KADE​

 

• 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  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 de los aislamientos de los conductores.

Las aislamientos deben ser calculados de acuerdo al amperaje-voltaje que circularán y  al diámetro de los mismos.

 

 

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:

                                               I=fN x fT x It (A)

 

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). 

 

 

 

 

 

 

 

               

                              

       

 

 

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 N»

 

 

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= I x Rc

 

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

·         I : Corriente de Carga (A)

·         Rc : Resistencia de los Conductores ()

 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:

 

 

 

 

 

 

Cálculo de conductores eléctricos

 

 

 

Para la correcta selección de un conductor eléctrico deben considerarse varios factores, a saber:

  El 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.

Cálculo por corriente                         Sistema                 Cálculo por caída de tensión

Formulas a emplearse:

 

                    VA                                                                                   4LI
            I = ---------                             1F - 2H                             S = ----------
                    En                                                                                   En e%

                    VA                                                                                   2LI
            I = -------                                1F - 3H                             S = ----------
                   2 En                                                                                   En e%
 

                       VA                                                                                2x1.732 LI
            I = -------------                        3F - 3H                              S = ----------------
              1.732 Ef                                                                                                    Ef e%

 

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

NOTA: Las expresiones para cálculo por caída de tensión solo incluyen el efecto resistivo y no consideran los efectos de la reactancia.  Los resultados para conductores  de secciones hasta de  107.2 mm2 son aceptables.
Para cálculos en los que se involucren conductores de secciones transversales grandes será necesario consultar las tablas de los fabricantes para incluir el valor de la reactancia inductiva.

 

CÁLCULO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN Y

CONDUCTORES EN BT

Introducción. Partes de un conductor. Clasificación de conductores

Dimensionado de conductores. Capacidad de transporte y defectos.

INTRODUCCIÓN. PARTES DE UN CONDUCTOR. CLASIFICACIÓN.

¿QUE ES UN CONDUCTOR ELECTRICO?

Se aplica este concepto a los cuerpos capaces de conducir o transmitir la

electricidad.

Un conductor eléctrico está formado primeramente por el conductor propiamente tal,

usualmente de cobre.

Este puede ser alambre, es decir, una sola hebra o un cable formado por varias

hebras o alambres retorcidos entre sí.

Los materiales más utilizados en la fabricación de conductores eléctricos son el

cobre y el aluminio. Aunque ambos metales tienen una conductividad eléctrica

excelente, el cobre constituye el elemento principal en la fabricación de conductores

por sus notables ventajas mecánicas y eléctricas.

El uso de uno y otro material como conductor, dependerá de sus caracteristicas

eléctricas (capacidad para transportar la electricidad), mecánicas (resistencia al

desgaste, maleabilidad), del uso especifico que se le quiera dar y del costo.

Estas características llevan a preferir al cobre en la elaboración de conductores

eléctricos.

PARTES QUE COMPONEN LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

• El alma o elemento conductor.

• El aislamiento.

• Las cubiertas protectoras.

El alma o elemento conductor

Se fabrica en cobre y su objetivo es servir de camino a la energía eléctrica desde las

centrales generadoras a los centros de distribución (subestaciones, redes y

empalmes), para alimentar a los diferentes centros de consumo (industriales, grupos

habitacionales, etc.).

De la forma cómo esté constituida esta alma depende la clasificación de los

I.T.M. INSTALACIONES ELECTROMECÁNICAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS

TEMA 5 Página 2

conductores eléctricos. Así tenemos:

Según su constitución

Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo

elemento o hilo conductor.

 

Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos

 

Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislamiento

y con o sin cubierta protectora.

 

Muiticonductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí,

envueltas cada una por su respectiva capa de aislamiento y con una o más cubiertas

protectoras comunes.

 

Según el número de conductores

 

 

El aislamiento

El objetivo del aislamiento en un conductor es evitar que la energía eléctrica que

circula por él, entre en contacto con las personas o con objetos, artefactos u otros

elementos que forman parte de una instalación. Del mismo modo, el aislamiento

debe evitar que conductores de distinta tensión puedan hacer contacto entre sí.

Los materiales aislantes usados desde sus inicios han sido sustancias poliméricas,

que en química se definen como un material o cuerpo químico formado por la unión

de muchas moléculas idénticas, para formar una nueva molécula más gruesa.

Antiguamente los aislantes fueron de origen natural, gutapercha y papel.

Posteriormente la tecnología los cambió por aislantes artificiales actuales de uso

común en la fabricación de conductores eléctricos.

Los diferentes tipos de aislante de los conductores están dados por su

comportamiento técnico y mecánico, considerando el medio ambiente y las

condiciones de canalización a que se verán sometidos los conductores que ellos

protegen, resistencia a los agentes químicos, a los rayos solares, a la humedad, a

altas temperaturas, llamas, etc. Entre los materiales usados para la aislamiento de

conductores podemos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o PE, el

caucho, la goma, el neoprene y el nylon.

Si el diseño del conductor no consulta otro tipo de protección se le denomina

aislamiento integral, porque el aislamiento cumple su función y la de revestimiento a

la vez.

Cuando los conductores tienen otra protección polimérica sobre la aislamiento, esta

última se llama revestimiento, chaqueta o cubierta.

Cubiertas protectoras

El objetivo fundamental de esta parte de un conductor es proteger la integridad del

aislante y del alma conductora contra daños mecánicos, tales como raspaduras,

golpes, etc.

Si las protecciones mecánicas son de acero, latón u otro material resistente, a ésta

se le denomina «armadura» La «armadura» puede ser de cinta, alambre o alambres

trenzados.

I.T.M. INSTALACIONES ELECTROMECÁNICAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS

TEMA 5 Página 4

Los conductores también pueden estar dotados de una protección de tipo eléctrico

formado por cintas de aluminio o cobre. En el caso que la protección, en vez de cinta

esté constituida por alambres de cobre, se le denomina «pantalla» o «blindaje».

 

CLASIFICACIÓN DE LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Clasificación de los conductores eléctricos de acuerdo a su aislamiento o número de

hebras

Al proyectar un sistema, ya sea de poder; de control o de información, deben

respetarse ciertos parámetros imprescindibles para la especificación del cableado.

• Tensión del sistema, tipo (CC o CA), fases y neutro, sistema de potencia, punto

central aterramiento.

• Corriente o potencia a suministrar.

• Temperatura de servicio, temperatura ambiente y resistividad térmica de

alrededores.

• Tipo de instalación, dimensiones (profundidad, radios de curvatura, distancia entre

vanos, etc.).

• Sobrecargas o cargas intermitentes.

• Tipo de aislamiento.

• Cubierta protectora.

Todos estos parámetros están íntimamente ligados al tipo de aislamiento y a las

diferencias constructivas de los conductores eléctricos, lo que permite determinar de

acuerdo a estos antecedentes la clase de uso que se les dará.

De acuerdo a éstos, podemos clasificar los conductores eléctricos según su

aislamiento, construcción y número de hebras en monoconductores y

multiconductores.

Tomando en cuenta su tipo. uso. medio ambiente y consumos que servirán, los

conductores eléctricos se clasifican en la siguiente forma:

Conductores para distribución y potencia:

 

 

• Alambres y cables (N°de hebras: 7 a 61).

• Tensiones de servicio: 0,6 a 35 kV (MT) y46 a 65 kV (AT).

• Uso: Instalaciones de fuerza y alumbrado (aéreas, subterráneas e interiores).

• Tendido fijo.

Cables armados:

• Cable (N°de hebras: 7 a 37).

• Tensión de servicio: 600 a 35000 volts.

• Uso: Instalaciones en minas subterráneas para piques y galerías (ductos, bandejas,

aéreas y subterráneas)

• Tendido fijo

 

 

 

Conductores para control e instrumentación:

• Cable (N°de hebras: 2 a 27).

• Tensión de servicio: 600 volts.

• Uso: Operación e interconexión en zonas de hornos y altas temperaturas.

(ductos, bandejas, aérea o directamente bajo tierra).

• Tendido fijo.

Cordones:

• Cables (N°de hebras: 26 a 104).

• Tensión de servicio: 300 volts.

• Uso: Para servicio liviano, alimentación a: radios, lámparas, aspiradoras, jugueras,

etc. Alimentación a máquinas y equipos eléctricos industriales, aparatos

electrodomésticos y calefactores (lavadoras, enceradoras, refrigeradores, estufas,

planchas, cocinillas y hornos, etc.).

• Tendido portátil.

Cables portatiles:

• Cables (N°de hebras: 266 a 2 107).

• Tensión de servicio: 1000 a 5000 volts

• Uso: en soldadoras eléctricas, locomotoras y máquinas de tracción de minas

subterráneas. Grúas, palas y perforadoras de uso minero.

• Resistente a: intemperie, agentes químicos, a la llama y grandes solicitaciones

mecánicas como arrastres,cortes e impactos.

• Tendido portátil.

Cables submarinos:

• Cables (N°de hebras: 7a37).

• Tensión de servicio: 5 y 15 kV.

• Uso: en zonas bajo agua o totalmente sumergidos, con protección mecánica que

los hacen resistentes a corrientes y fondos marinos.

• Tendido fijo.

Cables navales:

• Cables (N° de hebras: 3 a 37).

• Tensión de servicio: 750 volts.

• Uso: diseñados para ser instalados en barcos en circuitos de poder, distribución y

alumbrado.

• Tendido fijo.

Dentro de la gama de alambres y cables que se fabrican en el país, existen otros

tipos, destinados a diferentes usos industriales, como los cables telefónicos, los

alambres magnéticos esmaltados para uso en la industria electrónica yen el

embobinado de partidas y motores de tracción, los cables para conexiones

automotrices a baterías y motores de arranque, los cables para parlantes y el

alambre para timbres.

Clasificación de los conductores eléctricos de acuerdo a sus condiciones de empleo.

Para tendidos eléctricos de alta y baja tensión, existen en nuestro país diversos tipos

de conductores de cobre, desnudos y aislados, diseñados para responder a distintas

necesidades de conducción y a las características del medio en que la instalación

prestará sus servicios.

La selección de un conductor se hará considerando que debe asegurarse una

suficiente capacidad de transporte de corriente, una adecuada capacidad de soportar

corrientes de cortocircuito, una adecuada resistencia mecánica y un comportamiento

apropiado a las condiciones ambientales en que operará.

Conductores de cobre desnudos

Estos son alambres o cables y son utilizados para:

• Líneas aéreas de redes urbanas y suburbanas.

• Tendidos aéreos de alta tensión a la intemperie.

• Líneas aéreas de contacto para ferrocarriles y trolley-buses.

Alambres y cables de cobre

Estos son utilizados en:

• Líneas aéreas de distribución y poder, empalmes, etc.

• Instalaciones interiores de fuerza motriz y alumbrado, ubicadas en ambientes de

distintas naturaleza y con diferentes tipos de canalización.

• Tendidos aéreos en faenas mineras (tronadura, grúas, perforadoras, etc.).

• Tendidos directamente bajo tierra, bandejas o ductos.

• Minas subterráneas para piques y galerías.

• Control y comando de circuitos eléctricos (subestaciones, industriales, etc.).

• Tendidos eléctricos en zonas de hornos y altas temperaturas.

• Tendidos eléctricos bajo el agua (cable submarino) y en barcos (conductores

navales).

• Otros que requieren condiciones de seguridad.

Ante la imposibilidad de insertar en este folleto la totalidad de las tablas que existen,

con las características técnicas y las condiciones de uso de los conductores de

cobre, tanto desnudos como aislados, entregamos a modo de ejemplo algunas de las

más usadas por los profesionales, técnicos y especialistas. Se recomienda solicitar a

los productores y fabricantes las especificaciones, para contar con la información

necesaria para los proyectos eléctricos.

 

 

. Dimensionado de conductores. Capacidad de transporte y defectos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Factores de corrección por cantidad de conductores «fN

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Factores de corrección por peratura ambiente. Secciones Milimétricas «fN»

 

 

 

 

 

 

 

 

Factores de correccion por temperatura. Secciones AWG «fN»