Upload
culebrittica
View
34
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
electrotecnia
Citation preview
CLCULO SECCIN DE
CONDUCTORES
Dado que los conductores no son perfectos y poseen
una cierta resistencia elctrica, cuando son atravesados
por una corriente elctrica se producen 2 fenmenos:
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Se calientan y pierden potencia
Al estar conectados en serie con los aparatos elctricos que alimentan, se produce una cada de tensin, que
hace que se reduzca apreciablemente la tensin, al final
de la lnea.
Estos son los 2 factores que hay que tener en cuenta para
el clculo de la seccin de los conductores elctricos.
1.- Clculo de la seccin teniendo en cuenta el calentamiento
de los conductores
Como hemos visto en temas de anteriores, el calor que
producen los conductores se calcula con la expresin:
Pperdida = I2 x R
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
La potencia perdida en un conductor es el producto de
la Resistencia propia del conductor por la Intensidad de
corriente que circula por ese mismo conductor al
cuadrado.
Esta resistencia depende sobre todo de su seccin. Si
queremos que se pierda poca potencia, deberemos
aumentar su seccin.
Ejemplo:
Calcula la potencia que se pierde en un conductor de cobre de
150m de longitud y 1,5mm2 de seccin, que alimenta a un motor
elctrico de 5 kW de potencia a una tensin de 230V.
Datos: del cobre = 0,018 OHM mm2 / m.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Lo primero, es calcular la intensidad de corriente que
fluye por el conductor, y luego la resistencia de ese
mismo conductor:
Con estos dados, procedemos al clculo de la potencia
perdida en el conductor:
I = P / V = 5.000 / 230 = 21,73 A.
R = r (L / S) = 0,018 x (150 / 1,5) = 1,8
Pp = I2 x R = 21,732 x 1,8 = 850 W
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Cul ser la prdida de potencia si aumentamos la
seccin a 4mm2?
La intensidad es la misma que la calculada en el ejemplo
anterior. 21,73 A.
Calculamos la nueva resistencia:
R = r (L / S) = 0,018 x (150 / 4) = 0,68
Con estos nuevos datos calculamos la potencia perdida en
el conductor:
Pp = I2 x R = 21,732 x 0,68 = 321 W
Potencia perdida disminuy bastante
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Como se ve en el ejemplo anterior, al aumentar la
seccin del conductor, disminuye la prdida de potencia
y por tanto disminuye el calor producido por el mismo.
Por lo que, a mayor intensidad que circula por el
conductor, mayor tendr que ser la seccin del mismo
para que no se caliente demasiado.
Por tanto, el calentamiento de un conductor depende,
sobre todo, de la intensidad de corriente que circule por
el mismo.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Tambin se debe considerar que al determinar la
seccin, se debe determinar la forma de instalar los
conductores, porque no es lo mismo que un conductor
est al aire, que est instalado bajo tubo, ya que en ste
se concentra ms calor.
Conductores unipolares: lnea formada por conductores separados.
Conductores bipolares: lnea formada por 2 conductores unidos por material aislante.
Conductores tripolares: lnea formada por 3 conductores unidos por material aislante.
Por lo anterior, hay varias formas de agrupacin de
conductores:
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Son los fabricantes de conductores elctricos los que
indican la intensidad de corriente mxima que pueden
soportar los conductores.
Esta corriente se denominada Intensidad mxima
admisible, en funcin de las condiciones de instalacin.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Intensidad mxima admisible
Tablas n 8.7 NCh Elec. 4/2003
Tabla N 8.7aIntensidad de Corriente Admisible para Conductores Aislados
Fabricados segn Normas Norteamericanas. Secciones AWG.
Temperatura Ambiente de: 30 C.
Tabla N 8.7Intensidad de Corriente Admisible para Conductores Aislados
Fabricados segn Normas Europeas. Secciones Milimtricas.
Temperatura de Servicio: 70 C; Temperatura Ambiente: 30 C.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Cul ser la intensidad mxima que podrn conducir los conductores
monopolares de una lnea 1f aislada con PVC, instalada directamente
sobre la pared, si su seccin es de 10mm2? Y si se instala bajo tubo?
Consultando la tabla:
Para Alambres directamente tendidos en el aire, encontramos que corresponde al grupo 3, que nos indica que para una seccin de
10mm2 , la intensidad mxima es de 73 A.
Para alambres tendidos en tubos empotrados en paredes aislantes, encontramos en grupo 1, que nos indica que para una seccin de 10
mm2, la intensidad mxima es de 45 A.
Ejemplo:
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Se sabe que el conductor elctrico, al ser una resistencia
y al pasarle una corriente elctrica, es capaz de "retener"
un voltaje o tener una cada de tensin
Esta cada de tensin, puede llegar a ser un problema
para el funcionamiento de los receptores, dado que estos
funcionan a una tensin determinada y si reciben menos
tensin, es fcil que no funcionen correctamente.
La cada de tensin
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
En definitiva, no slo habr que tener en cuenta el
calentamiento del conductor para determinar su seccin,
sino que tambin ser necesario no sobrepasar del
porcentaje de cada de tensin prefijado por la Norma.
La cada de tensin de un conductor debe ser tenida en
cuenta, la Norma nos dice que no puede exceder de
unos lmites prefijados.
La cada de tensin
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
CLCULO CAIDA DE VOLTAJE
Al circular una corriente por los conductores de un circuito se produce una cada de tensin donde por Ley de Ohm es:
Donde Rc, para un conductor de largo L , de seccin
s y de un material con resistividad r:
RC = (r X L) / S
Vp = I x r x L
S
Resistividad a 30 C ( r )
Cu = 0.018 OHM mm2 / m
AL = 0.030
Vp = I * Rc
La norma NSEG 4/2003, establece valores mximos de cadas de voltaje (Vp) permisible en los alimentadores y sub alimentadores en instalaciones interiores.
dichos valores son los siguientes :
Vp mximo : 3% del voltaje nominal, siempre que la cada de tensin en punto ms desfavorable no exceda el 5% de la tensin nominal.
Valores vlidos para consumos de Alumbrado, Fuerza y Calefaccin o
Combinacin de ellos.
CLCULO CAIDA DE VOLTAJE
CALCULO CAIDA DE VOLTAJE EN
LINEAS RESISTIVAS PURAS
d
I
VcIR
Va
Vc = Va - IR
Vc = Va - IR cos f
Del diagrama vectorial se puede establecer:
Vc voltaje en el punto de Alimentacin IR la cada en las lneas
Para desfases pequeos puede aceptarse la relacin:
Vp = IR cos fDe modo que
Vp = IR cos f
2 r L I cos f
Vpa
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Siendo:
La seccin en este caso ser:
Siendo Vpa voltaje permitido admisible
S =
Si L es la distancia entre el punto de alimentacin y el consumo, el largo efectivo de conductor recorrido por i ser de 2 L por lo tanto:
i
Clculo de lneas con la carga concentrada en un extremo
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
2 r L I cos f
Vp
L
S =
La seccin comercial correspondiente es de 2,5 mm2.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Alimentar un consumo de alumbrado que est ubicado a 30 m.
del punto de alimentacin, la i es de 15 amp. V de 220v siendo
conductor de Cu.
2 x 30 x 15 x 0,018
6,6
L
Ejemplo:
Calcular seccin de lnea:
2,44 mm2S = =
Vp = 220 * 3% = 6,6 V.
i
De manera anloga se puede calcular para un consumo 3 f equilibrado, alimentado por un sistema 380/220 v.
La seccin de la Lnea con el largo efectivo del conductor
recorrido por i, es en este caso, igual a L y refiriendo
todos los clculos al voltaje de fase, es decir 220 v.
L
i
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Clculo de lneas con la carga concentrada en un extremo
Las frmulas a utilizar son las siguientes:
S = Seccin conductor (mm2)
L = Largo lnea (m)
I = Intensidad eficaz circuito 1 f (A)
IL = Intensidad eficaz circuito 3 f (A)
Cosf = Factor de potencia
u = Cada de tensin en lnea (V)
V = Tensin lnea 1 f (V)
VL = Tensin lnea 3 f (V)
K = Conductividad de conductor (m/mm2) ; K del Cu = 56r = 1 / K (mm2 /m); r del Cu = 1 / 56 = 0,018
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Luego:
2rL1 ( I1+I2+I3)+ 2r (L2-L1) ( I2+I3) + 2r (L3-L2) I3
Ejemplo:
Clculo de lneas con criterio de la seccin constante
I1
L3
La cada de tensin en el
extremo de la lnea ser:
Vp = Vp1 + Vp2 + Vp3
S S SVp =
I2 I3L2
L1
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
S
Vp
Donde:2 r (L1 i1 + L2 i2 + L3 i3)Vp =
2 r (L1 i1 + L2 i2 + L3 i3)Vp
S =
Cada de voltaje:
VP = VP1 + VP2 + VP3 ; V = VP / L Siendo V = Ctte
V = VP1 / L1 = VP2 / L2 = VP3 / L3 Remplazando el valor de Vp
S1 = 2 r I1 ; S2 = 2 r I2 ; S3 = 2 r I3V V V
Clculo de lneas con criterio de la seccin cnicaI 2
L1
I 1 I 3
L2 L3
I 2I 1 I 3
Se parte de la base que la seccin ir decreciendo en cada uno de los tramos a medida que nos alejamos del punto de alimentacin.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Clculo de lneas con criterio de la seccin cnica
I 2
L1
I 1 I 3
L2 L3
I 2I 1 I 3
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
I1 = 55 amp; I2= 40 amp; I3= 18 amp; L= 90 mts.;
Ejemplo:
d = Vp / (2 r L)6,6
2 x 0,018 x 90d = 2.01=
S1 = I1 / d = 55 / 2.01 = 27,36 mm2
S2 = I2 / d = 40 / 2.01 = 19,90 mm2
S3 = I3 / d = 18 / 2.01 = 8,96 mm2
Seccin Comercial
32 mm2
21 mm2
10 mm2
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Calcular la seccin que le correspondera a una lnea
compuesta por, 2 conductores de cobre unipolares, instalados
bajo tubo empotrado en obra y aislados con PVC de 100m de
longitud, que alimenta a un taller de 15 KW / 400 V, si la cada
mxima de tensin que se admite es del 1% de la
alimentacin.
Partimos para centrarnos bien en el problema con este esquema:
Ejercicio:
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Para resolver el ejercicio y todos los que sean de este estilo,
lo primero ser el clculo de la intensidad:
I = (P / V) = 1.500 / 400 = 37,5 A.
El problema dice que la cada de tensin mxima es del 1%.
Para su clculo hacemos el 1% de 400 V:
V = 400 x 1% = 4 V.
Ahora vamos a buscar la relacin que hay entre la seccin del
conductor y esta cada de tensin:
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
El conductor lo podemos ver como una Resistencia, Rl, y al
pasarle una corriente, se genera una tensin,
V = RI x i = (r x 2 x L x i) / S
Despejando la seccin, S:
S = (r x L x i) / V = (0,018 x 2 x 100 x 37,5) / 4 = 33,8 A.
Seccin calculada es de 34 mm2.
La seccin comercial correspondiente, viendo la tabla,
correspondera a 35 mm2.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
Dos conductores unipolares, instalados bajo tubo empotrado en obra y aislados con PVC de 35 mm2, admiten una intensidad
mxima admisible de: 103 A
Ahora vamos a comprobar la Intensidad Mxima que admite
este conductor, con las caractersticas que nos marcaba el
ejercicio:
Debido a que la intensidad de la lnea es inferior: 37,5 A a la de
la Tabla N 8.7 consideramos el resultado de un conductor de
35 mm2.
CLCULO SECCIN DE CONDUCTORES
En el caso de que el conductor tuviese una Intensidad
mxima admisible inferior a la que circula por la lnea,
habra que tomar una seccin superior, predominando,
en este caso, el clculo de la seccin por calentamiento
de los conductores al clculo por cada de tensin.
En el caso de que el conductor calculado no existe en
seccin comercial se considera el inmediatamente
superior.
NOTAS: