Cálculo y tablas de conductores para instalaciones eléctricas

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  • Con frecuencia las instalaciones eléctricas presentan problemas originados por la mala calidad de la energía.

 

Dichos problemas son:

 

  •  Variaciones de voltaje.
  •  Variaciones de frecuencia.
  •  Señal de tensión con altos contenidos de impurezas.
  •  etc.

 

Estos efectos producen un funcionamiento irregular en los equipos eléctricos y generan pérdidas de energía debido al calentamiento de los mismos y de sus conductores de alimentación.

 

De acuerdo a la norma ANSI/IEEE C57.110-1986, se recomienda que los equipos de potencia que alimenten cargas no lineales (computadoras, variadores de frecuencia, arrancadores de edo. Sólido, etc.), operen a no más de un 80% de su potencia nominal.

 

En términos prácticos: las instalaciones deberán calcularse para una potencia del orden del 120% de la potencia de trabajo en régimen efectivo.

 

La observación de este criterio de dimensionamiento es de una importancia decisiva en la operación eficiente y segura de los sistemas.

 

Daños que generados por el mal dimensionamiento y uso inadecuado de los conductores en una instalación eléctrica

 

  •  Cortes de suministro.
  •  Riesgos de incendios.
  •  Pérdidas de energía.

 

Capacidad de transporte de los conductores

 

La corriente eléctrica origina calentamiento en los conductores (efecto Joule: I2 x R).

El exceso de temperatura genera dos efectos negativos en los aislantes:

. Disminución de la resistencia de aislación.

. Disminución de la resistencia mecánica.

El servicio operativo de la energía eléctrica y su seguridad dependen directamente de la calidad e integridad del aislamiento de los conductores.

Los aislamientos deben ser calculados en relación a la carga de energía eléctrica que transporten los conductores y al diámetro de los mismos.

 

 

Caídas de tensión


                                                                                                       Sobrecalentamiento de líneas

                                                                                                             

   

                                                                              Fallas de aislamiento a tierra

                   

   

                                                                                        Cortocircuito 


     

 

Capacidad de transporte de los conductores

 

La corriente eléctrica origina calentamiento en los conductores (efecto Joule: I2 x R).

El exceso de temperatura genera dos efectos negativos en los aislantes:

. Disminución de la resistencia de aislación.

. Disminución de la resistencia mecánica.

El servicio operativo de la energía eléctrica y su seguridad dependen directamente de la calidad e integridad de los aislamientos de los conductores.

Las aislamientos deben ser calculados de acuerdo al amperaje-voltaje que circularán y

Al diámetro de los mismos.

 

A continuación se presentan las tablas que establecen los limites de corrientes admisibles para conductores de sección milimétricas y AWC, bajo las siguientes condiciones:

 

Temperatura ambiente : 30°C

N° máx. de conductores por ducto : 3

 

 

Factores de corrección a la capacidad de transporte.

La capacidad de transporte de los conductores está restringida por su capacidad de disipar la temperatura del medio que los rodea. Para ello, los aislantes no deben sobrepasar la temperatura de servicio de los conductores.

Para el caso específico de las tablas de conductores consignadas anteriormente, la temperatura ambiente y el número de conductores por ducto son un factor relevante en la capacidad de disipación de la temperatura por parte de los conductores; a ese efecto se presentan los siguientes factores de corrección de la capacidad de transporte, según

sea el número de conductores por ducto superior a 3 y la temperatura ambiente superior a 300C.

Finalmente la capacidad de transporte de los conductores está definida por la siguiente expresión:

En donde:

  • I : Corriente admisible corregida (A)
  • fN: Factor de corrección por N0 de conductores.
  • fT: Factor de corrección por temperatura.
  • It : Corriente admisible por sección de conductor según tablas (A). 
 

TABLA DE INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE PARA CONDUCTORES DE COBRE

(Secciones AWG)

AISLADOS TEMPERATURA DE SERVICIO:        60°             75°            90°C

SECCION        SECCION                 GRUPO A                                        GRUPO B

                                               TEMPERATURA DE SERVICIO         TEMPERATURA DE SERVICIO     DESNUDO

Nominal              AWG         60°C         75°C           90°C            60°C          75°C           90°C

(mm)2

0,32

0,51

0,82

1,31

2,08

3,31

5,26

8,36

13,30

21,15

26,67

33,62

42,41

53,49

67,42

85,01

107,2

127

152,0

177,3

202,7

253,4

304

354,7

380

405,4

456

506,7

633,4

760,1

886,7

1013

22

20

18

16

14

12

10

8

6

4

3

2

1

1/0

2/0

3/0

4/0

250 MCM

300 MCM

350 MCM

400 MCM

500 MCM

600 MCM

700 MCM

750 MCM

800 MCM

900 MCM

1000 MCM

1250 MCM

1500 MCM

1750 MCM

2000 MCM

3

5

7.5

10

15

20

30

40

55

70

80

95

110

125

145

165

195

215

240

260

280

320

355

385

400

410

435

455

495

520

545

560

3

5

7.5

10

15

20

30

45

65

85

100

115

130

150

175

200

230

255

285

310

355

380

420

460

475

490

520

545

590

625

650

665

     

25

30

40

50

70

90

105

120

140

155

185

210

235

270

300

325

360

405

455

 

500

 

 

585

     

20

25

40

55

80

105

120

140

165

195

225

260

300

340

375

420

455

515

475

630

655

680

730

780

890

980

1070

1155

     

20

25

40

65

95

125

145

170

195

230

265

310

360

405

445

505

545

620

690

755

785

815

870

925

1065

1175

1280

1385

     

30

40

55

70

100

135

155

180

210

245

285

330

385

425

480

530

575

660

740

 

845

 

 

1000

         

90

130

150

200

230

270

310

360

420

490

540

610

670

730

840

Grupo A: hasta 3 conductores en tubo o en cable o directamente enterrados. Grupo B: Conductor simple al aire libre.

 

               

                              

       


INTENSIDAD DE CORRIENTE ADMISIBLE PARA CONDUCTORES AISLADOS

(Secciones Milimétricas)

TEMPERATURA DE SERVICIO: 70ºC/TEMPERATURA AMBIENTE: 30ºC

SECCION NOMINAL                      GRUPO1                            GRUPO2                          GRUPO3

            (mm)2

0.75

1

1.5

2.5

4

6

10

16

25

35

50

70

95

120

150

185

240

300

400

5001

-

11

15

20

25

33

45

61

83

103

132

164

197

235

-

-

-

-

-

-

12

15

19

25

34

44

61

82

108

134

167

207

249

291

327

374

442

510

-

-

15

19

23

32

42

54

73

98

129

158

197

244

291

343

382

436

516

595

708

809

 

GRUPO 1: Monoconductores tendidos al interior de ductos.

 

GRUPO 2: Multiconductores con cubierta común, que van al interior de tubos metálicos,

cables planos, cables portátiles o móviles, etc.

 

GRUPO 3: Monoductores tendidos sobre aisladores.



 









            Factores de corrección por cantidad de conductores «f


Cantidad de Conductores                                         Factor

            4 a 6                                                                    0,8

            7 a 24                                                                  0,7

          25 a 42                                                                  0,6

       Sobre 42                                                                  0,5


Factores de corrección por temperatura ambiente

Secciones Milimétricas «fT»

Temperatura Ambiente ºC                     Factor

       Más de 30 hasta 35                           0,94

       Más de 35 hasta 40                           0,87

       Más de 40 hasta 45                           0,80

       Más de 45 hasta 50                           0,71

       Más de 50 hasta 55                           0,62

         

Factores de corrección por temperatura

Secciones AWG «fT»

Temperatura Ambiente ºC

Temperatura de Servicio

     60ºC                     75ºC

Más de 30 hasta 40

Más de 40 hasta 45

Más de 45 hasta 50

Más de 50 hasta 55

Más de 55 hasta 60

Mas de 60 hasta 70

     0,82                      0,88

     0,71                      0,82

     0,58                      0,75

     0,41                      0,67

        -                         0,58

        -                         0,35

 

 

Dimensionamiento por caídas de tensión

Al circular una corriente eléctrica a través de los conductores de una instalación; se produce en ellos una caída de tensión que se calcula mediante la ecuación:


  ·     Vc : Caida de tensión en el conductor (V)

·         I : Corriente de Carga (A)

·         Rc : Resistencia de los Conductores ()

 

La resistencia de un conductor eléctrico se puede obtener de la siguiente expresión:

 

 

·         ρ : Resistividad específica del conductor (Ohm mm2 / m)

(pCu=0018(Ohm-mm2/m))

·         l : Longitud del conductor ( m)

·         A : Sección de conductor ( mm2)

 

La expresión para determinar la sección del conductor en funcion del Vp queda finalmente del siguiente modo:



La exigencia con respecto al Vc, establece que la Pérdida de Tensión en la Línea no debe exceder a un 3% la «Tensión Nominal de Fase»; siempre y cuando la pérdida de voltaje en el punto más desfavorable de la instalación no exceda a un 5 % de la tensión nominal

 

Cálculo de alimentaciones

Para determinar la sección de los conductores que alimentan a un conjunto de Cargas (ramales), se procede según la siguiente situación:

 

Alimentaciones con Carga Concentrada.

En los Ramales con carga concentrada, el centro de carga se sitúa a una determinada distancia del punto de Empalme o alimentación al sistema, tal como se presenta en el esquema:

 

 


La expresión para determinar la sección del conductor es:

 

          Instalaciones Monofásicos                                                                                       Instalaciones trifásicas

                                                              

 



                                                

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