EQUIPO 4 Milan Silva Carlos Medina Guerrero Juan Antonio
Cálculo de conductores eléctricos
Cálculo de conductores eléctricos
INTRODUCCIÓN y
y
n las instalaciones eléctricas los conductores son el medio a través del cual se unen las fuentes de alimentación con los receptores, y además permiten la interconexión interconexió n para controlar y comunicar dichos receptores. E
CALIBRE.
s el grueso grueso del conductor, conductor, factor muy importante, pues en función del grueso esta su capacidad para conducir corriente E
SISTEMAS
os calibres de los conductores dan una idea de la sección o diámetro de los mismos y se designan usando el sistema norteamericano de calibres.
y
L
y
T EMA AWG S IS
L
DE CALIBRACIÓN
(American wire gage)
os conductores se clasifican según sea su diámetro en números que van del 36 (0.0050 in) al 4/0 (0.4600 in), existiendo 38 dimensiones entre los dos.
SISTEMA
MCM (mil circulars mil)
y
n la actualidad es mas común el termino KCM. Para conductores mas gruesos al 4/0, el calibre se da en KCM Un circular mil es el área de una circunferencia cuyo diámetro es igual a una milésima de pulgada. El rango de calibres es del 250 al 2000 KCM
y
TABLA
y y
y
E
Para la correcta selección de un conductor eléctrico deben considerarse varios factores, a saber: y y y
l valor máximo del voltaje que se aplicará La capacidad de conducción de corriente eléctrica El valor máximo de la caída de tensión El cálculo del conductor debe efectuarse de dos maneras: por corriente y por caída de tensión. El resultado del cálculo que arroje el conductor de mayor sección transversal será el que se seleccione. E
Método de corrientes para calcular el calibre de los alimentadores principales. Procedimiento. 1. Se determina la CARGA TOT AL de la residencia o casay
habitación de la cual se calculará el calibre de los alimentadores principales. 2. Se aplica la fórmula: I= P/(V*0.9)
En donde: I es la corriente que pasará por los conductores (amperes); P es la carga total (Watts); V es el voltaje que llega a la residencia por medio de la
acometida (127 Volts-ca para el caso de una instalación que no rebasa los 5,000 Watts); y, 0.9 es el denominado factor de potencia el cual regularmente es del 90% por la combinación de cargas resistivas e inductivas existentes en la instalación eléctrica.
y
3. Con la I, se determina una Ic (corriente corregida)
multiplicándola por un factor de demanda o factor de utilización (f.d.) el cual tiene un valor que varía de la siguiente manera. Unidades de vivienda, según N OM-001-S EDE-Vigente, 220-11 Primeros 3,000 VA o menos: 100%; 1 De 3,001 a 120,000 VA: 35%; 0.35 A partir de 120,000 VA: 25%; 0.25 En virtud de que el factor de demanda o utilización especificado en la Norma Oficial, varía mucho antes y después de los 3000 Watts, puede utilizarse a cambio uno más acorde de 0.6 o 0.7 correspondiente al 60% y 70% respectivamente
y
Para calcular la Corriente Corregida simplemente se multiplica la I por el f.d. o sea: Ic=(I)(f.d.)
y
4. Con la Ic se busca el calibre del conductor en las tablas
correspondientes, dependiendo de la marca del fabricante y de si estará al aire libre (instalación visible) o en tubo (instalación oculta).
y
y y y y y
Ejemplo. La carga total en una vivienda es de 4,200 Watts, resultado de sumar cargas fijas monofásicas (dispositivos y aparatos eléctricos fijos que funcionan a 127 Volts-ca) y tiene un factor de utilización o de demanda del 70%. Hallar el calibre de los alimentadores principales considerando que la instalación será oculta. S olución. Paso 1. La Potencia total en este caso es de 4,200 Watts. Paso 2. I = 4200/(127*0.9) = 36.74 Amp. Paso 3. Ic = (36.74)(0.7) = 25.72 Amp. Paso 4. En las tablas (para conductores CONOFLAM) se
busca el calibre apropiado que soporte 25.72 amperes en la instalación oculta, ahí podremos observar que el calibre #12 puede conducir hasta 25 amperes.
Cálculo del calibre de los alimentadores principales por el método de Caída de Tensión.
y
ste método es muy útil sobre todo cuando se trata de grandes instalaciones eléctricas, me refiero a las del tipo Comercial e Industrial, para los casos de instalaciones residenciales comunes con el método de corrientes es suficiente. E
y
Si la instalación es monofásica la fórmula a utilizar es: S =(4*L*Ic)/(Vn*e%) mm2 Bifásica: S =(2*L*Ic)/(Vn*e%) mm2 Trifásica: S =(2*L*Ic)/(Vf*e%) mm2
En donde: S se denomina Sección Transversal
o Área del conductor. Vn es Voltaje entre Fase y Neutro, 127 Volts. Vf es Voltaje entre Fase y Fase, 220 Volts (Sistemas trifásicos). e% es el Porcentaje de Caída de tensión (no debe ser mayor al 3% según 210-19 N OT A 4 de la N OM-001S EDE-2005),
y
e% = (e)*(100/Vn)
y
Puedes aplicar el siguiente criterio con suficiente aproximación. Si la distancia entre el interruptor principal y el centro de carga es aproximadamente de 40 Mts; entonces e%=1 (no afecta). Si la distancia es mayor de 40 Mts hasta 80 Mts, entonces e%=2. Mayor de 80 Mts. hasta donde alcances el 3% que marca la N OM-001-S EDE-2005 del valor del voltaje que tengas en el Interruptor Principal.
y
e se denomina caída de tensión entre fase y neutro. Ic es la ya conocida Corriente Corregida, para
calcularla sigue el mismo procedimiento del método de corrientes en donde: I=P/(Vn*f.p.) Amps, e Ic=I*f.d. Igual puedes considerar un f.p. de 0.9 y un f.d. de 0.7
y
U n
ejemplo en una residencia cada policontacto en muros incluye 2 tomas de corriente de 180 Watts cada una. La motobomba es de ¾ H.P., 580 Watts. Las lámparas son de 100 y de 60 Watts (el símbolo mayor representa las de 100 W). Las luminarias ubicadas al centro de la instalación tienen 4 lámparas de 60 Watts cada una. Además debemos incluir 3 arbotantes intemperie colocados al frente del comercio de 150 Watts cada uno, lo que nos da un gran total para la potencia de: 9,130 Watts, resulta pues un sistema
Bifásico
y
y y
Aunque el cálculo lo vamos a hacer por el método de Caída de Tensión de todas maneras debemos utilizar el método de Corrientes para conocer la corriente corregida. Por lo tanto, aplicando la fórmula de corrientes para sistemas Bifásicos. I = P/(2*Vn*f.p.) = 9,130/(2*127*0.9) = 39.93 Amp. Ic = I*f.d. = 39.93*0.7 = 27.95 Amp.
y
Cálculo por corriente
y
Formulas a emplearse:
y
y
y
VA I = --------En VA I = ------2 En VA I = ------------1.732 Ef
Sistema
1F - 2H 1F - 3H
3F - 3H
Cálculo por caída de tensión 4LI S = ---------En e% 2LI S = ---------Ene% 2x1.732 LI S = ----------Ef e%
y
Donde:
I corriente eléctrica en Amperes VA potencia aparente en Voltamperes de la carga En voltaje de fase a neutro en Voltios S sección transversal del conductor en mm2 L longitud del circuito considerado en metros Ef voltaje entre fases en Voltios e% caída de tensión en porciento
CAIDA DE TENSION
CAIDAD DE TENSION y
AMAMOS CAÍDA DE TENSIÓN DE UN CONDUCTOR A LA DIFER ENCIA DE POTENCIA L QUE EX ISTE ENTR E LOS EX TR EMOS DEL MISMO. ESTE VA LOR SE MIDE EN VOLTIOS Y R EPR ESENTA EL GASTO DE FUERZA QUE IMPLICA EL PASO DE LA CORRIENTE POR ESE CONDUCTOR. ASÍ MISMO, LA CAÍDA DE TENSIÓN ES MEDIDA FR ECUENTEMENTE EN TANTO POR CIENTO DE LA TENSIÓN NOMINA L DE LA FUENTE DE LA QUE SE A LIMENTA LL
LA ECUACION CON LA CUAL SE DETERMINA LA CAIDA DE TENSION EN PORCENTA ES: e%
!
(
e V F
) * 100 N
e% : PORCENTAJE DE CAIDA DE TENSION e : CAIDA DE TENCION EN VOLTS VF-N : VOLTAJE DE FASE A NEUTRO 100 : LA UNIDAD EN PORCENTAJE
LA ECUACION CON LA CUAL SE DETERMINA LA CAIDA DE TENSION EN VOLTS ES:
e
!
KILZ
e : CAIDA DE TENSION EN VOLTS K : 2 PARA UN SISTEMA MONOFASICO A 2 HILOS K : 1.73 `PARA UN SISTEMA TRIFASICO A 3 HILOS I : CORRIENTE QUE CIRCULA POR EL CONDCTOR EN AMP L : LONGITUD DEL CONDUCTOR Z : IMPEDANCIA DEL CONDUCTOR
SUSTITUIMOS
LA ECUACION DE CAIDAD DE TENSION EN VOLTS EN LA ECUACION DE CAIDA DE TENSION EN PORCENTAJE Y TENEMOS :
e%
DONDE POR LO TANTO
(
e
e V F
) * 100 N
KILZ e%
LO QUE NOS DA COMO RESULTADO
KIZL !
V F
e%
*100
N
K (100) IZL V F
N
y
Se ha elegido un cable del calibre 10 AWG en una tubería conduit de aluminio para realizar la instalación de un sistema trifásico a 3 hilos con una temperatura nominal a 60 ºC que va a alimentar una carga total de 60 Amp a 127 Volts con un factor de potencia de 0.85 ubicado a 50 metros del suministro, calcular el calibre del cable adecuado por caída de tensión
Se
ha elegido un cable del calibre 1/0 AWG en una tubería conduit de PVC para realizar la instalación de un sistema trifásico a 4 hilos (3 fases y un neutro) con una temperatura nominal a 60 ºC que va a alimentar una carga total de 45 Amp a 127 Volts con un factor de potencia de 0.85 ubicado a 150 metros del suministro, calcular el calibre del cable adecuado por caída de tensión.
