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SEMINARIO-TALLER
Proyecto y clculo en instalaciones elctricas
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Potencias
En corriente alterna existen varios tipos de potencias, las cuales definiremos brevemente a continuacin:
Potencia activa (P)Es aquella potencia que est disponible para su transformacin en otras clases de energa
como mecnica, calorfica, qumica, etc. Se representa por la letra P y su unidad de medida es el vatio (W).
Esta potencia puede determinarse por: P = U x I cos
proyectado para una determinada tensin e intensidad. Pero no es la potencia real suministrada al circuito, salvo que se trate de carga puramente resistiva, en cuyo caso el ngulo de desfasaje es cero y el factor de potencia es igual a la unidad (coscp =1). Se representa por la letra S y su unidad de medida es el voltamper (VA).
Se puede determinar por la frmula:
S= U x I (para monofsico)S= 'IT x U x I (para trifsico )
Ejercicios1) Se desea saber cual es la potencia aparente y activa de una carga trifsica que a plena
carga absorbe 40 A, con coscp = 0,8 a 380 V.
S = '/3x U x I = 1,732 x 380 x 40 = 26326,4 VA p = U x I x coscp = 1,732 x 380 x 40 x 0,8 = 21061,12 W
Potencia reactiva (Q)Es la parte de la potencia total que se necesita para la formacin de los campos electromag
nticos en los elementos inductivos del circuito. Esta energa no es aprovechable para fines de transformacin de energa elctrica en otra clase de energa y casi siempre representa una inconveniencia al circuito. El caso lmite es cuando el ngulo cp vale 90 grados, es decir el sencp vale 1.
Su unidad de medida es el volt-amper-reactivo (VAr), se representa por la letra Q.
Se puede determinar de la siguiente manera:
Q = U x I x sencp (para monofsico)Q = \[3"x U x I x sencp (para trifsico)
Ejercicios
1) Una carga trifsica posee en su placa caracterstica los siguientes datos:U = 220 V, I = 30 A, P = 5715,6 W. Se pide calcular el factor de potencia (coscp), la potencia aparente (S) y la potencia reactiva (Q).
P 5715,6Coscp = -----------= ------------------------= 0,5
\ 3 x U x l 1,732x 220x 30
El ngulo cp vale 60 y el sencp = 0,866
S = \ [ 3 x U x l = 1,732x220x30 = 11431,2 VA
Q = c3~ x U x I x sencp = 1,732 x 220 x 30 x 0,866 = 9899,41 VAr
INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1)
Clculo de la seccin de los conductores
La cada de tensin en las lneas puede llegar a ser un problema para el correcto funcionamiento de los receptores, ya que stos estn diseados para trabajara una cierta tensin. Una tensin ms baja puede impedir el arranque de un motor, el encendido de un tubo fluorescente, etc. Por todo ello, la cada de tensin no puede exceder de los lmites prefijados en el reglamento de baja tensin de la ANDE para cada caso. De esta forma no slo habr que tener en cuenta el calentamiento del conductor para determinar su seccin, sino que tambin ser necesario no sobrepasar el porcentaje de la cada de tensin mxima permisible segn ANDE.
Frmulas prcticas empleadas para demensionar conductores
Lneas monofsicas
I x L x Coscp x 2 S = -------------------------
Go x AU Pui-
Pt x L x2 U X C0Sq) X V)
Go x AU x U
II 2 x L x2
AP = I2 x Re x 2(para Re de un conductor)
Go x AP AU= I x Re x 2 x Coscp(para Re de un conductor)
Lneas trifsicas
\[3~x I x L x Coscp
s=------------------Go x AU
P tx LS= ------------------
Go x AU x U
I2 x L x 3S= ------------------
Go x AP
\ f3x AU x I AP = -----------------
Coscp
AU= > / 3 x lx R c x Coscp
AP = I2 x Re x 3
Pu|=-----------------------
\l~3 x U x Coscp x r\
Donde:S = la seccin del conductor expresado en mm2 Re = la resistencia de un hilo del conductor en Q I = la intensidad de corriente en amper L = la longitud del conductor o de la lnea en metro
INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1) 5
Cosip = el factor de potencia de la carga -jGo = la conductividad expresado en mho o Siemens q^ 0_ ___^AU = la cada de tensin expresado en voltios pAP = la prdida de potencia expresado en vatios2 = el valor que indica que una lnea siempre cuenta con dos conductores r| = el rendimiento de un motor (que siempre ser un valor menor que la unidad,
por ejemplo, 70 % = 0, 7 ; 85 % = 0,85, etc).Pu = es la potencia til (valor que est indicado en las placas)
Ejercicios prcticos para determinar la seccin de los conductores de alimentadores
1- Una instalacin monofsica tiene una carga total de 9,9 KW, 220 V y 50 Hz con factor de potencia unitaria. Si esta carga es alimentada porua linea de conductor de cobre de 300 metros de longitud en el cual se admite 4% de cada de tensin, hallar:
a) La seccin considerando la capacidad de conduccin de corriente del conductorb) Desde el punto de vista de la cada de tensin permitida.c) Considerando la carga mxima y una temperatura ambiente de 40C (temperatura ambiente
de referencia 30C)
P 9.900a) | = ----------------- = ------------------= 45 A
U x coscp 220 x 1
Para la intensidad de corriente calculada (45 A) en la Tabla N 2 para instalacin tipo A encontramos que para dos conductores cargados corresponde una seccin de 10mm2 (conforme a la tabla esta seccin admite hasta 46 A).
Pt x L x2 9.900x300 x2b) S= ----------------- = ------------------------= 54,78 mm2
G o x A U x U 8 , 8x220x56
De acuerdo a la Tabla N 2 corresponde al conductor cuya seccin es 70 mm2
1- La conductividad del cobre (Go)= -------------- = 56 Mho
Notas: 0,0178-4% de 220 V= 8,8 V
c) Considerando el factor de correccin para temperatura ambiente superiora los 30C, utilizando la Tabla N 5 encontramos que para 40C correponde un Factor de correccin (Fc)= 0,87
Clculo de la densidad de corriente:I 45 I 45
D1 = = -----= 4,5 A/mm2; D2= D1 x Fc= 4,5 x 0,87 = 4 A/mm2; S2=------= -----= 11 mm2S 10 D2 4
6 INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1)
Luego de acuerdo a la Tabla N 2 despus de 10 mm2 se debe utilizar 16 mm2
Como qued demostrado con este ejemplo, en cada caso las respuestas o soluciones fueron vlidas, y tambin nos dimos cuenta que la seccin solicitada fueron diferentes. Concluimos que para distancias considerables se debe tener en cuenta todos los factores para determinar la seccin correcta de cualquier tipo de lnea.
2- Un motor trifsico es alimentado por una lnea de cobre 380/220 V y 50 Hz y de 170 metros de longitud en la cual se admite 5% de caida de tensin.Los datos del motor son: 15 HP, coscp = 0,7 y r| = 73%, U = 380/660 V.Hallar:
a) La seccin de la lnea considerando slo el lmite trmico del conductorb) La seccin de la lnea considerando slo la cada de tensinc) La seccin de la lnea considerando slo la temperatura ambiente 35Cd) La seccin de la lnea considerando la cantidad de conductores dentro de un electroducto
a) Pu 15x7461 = -----------------------------= ---------------------------------------= 33,272 A
U x JT x cosq) x q 380 x 1,732 x0 ,7 x0 ,73
Aqu, de acuerdo a la Tabla N2, instalacin tipo A, 3 conductores cargados; corresponde 10 mm2 (conforme la Tabla, esta seccin admite hasta 42 A)
b) Utilizando la intensidad hallada, podemos determinar la seccin, considerando la cada de tensin permitida en este caso.
Ux\3"x coscp 33,272 x 170x 1,732 x0,7S= ----------------------- = -------------------------------------------- = 6,445 mm2
A U x G o 19x56
Luego, la seccin en este caso ser tambin 10 mm2, pues de acuerdo a la Tabla N2 despus de 6, viene 10 mm2.
c) Considerando factor de correccin para ambiente superior a 30C, utilizando la Tabla N5 encontramos que para temperatura igual a 35C, es 0,94.
S1 10S2 = ------= -------- = 10,638 mm2
FC 0,94
d) Utilizando la Tabla N6 encontramos que para un circuito el factor de correccin es 1.
S1 10S2 = ------= -------- = 10 mm2
FC 1
9INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1)
Tablas para seleccin de conductores elctricos
Para determinar la seccin apropiada de los conductores elctricos, se deben considerar diversos factores que afectan a la capacidad de conduccin, como ser el tipo de instalacin, temperatura del ambiente y cantidad de cables dentro de un tubo. Para los diversos clculos, utilizaremos las tablas proporcionadas por INPACO, firma paraguaya fabricante de los mejores conductores elctricos.
TABLA N 1: TIPO DE INSTALACIONES A, B y C
A
1. C o n d u c to re s a is la d o s , c a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r e n e le c tro d u c to e m b u t id o en p a re d t r m ic a m e n te a is la n te .
2 . C a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r e m b u t id o (s) d ire c ta m e n te en p a re d t r m ic a m e n te a is la n te .
3. C o n d u c to re s a is la d o s , c a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r e n e le c tro d u c to d e n tro d e u na c a n a le ta c e rra d a .
B
1. C o n d u c to re s a is la d o s o c a b le s u n ip o la re s en e le c tro d u c to a p a re n te .
2 . C o n d u c to re s a is la d o s o c a b le s u n ip o la re s en m o ld u ra .
3 . C o n d u c to re s a is la d o s , c a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r e n e le c tro d u c to d e n t ro d e u n a c a n a le ta a b ie r ta o v e n t i la d a .
4 . C o n d u c to re s a is la d o s , c a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r e n e le c tro d u c to e m b u t id o en p a re d d e la d r i l lo .
1. C a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r e m b u t id o (s) (d ire c ta m e n te ) en p a re d d e la d r illo s .
2. Cables un ip o la re s o cable m u lt ip o la r d ire c ta m e n te f ija d o s en la pared o en el techo .
3 . C a b le s u n ip o la re s o c a b le m u lt ip o la r en c a n a le ta a b ie r ta o v e n t i la d a .
4 . C a b le m u lt ip o la r e n e le c tro d u c to a p a re n te .
Nota:Conductores aislados: Alambres PVC, Cables PVCy Cables Multifllares Cables unipolares: Cables Inpavinil, Inpavinil Flex e Inpavinil XLPE. (1 conductor)Cables multipolares: Cables Inpaplomo y Cables Inpavinil, Inpavinil Flex e Inpavinil XLPE (2, 3 y 4 conductores)
8 INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1)
TABLA N 2: CAPACIDAD DE CONDUCCION DE CORRIENTE, EN AMPERES, PARA LOS TIPOS DE INSTALACIONES A, B, C y D, DE LA TABLA N 1.
Conductores y cables de cobre con aislacin de PVC 2 y 3 conductores cargados Temperatura en el conductor: 70C Temperatura ambiente del aire: 30C (aire)
SeccinNominal
mm2
A B c
2conductores cargados
3conductores cargados
2conductores cargados
3conductores cargados
2conductores cargados
3conductores cargados
1 h 10 14 12 15 14
1 ,5 1 4,5 13,5 1 7,5 15,5 1 9 ,5 17,5
2 17 15,5 21 18 23 2 0 ,5
2 ,5 1 9,5 18 2 4 21 27 2 4
4 2 6 2 4 32 2 8 3 6 32
6 34 31 41 3 6 4 6 41
4 2 57 50 63 5716 61 56 7 6 6 8 85 7 6
25 8 0 7 3 101 8 9 112 9 6
35 9 9 8 9 125 110 138 119
50 119 108 151 134 168 144
151 136 192 171 2 1 3 18495 182 164 2 3 2 2 0 7 2 5 8 2 2 3
1 20 2 1 0 188 2 6 9 2 3 9 2 9 9 2 5 9
1 5 0 2 4 0 2 1 6 3 0 9 2 7 5 3 4 4 2 9 9
1 85 2 7 3 2 4 5 3 5 3 3 1 4 3 9 2 341
2 4 0 321 2 8 6 4 1 5 3 7 0 461 4 0 3
3 0 0 3 6 7 3 2 8 4 7 7 4 2 6 5 3 0 4 6 4
INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1) 9
TABLA N 3: CAPACIDAD DE CONDUCCION DE CORRIENTE, EN AMPERES.
Conductores y cables de cobre con aslacn de PVC Tem peratura en el conductor: 70C Tem peratura am biente del are: 30C
INSTALACIONES AL AIRE LIBRE
Seccin
nom inalm m 2
CABLES MULTIPOLARES
CABLES CABLESBIPOLARES TRIPOLARES 0
TETRAPOLARES
CONDUCTORES AISLADOS O CABLES UNIPOLARES
2 CONDUCTORES CONDUCTORESAISLADOS 0
2 CABLES UNIPOLARES
AISLADOS 0 CABLES
UNIPOLARES EN TREBOL
3 CONDUCTORES AISLADOS 0 3 CABLES UNIPOLARES
CONTIGUOS DISTANCIADOS DISTANCIADOS HORIZONTALMENTE VERTICALMENTE
DIO
1 2 3 4 5 6 7
1 17 14 17 13 14 19 16
1 ,5 22 1 8 ,5 2 2 17 18 24 21
2 25 2 1 ,5 2 6 2 0 22 2 9 2 5
2 ,5 30 2 5 31 2 4 25 34 2 9
4 4 0 3 4 41 33 3 4 4 5 3 9
6 51 4 3 53 4 3 4 5 59 51
10 7 0 6 0 73 6 0 63 81 71
16 9 4 8 0 9 9 82 8 5 110 97
25 1 19 101 131 1 10 1 14 146 130
35 1 48 1 26 162 137 143 181 162
50 1 8 0 1 53 1 96 167 1 74 2 1 9 197
7 0 2 3 2 1 96 251 2 1 6 2 2 5 281 2 5 4
95 2 8 2 2 3 8 3 0 4 2 6 4 2 7 5 341 311
1 20 3 2 8 2 7 6 3 5 2 3 0 8 321 3 9 6 3 6 2
1 50 3 7 9 3 1 9 4 0 6 3 5 6 3 7 2 4 5 6 4 1 9
185 4 3 4 3 6 4 4 6 3 4 0 9 4 2 7 521 4 8 0
2 4 0 5 1 4 4 3 0 5 4 6 4 8 5 507 6 1 5 5 69
3 0 0 5 9 3 4 9 7 6 2 9 561 587 7 0 9 6 5 9
Nota:D = d im e tro del cable, en mm
10 IN S T A L A C IO N E S E L E C T R IC A S (M du lo 1)
TABLA N 5: FACTORES DE CORRECCION PARA TEMPERATURA AMBIENTE
TEMPERATURA AMBIENTE REAL (C)
TEMPERATURAAMBIENTE DE
REFERENCIA (C)10 15 20 25 30 35 40 45 50
30 1.22 1.17 1.12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71
25 1,15 1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71
TABLA N 6: FACTORES DE CORRECCION PARA AGRUPAMIENTO DE MAS DE UN CIRCUITO O MAS DE UN CABLE MULTIPOLAR INSTALADOS EN ELECTRODUCTOS O AGRUPADOS SOBRE UNA SUPERFICIE.
FACTORES DE CORRECCION
DISPOSICIN DE LOS CABLES
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 >16
Agrupados sobre una superficie o instalados dentro de electroductos
1,00 0,80 0,70 0,65 0,60 0.55 0.55 0,50 0,50 0,50 0,45 0,45 0,40
Camada nica en la pared o piso.
CONTIGUOS1,00 0,85 0,80 0,75 0,75 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,70 0,65
DISTANCIADOS 1,00 0,95 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90
Camada nica en el techo.
CONTIGUOS 0,95 0,80 0,70 0,70 0,65 0,65 0,65 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60 0,55
DISTANCIADOS 0,95 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85 0,85
NOTAS:
a. Estos factores son aplicables a los grupos homogneos de cables, uniformemente cargados.b. Cuando la distancia horizontal entre cables adyacentes es superior al doble de su dimetro externo, no es necesario aplicar ningn factor de reduccin.c. La indicacin "distanciados" significa una distancia igual a un dimetro externo entre superficies adyacentes.d. Los mismos factores de correccin son aplicables a:
- grupo de 2 o 3 conductores aislados o cables unipolares.- cables multipolares.
e. Si un sistema est constituido, al mismo tiempo, de cables bipolares y tripolares, se debe considerar el nmero total de cables como siendo el nmero total de circuitos y el factor de correccin correspondiente es aplicado a las tablas de 2 conductores cargados para cables bipolares y las tablas de 3 conductores cargados para los cables tripolares.f. Un agrupamiento constituido de N conductores aislados o N cables unipolares, podra ser considerado compuesto por N/2 circuitos con 2 conductores cargados o N/3 circuitos con 3 conductores cargados.g. Los valores indicados son valores promedios para el rango usual de secciones nominales, con una dispersin generalmente inferior a 5%.
IN ST A LA C IO N ES E LE C T R IC A S (Mdulo 1) 11
Cuidado con los conductores que no cum plen las norm as tcn icas
Actualmente en el mercado nacional se venden conductores elctricos de diversas marcas y procedencias, y muchos de ellos no cumplen con las normas tcnicas exigidas en nuestro pas. Por su relativo menor precio son distribuidos por comerciantes deshonestos, que con el deseo de lucrar un poco ms, ponen en peligro la vida de las personas, su propio prestigio y el de los electricistas. La vida de las personas no tiene precio y no se la puede poner en peligro por querer ganar ms. Por ms que resulte en aumento de ganancia, se debe evitar el uso de estos conductores que no cumplen con las normas tcnicas. Si usted vende o usa un cable sin garanta de calidad, cuidado: El resultado puede ser fuego!
Si el dimetro del conductor (de cobre) es ms fino de lo exigido por norma, no soportar la corriente elctrica para la aplicacin a la que se destina y se calienta demasiado. Eso hace que la aislacin (PVC) se deforme, pudiendo causar cortocircuito y hasta incendio. El material utilizado en la aislacin del conductor es tan importante como el cobre.
Cables de mala calidad son fabricados con PVC reaprovechado, que posee impurezas, y que no resisten inclusive temperaturas menores de las especificadas. Con el calentamiento y la accin del tiempo, la aislacin se reseca y se rompe, permitiendo la entrada de humedad que va a provocar cortocircuto dentro de los ductos y tambin fuga de corriente elctrica. De esta manera, adems del riesgo de choque elctrico, el usuario, ms de una vez, va a pagar por una energa que no est consumiendo.
Muchos fabricantes utilizan, en la produccin de sus cables, chatarra de cobre que, generalmente, est mezclada con impurezas de hierro y otros metales.
El cobre impuro no tiene buena conductividad y se oxida fcilmente, provocando mal contacto en los empalmes y conexiones. Esto causa calentamiento en estos puntos, provoca fuga de corriente elctrica y consecuentemente desperdicio de energa.
La aislacin debe cubrir uniformemente el conductor. Tomamos como ejemplo un conductor aislado con PVC. La aislacin de PVC deber ser uniformemente distribuida en torno al cobre, caso contrario, puede haber puntos donde la camada de la aislacin es ms fina. As, durante el paso del cable por el ducto, estas partes ms finas podrn romperse amenazando la seguridad de las personas.
Si un conductor es ms fino que lo exigido por norma o si es fabricado por un cobre impuro,la capacidad de conduccin de corriente no ser igual a los valores que aparecen en las tablas que son proporcionadas por los fabricantes.
Si el cable no es exigido, es decir no trabaja a plena carga, no se tendr problemas, pero si conduce energa a su mxima potencia, aumentar la temperatura en el conductor (o sea sobrepasar la temperatura mxima de operacin) y eso daara la aislacin. Al daar la aislacin y si ste est en contacto con otro, ocurrir un cortocircuito.
En un cortocircuito los cables elctricos podrn ser responsables por la progacin del fuego a travs de los ductos o bandejas. Si el PVC no posee caractersiticas especiales podr ocurrir un siniestro.
Si desea calidad, confianza y seguridad en su instalacin elctrica, utilice los conductores elctricos INPACO S.A., cualidades que estn demostradas por el certificado ISO 9001:2000 otorgado por la SGS; Marca de Conformidad INMETRO otorgado por la Unin Certificadora UCIEE (Brasil) y Marca de Conformidad con Normas Tcnicas, otorgado por Instituto Nacional de Tecnolgia y Normalizacin INTN (Paraguay).
12 INSTALACIONES ELECTRICAS (Mdulo 1)
