto 0,0 la esquina superior izquierda de la trinchera).
3. Para colocar los cables en los espacios el usuario debe presionar sobre
“new cable” (nuevo cable) y arrastrar utilizando el ratón hacia el espacio de los cables. Al hacer doble clic sobre el cable aparece la ventana del “cable editor” (editor de cables). A continuación se deben seguir los pasos explicados en el diseño de la bancada.
4. Para agregar un cable previamente creado (el cable puede ser creado en cualquiera de los módulos del ETAP), el usuario debe presionar el botón
programa el cable requerido. El programa le asigna a cada cable un nombre (puede ser definido por el usuario) por lo cual no se puede agregar un mismo cable más de una vez dentro de una misma canalización.
4.3. Fuentes Externas de Calor
Las fuentes externas de calor se colocan en el sistema de canalizaciones subterráneas con la finalidad de simular tuberías de vapor u otras fuentes de calor en las cercanías de la canalización. Para agregar una fuente externa de calor el usuario debe presionar el icono “new external heat source” (nueva fuente externa de calor) y arrastrar utilizando el ratón hacia la ventana del editor. Luego al hacer doble clic sobre la fuente calor el usuario puede asignar las coordenadas de la fuente de manera similar como se hizo con la canalización. Adicionalmente es necesario indicar las dimensiones y la temperatura de la fuente de calor.
4.4. Estudio de Ampacidad
4.4.1. Configuración del Caso en Estudio.
En el modo U/G Cable Raceway el usuario debe presionar sobre “edit
study case” Esta ventana permite al usuario configurar variables, parámetros de
En “study case ID” el usuario debe asignar un nombre al caso de estudio.
En “methods” el usuario debe escoger el método de cálculo a ser empleado para el estudio. Se recomienda el método Neher-McGrath ya que es el más utilizado por la mayoría de los programas de derrateo térmico.
En “initial/steady-state amp” el usuario debe marcar la opción de “operating
load”. Bajo esta condición se toma como valor inicial de corriente la corriente
definida por el usuario al momento de configurar el cable. “Load profile” aplica sólo cuando se desea observar como varía la temperatura en el cable tomando en cuenta las variaciones en la carga (cálculo transitorio de la temperatura del cable). En “update” el usuario le indica al programa que tome como valor inicial del estudio el valor obtenido en el estudio anterior (proceso iterativo).
En “transient temp. study” el usuario debe ingresar el periodo para el cálculo transitorio de la temperatura del cable.
4.4.2. Métodos de Cálculo de Ampacidad
ETAP cuenta con cinco opciones para el cálculo de la ampacidad en canalizaciones subterráneas.
Cálculo de la Temperatura del Cable en Régimen Permanente: Este cálculo
determina la temperatura del conductor en régimen permanente para una carga específica del cable y una configuración dada. Considera el efecto del calor generado por cables vecinos y fuentes externas de calor.
Cálculo de la Capacidad Amperimétrica del Cable (Ampacidad Constante):
Este cálculo asume que la carga de todos los cables aumenta o disminuye uniformemente basada en la ampacidad base del cable, la cual está definida en la librería del cable. La capacidad amperimétrica del cable se calcula por el incremento de la carga en todos los cables hasta que la temperatura del cable más caliente alcance el límite máximo permitido.
Cálculo de la Capacidad Amperimétrica del Cable (Temperatura Constante):
Este cálculo ajusta la carga de los cables de forma individual para mantener la temperatura constante en el sistema. La capacidad amperimétrica del cable se obtiene cuando la temperatura del cable alcanza su límite máximo permitido.
Cálculo del Calibre del Cable: El resultado de este estudio presenta el calibre
más pequeño posible para todos los cables en el sistema, que puedan llevar la carga específica dentro de la temperatura límite.
temperatura del cable en función del tiempo para determinar el límite de la carga en un determinado tiempo.
De las cinco opciones la más empleada es el cálculo de la temperatura del cable en régimen permanente.
4.4.2.1 Estudio de Temperatura del Cable en Régimen Permanente
Una vez que ya se ha construido la canalización y configurado el caso en estudio, el usuario puede proceder a realizar un estudio de ampacidad.
1. Al presionar sobre el icono “steady state temperature” (temperatura del cable en régimen permanente) el usuario realiza el estudio de ampacidad. Los cables resaltados en color rojo han excedido el aislamiento térmico del cable (temperatura de alarma o marginal). Los cables en color magenta han excedido el límite de seguridad especificado por el usuario (temperatura de alerta o critica), y no han excedido el aislamiento térmico del cable. Los cables que no presentan variación de color se encuentran en condiciones normales de operación. Los límites de temperatura son fijados por el usuario al momento de configurar el terreno.
Estudio de ampacidad en trinchera
2. Al presionar sobre el icono “report” (reporte) el usuario puede observar un reporte detallado de los resultados.
El reporte muestra la configuración del terreno (temperatura ambiente, temperatura del aislamiento de cable o marginal, temperatura critica).
El reporte muestra la configuración de la canalización y los datos relacionados con los conduits, incluyendo el porcentaje de ocupación de los cables.
El reporte muestra las condiciones de operación de los cables. Los cables resaltados en color rojo han excedido el aislamiento térmico del cable (temperatura de alarma o marginal). Los cables en color magenta han excedido el límite de seguridad especificado por el usuario (temperatura de alerta o crítica) y no han excedido el aislamiento térmico del cable. De todo el reporte esta es la información que el usuario necesita.