Cables y Secciones

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I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento. CABLES ELCTRICOS. CLCULO DE SECCIONES DE CONDUCTORES Cables elctricos utilizados en baja tensinUn cable tiene diversos componentes, cada uno con una misin especfica. Un cable no tiene por qu tener todos los componentes indicados en la figura, aunque el conductor y el aislante que lo recubre son imprescindibles para poder hablar de cable elctrico aislado. Los componentes de un cable son los siguientes:

Conductor. Es el elemento metlico que cumple la funcin de conducir la corriente. Normalmente es de cobre recocido o aluminio. Puede ser un hilo, o un conjunto de hilos en forma de cuerda que, si son suficientemente finos, dan lugar a un conductor flexible. Aislamiento. Es la envuelta aislante aplicada sobre el conductor. Se fabrican con materiales plsticos o con derivados del caucho. Alma. Es el conjunto formado por el conductor y el aislamiento. Cable. Es el conjunto formado por una o varias almas reunidas junto con el material de relleno, la cintura y la cubierta. Los cables con un alma son unipolares, con dos son bipolares, con tres son tripolares, con cuatro son tetrapolares y con ms de cuatro almas son multipolares. Cintura. Es la envuelta aislante comn, en cables multipolares, aplicada sobre las almas reunidas y de la misma naturaleza que el aislamiento. Relleno. Material aislante que rellena los huecos entre la cintura y las almas. Pantalla. Capa de material conductor o semiconductor, dispuesta sobre la superficie externa e interna del aislamiento o sobre una de ellas. Esta pantalla debe estar debidamente conectada a tierra y se utiliza en cables de alta tensin para distribuir de forma equilibrada el campo elctrico creado por el conductor sobre los aislamientos. Armadura. Recubrimiento metlico para proteccin mecnica del cable. Se utilizan flejes de acero, alambres de acero galvanizado o pletinas de acero galvanizado. Estos elementos se sitan enrollados en hlice sobre la cintura del cable. Cuando interesa que el material no sea ferromagntico, se utiliza el aluminio, el cobre o aleaciones. Cubierta. Envoltura de un cable que no tiene funcin esencialmente elctrica, pero s de proteccin mecnica, qumica, etc. Se utilizan materiales plsticos, derivados del caucho, materiales textiles, etc. Identificacin del cable La denominacin CENELEC (Comit Europeo para la Normalizacin Electrotcnica), se utiliza para aquellos cables que cumplen las normas de armonizacin y que son los mismos en todos los pases integrantes de CENELEC. El sistema de denominacin es una

Conductores elctricos. Clculo de una instalacin.1/8

I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento.secuencia de letras y de nmeros que tienen el siguiente significado: H 1 07 2 V 3 Z2 4 H 5 -R 6 3 7 G 8 2,5 9

1. Normalizacin a la que corresponde H: Conforme a normas armonizadas. A: Tipo nacional reconocido. N: Tipo nacional no reconocido. J: Conforme a normas CEI. 2. Tensin nominal Uo/U 03: 300/300 V. 05: 300/500 V. 07: 450/750 V. 1: 0,6/1 kV. 3: 1,8/3 kV. 6: 3,6/6 kV. 3. Envolventes no metlicas (aislamientos, cubiertas, etc.) E: Polietileno. R: Goma natural. S: Silicona. T: Trenza textil. V: Cloruro de polivinilo. X: Polietileno reticulado. 4. Envolventes metlicas (armaduras, pantallas) C3 y C5: Pantalla de trenza de cobre. C7 y C8: Pantalla de flejes o cintas. Z2: Armadura de alambres de acero. Z4: Armadura de flejes de acero. 5. Constitucin especial del cable H: Cables planos, en los que los conductores pueden separarse. H2: Cables planos, no separables. H5: Cableado en hlice visible. 6. Tipo de conductor -A: Conductor de aluminio (no se utiliza ningn smbolo para el cobre). -F: Conductor flexible. -H: Conductor extraflexible, -K: Conductor flexible para instalaciones fijas. -R: Conductor rgido (cuerda de hilos gruesos). -U: Conductor rgido (hilo). 7. Nmero de conductores 8. Conductor de proteccin G: Con conductor de proteccin. X: Sin conductor de proteccin. 9. Seccin nominal de los conductores EJEMPLO H07VVZ2-A3G35 Cable conforme a normas armonizadas de 750 V de tensin nominal entre conductores y 450 V entre conductores y tierra, con aislamiento de PVC y cubierta de PVC, con armadura de alambres de acero, tres conductores de aluminio de 35 mm2 y conductor de proteccin.


I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento.CALENTAMIENTO Y CADA DE TENSIN EN UN CONDUCTOR La seccin del conductor necesario para una lnea elctrica viene determinada por las limitaciones de calentamiento y cada de tensin que se pueden dar en dicho conductor. Sabemos que todo conductor metlico opone una resistencia al paso de la corriente elctrica que vale

R=

L S

Si llamamos U a la cada de tensin total que se produce en el circuito, tendremos

U = U AB + U CD = R I + R I = 2 R I U = U AB + U CD = R I + R I = 2 R I cos

para cargas resistivas para cargas inductivas

Para disminuir la resistencia la nica posibilidad que tenemos es aumentar la seccin S del conductor, puesto que la longitud L depende de la distancia entre el receptor y la fuente de energa elctrica y la resistividad especfica ser la del cobre o la del aluminio, que son los metales empleados como conductores en las instalaciones elctricas. El clculo de la seccin de un conductor es necesario para limitar el calentamiento y la cada de tensin en el mismo. Clculo de la seccin de un conductor Estos datos de partida son: Potencia del receptor (P). Intensidad absorbida por el receptor (I). Factor de potencia del receptor (cos ). Tensin del receptor (U). Longitud de la lnea (L). Cada de tensin mxima permitida (u). Resistividad del conductor empleado ( ). Sistema de distribucin (monofsico o trifsico). Lnea monofsica con receptor resistivo e inductivo Las frmulas para el clculo de la intensidad y la cada de tensin en una lnea monofsica son:

u = 2 R I cos 2 l P u U

R=

L S u % U 100

u = 2

l I cos S

S=

2 l I cos u

I=

P U cos

S=

u=

S=

200 l I cos u % U

S=

200 l P u% U 2


I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento.Las expresiones se utilizan para cargas resistivas e inductivas con la nica diferencia del factor de potencia. Lnea trifsica equilibrada En el caso de una lnea trifsica tenemos que tener en cuenta que los resultados que obtendremos en este apartado slo son vlidos para lneas que alimentan a cargas equilibradas. La cada de tensin en una lnea trifsica sin reactancia es aproximadamente

u = 3 R I cos S=

S=

3 l I cos u

I=

P 3 U cos 100 l P u % U 2

S=

l P u U

3 100 l I cos u % U

S=

REGLAMENTO ELECTROTCNICO DE BAJA TENSIN Seccin de los conductores. Cadas de tensin La seccin de los conductores a utilizar se determinar de forma que la cada de tensin entre el origen de la instalacin interior y cualquier punto de utilizacin sea menor del 3 % de la tensin nominal para cualquier circuito interior de viviendas, y para otras instalaciones interiores o receptoras, del 3 % para alumbrado y del 5 % para los dems usos. Esta cada de tensin se calcular considerando alimentados todos los aparatos de utilizacin susceptibles de funcionar simultneamente. El valor de la cada de tensin podr compensarse entre la de la instalacin interior y la de las derivaciones individuales, de forma que la cada de tensin total sea inferior a la suma de los valores lmites especificados para ambas, segn el tipo de esquema utilizado. En instalaciones interiores, salvo justificacin por clculo, la seccin del conductor neutro ser como mnimo igual a la de las fases. CLCULOS PARA CALCULAR UNA INSTALACIN Determinar la Potencia Mxima Admisible de la Instalacin La Potencia Mxima Admisible la determinaremos sumando las Potencias, de las lneas interiores. Tendremos en cuenta que: En el alumbrado, si hay tubos fluorescentes lmparas de descarga deberemos multiplicar por 1,8 los vatios de estas lmparas. Si en alguna de las lneas de fuerza hay motores, deberemos multiplicar la potencia de los motores por 1,25, teniendo en cuenta que si en una misma lnea hay ms di un motor solo se efectuar con el mayor.

La Potencia a Contratar debe ser una de las que la compaa suministradora disponga, puede ser igual que la instalada si coincide u otra inferior que el usuario determine. Clculo de la Derivacin Individual Conocida la potencia mxima admisible de la instalacin, calcularemos la Intensidad

I=

P U cos 3 Conductores elctricos. Clculo de una instalacin.4/8

I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento.P = Potencia en vatios U = Tensin en voltios Cos = Coseno de fi Una vez calculada la intensidad, determinaremos la seccin del conductor, con la tabla de la Intensidades mximas admisibles: Seccin mm2 Lneas monofsicas PVC empotradas Amp 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 Clculo de la cada de tensin Una vez tenemos determinada la seccin, comprobaremos que la cada de tensin no supere: El 1 % en instalaciones con contadores centralizados en un punto. El 0,5 % en instalaciones con contadores concentrados en ms de un punto. El 1,5 % en suministros para un nico usuario, en que no existe lnea general de alimentacin. 15 21 27 36 50 66 84 104 125 Lneas trifsicas PVC empotradas Amp 18,5 13,5 24 32 44 59 77 117

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u% =P = Potencia en vatios L = Longitud en metros y = Conductividad (Cobre 56, Aluminio 35) S = Seccin en mm2 U = Tensin en voltios A continuacin calcularemos las lneas interiores Lneas monofsicas Intensidad

P l 100 S U 2

Cada de tensin

I=

P U cos

u% =

2 P l 100 S U 2

U= 230 V

Lneas trifsicas Intensidad

Cada de tensin

I=

P U cos 3

u% =

P l 100 S U 2

U = 230 o 400 V

Cadas Totales Una vez hemos calculado la cada de tensin de la Derivacin Individual, y de las lneas interiores, deberemos comprobar que la suma de la cada de tensin de la Derivacin Individual, con cada una de las Lneas Interiores. No supere: Locales Lneas de alumbrado 3% Locales Otras Lneas 5% En caso de que la suma, superara el tanto por ciento tomaramos una seccin superior, sin


I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento.embargo si la suma supera la cada, podr compensarse entre la de la instalacin interior y la de las derivaciones individuales, de forma que la cada de tensin total sea inferior a la suma de los valores lmites especificados para ambas, segn el tipo de esquema utilizado. SECCIONES MNIMAS DEL CONDUCTOR DE PROTECCIN DE LA DERIVACIN INDIVIDUAL Fase y Neutro 6 mm2 Fase de 25 y 35 mm2 Mayores de 35 mm2 Tierra igual que fase Tierra 16 mm2 Tierra la mitad de la seccin de fase

ELECCIN DE LOS DIFERENCIALES ICPM hasta 40 A ICPM ms de 40 A Diferencial de 40 A 30 mA Diferencial de 63 A 30 mA con motores 40 A 300 mA con motores 63 A 300 mA

ELECCIN DE LOS TUBOS DE PROTECCIN Tubos de derivacin individual Trifsicas 6 mm2 32 mm 2 10 mm 40 mm 16 mm2 y 25 mm2 50mm 35 mm2 63 mm Tubos de lneas interiores Monofsicas 1,5 mm2 16 mm 2 2 2,5 mm y 4 mm 20mm 6 mm2 y 10 m m2 25mm Trifsicas 1,5 mm2 2,5 mm2 y 4 mm2 6 mm2 y 10 m m2 16mm 20 mm 25mm

ELECCIN DE LOS MAGNETOTRMICOS O PEQUEOS INTERRUPTORES AUTOMTICOS (PIAS) Sern de un valor como mximo de la intensidad mxima admisible o inferior del conductor instalado y debern dejar pasar la corriente de la carga. EJERCICIO Industria mecnica, sita en Badalona, en la calle Melchor n2 23 propiedad del seor Roberto Fernndez. Esta situada en un edificio de viviendas. Los contadores son centralizados. Tiene una superficie de 300 m2. La compaa suministradora es Endesa. La tensin es 400 / 230 V. La derivacin individual tiene 32 m. El coseno fi es de 0,85. Se ha medido una tierra de 10 . Coeficiente de simultaneidad 1. Lnea 1 Lnea 2 Lnea 3 Lnea 4 Lnea 5 Lnea 6 Torno de 4 KW Fresadora 3,5 KW Amoladora 2 KW Tomas de corriente 3 KW Fluorescentes 3,1 KW Taladro 2,5 KW Tensin 400 V Tensin 400 V Tensin 400 V Tensin 230 V Tensin 230 V Tensin 230 V Longitud de la lnea 37 m Longitud de la lnea 32 m Longitud de la lnea 40 m Longitud de la lnea 36 m Longitud de la lnea 52 m Longitud de la lnea 32 m

Para el clculo de la potencia mxima admisible consideraremos, que el torno, la fresadora, la amoladora y el taladro son motores. Clculo de la potencia mxima admisible Lnea 1 4.000 1,25 = 5.000 W


I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento.Lnea 2 Lnea 3 Lnea 4 Lnea 5 Lnea 6 Total Intensidad Derivacin Individual 3.500 1,25 = 4.375 W 2.000 1,25 = 2.500 W = 3.000 W 3.100 1,8 = 5.580 W 2.500 1,25 = 3.125 W 23.580 W

I DI =

P U cos 3

I DI =

23.580 400 0,85 3

= 40 A

De acuerdo con la tabla la seccin deber ser 10 mm2. Cada de tensin de la derivacin Individual

u% =0,84% Inferior a 1%. Intensidad Lnea 1

P l 100 S U 2

u% =

23.580 32 100 = 0,84% 56 10 400 2

I DI =

P U cos 3

I DI =

5.000 400 0,85 3

= 8,5 A(cable 1,5 mm2)

Cada de tensin Lnea 1

u% =

P l 100 S U 2

u% =

5.000 37 100 = 1,38% 56 1,5 400 2 4.375

1,38+0,84=2,22%

Intensidad Lnea 2

I DI =

P U cos 3 P l 100 S U 2

I DI =

400 0,85 3

= 7,44 A(cable 1,5 mm2)


u% =

u% =

4.375 32 100 = 1,04% 56 1,5 400 2 2.500

1,04+0,84=1,88%

Intensidad Lnea 3

I DI =

P U cos 3 P l 100 S U 2

I DI =

400 0,85 3

= 4,25 A(cable 1,5 mm2)


u% =

u% =

2.500 40 100 = 0,74% 56 1,5 400 2 3.000 = 15,34 A 230 0,85

0,74+0,84=1,58%

Intensidad Lnea 4

I DI =

P U cos

I DI =

(cable 2,5 mm2)



I.E.S. Juan Martn El Empecinado. Mantenimiento. u% = 2 P l 100 S U 2 u% = 2 3.000 36 100 = 2,92% 56 2,5 230 2 5.580 = 28,54 A 230 0,85

2,92+0,84=3,76%

Intensidad Lnea 5

I DI =

P U cos

I DI =

(cable 6 mm2)


u% =

2 P l 100 S U 2 2 P l 100 S U 2

u% =

2 5.580 52 100 = 3,26% 56 6 230 2 2 5.580 52 100 = 1,95% 56 10 230 2 3.125 = 15,98 A 230 0,85 2 3.125 32 100 = 2,7% 56 2,5 230 2

3,26+0,84=4,10%

Tomaremos cable de 10 mm2

u% =

u% =

1,95+0,84=2,79%

Intensidad Lnea 6

I DI =

P U cos 2 P l 100 S U 2

I DI =

(cable 2,5 mm2)


u% =

u% =

2,7+0,84=3,54%

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