CALCULOS POR CAPACIDAD ELECTRICA DE CORRIENTE Y POR

CAIDA DE TENSION EN LAS INSTALACIONES ELECTRICA

INTERIORES

OBJETIVOS GENERALES

Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Eléctrica.

Capacidad para el cálculo y diseño de líneas eléctricas y transporte de energía eléctrica.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Comprensión de la situación de las instalaciones eléctricas de caída tensión dentro del sistema eléctrico.

Conocimiento de la normativa y reglamentación que afecta a las instalaciones eléctricas.

INTRODUCCION

En este capítulo se presentarán las fórmulas aplicables para el cálculo de las caídas de tensión en instalaciones eléctricas interiores, los límites reglamentarios, así como 2 ejemplos de aplicación. Todo el planteamiento teórico que se expone a continuación es aplicable independientemente del tipo del material conductor (cobre, aluminio o aleación de aluminio).

FUNDAMENTO TEORICO

1. Criterio de la intensidad máxima admisible o de calentamiento.

La temperatura del conductor del cable, trabajando a plena carga y en régimen permanente, no deberá superar en ningún momento la temperatura máxima admisible asignada de los materiales que se utilizan para el aislamiento del cable. Esta temperatura se especifica en las normas particulares de los cables y suele ser de 70ºC para cables con aislamiento termoplásticos y de 90ºC para cables con aislamientos termoestables.

2. Criterio de la caída de tensión

La circulación de corriente a través de los conductores, ocasiona una pérdida de potencia transportada por el cable, y una caída de tensión o diferencia entre las tensiones en el origen y extremo de la canalización. Esta caída de tensión debe ser inferior a los límites marcados por el Reglamento en cada parte de la instalación, con el objeto de garantizar el funcionamiento de los receptores alimentados por el cable.

Este criterio suele ser determinante cuando las líneas son de larga longitud por ejemplo en derivaciones individuales que alimenten a los últimos pisos en un edificio de cierta altura.

Según el autor Francisco Antúnez Soria, nos dice lo siguiente.

Este criterio se basa en determinar el valor máximo tensión que se puede perder en los conductores eléctricos, ya que eso se traduce a una pérdida de potencia en los mismos. El REBT marca uno de los valores límite en cada zona de un circuito eléctrico para garantizar el correcto funcionamiento de los receptores conectados a este circuito.

3. Cálculo de caídas de tensión

La expresión que se utiliza para el cálculo de la caída de tensión que se produce en una línea se obtiene considerando el circuito equivalente de una línea corta (inferior a unos 50 km.), mostrado en la figura siguiente, junto con su diagrama vectorial.

Debido al pequeño valor del ángulo θ, entre las tensiones en el origen y extremo de la línea, se puede asumir sin cometer prácticamente ningún error, que el vector U1 es igual a su proyección horizontal, siendo por tanto el valor de la caída de tensión.

Basta con sustituir la intensidad calculada en función de la potencia en la fórmula (1), y tener en cuenta que en trifásico la caída de tensión de línea será raíz de tres veces la caída de tensión de fase calculada según (1), y que en monofásico habrá que multiplicarla por un factor de dos para tener en cuenta tanto el conductor de ida como el de retorno.

Caída de tensión en trifásico:

Podemos deducir lo siguiente en las formulas, que nos permite calcular directamente la caída de tensión que se produce desde el origen de la línea hasta el punto en que se pida

Dónde:

R: Resistencia

X: La reactancia

En estos dos depende de los tramos de línea que vas desde el origen de la línea punto de alimentación hasta cada carga en cuestión.

i ja : Intensidad activa

i jr : Intensidad reactiva

P j : Potencia activa

Q j : Potencia reactiva

U n: Tensión de línea a línea

3. Características de los materiales

Este capítulo se referirá a las características generales de los cables y accesorios que intervienen en el presente Proyecto .Aquellos materiales cuyas características no queden suficientemente específicas, cumplirán con lo dispuesto en. Características de los Materiales, del MT 2.03.20.

3.1 Cables

Se utilizarán cables con aislamiento de dieléctrico seco, tipos RV, según NI 56.31.21 y XZ1, según NI 56.37.01, de las características siguientes:

Cable tipo RV XZ1

Conductor Aluminio Aluminio

Secciones 50 - 95 - 150 y 240 mm² 50 - 95 - 150 y 240 mm²

Tensión asignada 0,6/1 Kv 0,6/1 kV

Aislamiento Polietileno reticulado Polietileno reticulado

Cubierta PVC Poliolefina (Z1)

Categoría de resistenciaal incendio

UNE EN 60332-1-2 (S) seguridad

Tabla 1

4. Determinación de la sección

La distribución se realizará en sistema trifásico a las tensiones de 400 V entre fases y 230 V entre fase y neutro. Para la elección de la sección de un cable deben tenerse en cuenta, en general, cuatro factores principales, cuya importancia difiere en cada caso.

Dichos factores son:

Tensión de la red y su régimen de explotación.

Intensidad a transportar en determinadas condiciones de instalación.

Caídas de tensión en régimen de carga máxima prevista.

Intensidades y tiempo de cortocircuito, del conductor.

Las características de los conductores en régimen permanente a título orientativo serán las siguientes:

Tabla 2

Intensidades máximas admisibles. A título orientativo se indican en la tabla siguiente:

Tabla 3

El efecto piel y el efecto proximidad son mucho más pronunciados en los conductores de gran sección. Su cálculo riguroso se detalla en la norma UNE 21144. No obstante y de forma aproximada para instalaciones de enlace e instalaciones interiores en baja tensión es factible suponer un incremento de resistencia inferior al 2% en alterna respecto del valor en continua.

Tabla 4. Valores de la resistividad y del coeficiente de temperatura de los Conductores más utilizados

En la práctica para instalaciones de baja tensión tanto interiores como de enlace es admisible despreciar el efecto piel y el efecto proximidad, así como trabajar con el inverso de la resistividad que se denomina conductividad (“γ”, en unidades m/mm2 ). Además se suele utilizar la letra “e” para designar a la caída de

tensión en voltios, tanto en monofásico como en trifásico, y la letra U para designar la tensión de línea en trifásico (400V) y la tensión de fase en monofásico (230V). Con estas simplificaciones se obtienen las expresiones siguientes para determinar: la sección.

Donde la conductividad se puede tomar de la siguiente tabla:

Tabla 5. Conductividades, γ, (en m/ mm2 ) para el cobre y el aluminio a distintas temperaturas

5. Cálculos

PROBLEMA 1

Tenemos una red de distribución en B.T con tres cargas distribuidas y situadas, cada una de ellas, a una determinada distancia de origen .el cable ira directamente soterrada. La caída de tensión máxima permitida es el 5% con respecto a la tensión de alimentación, y vamos a considerar a efectos de cálculo la resistencia de la línea a una temperatura de 20 C.

Datos a considerar como condiciones de las instalaciones:

Potencias activas:

P1 = 90 KW P2 = 60KW P1 = 45 KW

Factor de potencia: Cos α = 0.9

Resistencia térmica del terreno: 1.5 Km/W

Profundidad de instalaciones = 0.70 m

Elección del cable + Cable tipo RV; similar al que hace el Proyecto tipo Iberdrola de Línea subterránea de BT, en las páginas 4 y 5 (MT – 20.51.01)

Desarrollo de problema:

Sabemos que la caída de tensión máxima permitida es el 5%.Por lo tanto.

ΔVmax : 0.05 * 400 =20 v

ΔVmin : 400 - 20 = 380 v

Calculando la potencia entregada por la linea podremos sacar IN

Ptotal = 90 + 60 + 45 =165 kw

¿= Ptotal

√3∗cosα∗V

¿= 165KW

√3∗0.9∗400

=264.6 A

Antes de calcular la caída de tensión, podemos calcular previamente tanto la SECCION como la RESISTENCIA y REACTANCIA de nuestro cable.

Como sabemos que la intensidad máxima que circula por nuestro cable es de 264.6 A, iremos al proyecto TIPO MT 2051.01, concretamente a la tabla 3, buscaremos para nuestro tipo de instalaciones la sección de cable que cumpla nuestras especificaciones.

Con esto tenemos que para una sección de 240 mm2, tenemos una Imax de 340 A, suficiente como para garantizar la seguridad de nuestro cable, cumpliendo con el criterio térmico de intensidad máxima admisible

340 >> 264.6 A

Con la sección elegida iremos a la tabla 2 y consultaremos los valores de resistencia y reactancia correspondiente .como el enunciado (para este ejercicio en concreto) nos dice que

consideremos a efectos de cálculo de la caída de tensión el valor de la reactancia de 20 C , podemos extraer directamente de la tabla este valor de la resistencia

Una vez de elegidos los parámetros calculamos las potencias reactivas de nuestra línea

: Coseno α = 0.9 α = 25.84

Q1 = Tangente α .P1=0.484.*90000 = 43.560 KVAR

Q2 = Tangente α .P2=0.484.*60000 = 29.040 KVAR

Q3 = Tangente α .P3=0.484.*45000 = 21.780 KVAR

Valores obtenidos:

Potencias Activas : P1 = 90 KW P2 = 60KW P3 = 45 KW

Potencias Reactivas: Q1 = 43.56 KVAR Q2 = 29.04 KVAR Q1 = 21.78 KVAR

Resistencia y Reactancia: R = 0.12 5 ῼ / KM X = 0.07 ῼ / KM

Longitudes: L1 =45 m L2 =95 m L3= 160 m

Tensión de línea, U n = 400 v

Utilizando la fórmula:

∑j=1

n

Pj R j=0.125∗( 90000∗451000

+ 60000∗951000

+ 45000∗1601000 )=2118.75

∑j=1

n

Qj X j=0.07∗( 43560∗451000

+ 29040∗951000

+ 21780∗1601000 )=574.266

ΔVT = 1

400∗(2118.75+574.266 )=6.7V

Por último, como el valor de la caída de tensión máxima permitida, es de 20 voltios, es mayor que el valor de caída de tensión que se produce en nuestras línea, 6.7 voltios, podemos afirmar que la sección elegida de 240 m2 cumple ambos criterios.

ΔVT = 6.7 V < ΔVmax = 20 V

S= 240 mm2 In << Imax admisible …………….. 264.6 << 340 A

VT << Vmax …………….. 6.7 << 20 v

BIBLIOGRAFIA

Antúnez Soria, Francisco Martín (2010), Elaboración de la documentación técnica según el REBT.

Recuperado de:

https://books.google.com.pe/books?id=8X4Zj0Nb6L8C&pg=PT56&dq=Criterio+de+la+intensidad+m%C3%A1xima+admisible+o+de+calentamiento&hl=es-419&sa=X&ved=0CB8Q6AEwAWoVChMInb-ph_HeyAIVyiOQCh1YVwLY#v=onepage&q&f=false

IBERDROLA.(2009). Manual técnico de distribución proyecto tipo de línea subterránea

Recuperado de:

http://energia.ivace.es/attachments/normas_iberdrola/mt_2_51_01.pdf

WIKIPEDIA INCICLOPEDIA.(2010). Cálculo de secciones de líneas eléctricas.

Recuperado de:

https://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A1lculo_de_secciones_de_l%C3%ADneas_el%C3%A9ctricas