CALCULOYSELECCINDECONDUCTORESELECTRI

7/23/2019 CALCULOYSELECCINDECONDUCTORESELECTRI

1/16

REFRIGERACION SENA ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZREGIONAL SUCRE [email protected]

1

CALCULO Y SELECCIN DE CONDUCTORES ELECTRICOS

Los alambres se definen por su calibre AWG, un nmero especifica el dimetro del conductor desnudo y, portanto, su rea transversal.

CUADRO1. DIAMETROS Y SECCIONES DE ALAMBRES.

CALIBREA.W.G

SECCIONC.M.

SECCIONmm2

DIAMETRO CABLE DESNUDOPULGADAS MILIMETROS

20 1022 0.5176 0.03196 0.81318 1624 0.8232 0.04030 1.02416 2583 1.3090 0.05082 1.29114 4107 2.0810 0.06408 1.62812 6530 3.3090 0.08081 2.05310 10380 5.2610 0.1019 2.5888 16510 8.3670 0.1285 3.2646 26250 13.3030 0.1620 4.1154 41470 21.1480 0.2043 5.1893 52630 26.6700 0.2294 5.8272 66370 33.6320 0.2576 6.5431 83690 42.4060 0.2893 7.3480 105500 53.4770 0.3249 8.25200 133100 67.4190 0.3648 9.266000 167800 85.0320 0.4096 10.4030000 211600 107.2250 0.4600 11.684

NOTA:

1 MIL = 0.054 mm = 1000 * Dimetro en pulgadasCM = CIRCULAR MIL1 CM = 0.005067 mm2

En el sistema AWG, los dimetros de los conductores se designan en milsimas de pulgadas o MILS y las reastransversales en CIRCULAR MILS. Por Ejemplo el alambre N 14 tiene un dimetro de 0.064 in o sea 0.064*1000Mils = 64 Mils.

Los conductores elctricos estn forrados por material aislante. Estos forros estn clasificados de acuerdo con latemperatura de operacin permisible, de tal forma que una misma seccin de cobre puede tener diferentecapacidad de conduccin de corriente, dependiendo del tipo de aislamiento.

El aislamiento de un conductor puede daarse por calentamiento excesivo, dependiendo del tipo de aislamiento ygrados de sobrecalentamiento. Algunos se derriten, otros se endurecen, algunos arden, etc.

La ampacidad especificada para cualquier tipo y tamao particular de alambre, es la corriente que el mismo

puede transportar en forma continua sin incrementar la temperatura de su aislamiento mas all del punto depeligro.

CUADRO 2. TEMPERATURAS MAXIMAS DE OPERACION DE AISLAMIENTO EN UNA TEMPERATURAAMBIENTAL DE 30

DESIGNACIONAISLANTE

TEMPERATURAMAXIMA OPERACION

EN C

TIPO DE MATERIAL DE AISLAMIENTO

RH 75 HULE RESISTENTE AL CALORRHH 90 HULE RESISTENTE AL CALORRHW 75 HULE RESISTENTE AL CALOR Y A LA HUMEDADRUH 75 HULE LATEX, RESISTENTE AL CALOR

RUW 60 HULE LATEX, RESISTENTE A LA HUMEDADT 60 TERMOPLSTICO, RETARDADOR DE LA LLAMA

TW 60 TERMOPLSTICO, RESISTENTE A LA HUMEDAD,RETARDADOR DE LA FLAMA


2/16


2

THHN 90 TERMOPLSTICO, RESISTENTE AL CALOR,RETARDADOR DE LA FLAMA

THW 75 - 90 TERMOPLSTICO, RESISTENTE AL CALOR YHUMEDAD, RETARDADOR DE LA FLAMA

THWN 75 TERMOPLSTICO, RESISTENTE AL CALOR YHUMEDAD, RETARDADOR DE LA FLAMA

XHHW 75 90 POLIETILENO VULCANIZADO, RESISTENTE A LAHUMEDAD Y AL CALORMTW 60 90 TERMOPLSTICO RESISTENTE A LA HUMEDAD,

CALOR Y ACEITETA 90 TERMOPLSTICO Y ASBESTO

TBS 90 TERMOPLSTICO, DE MALLA EXTERIOR FIBROSASIS 90 HULE SINTTICO RESISTENTE AL CALORMI 85 250 AISLAMIENTO MINERALUF 60 75 SUBTERRANEO, PARA ALIMENTADORES Y

CIRCUITOS DERIVADOSUSE 75 SUBTERRANEO, PARA ACOMETIDASSA 90 125 SILICON Y ASBESTO

FEP 90 ETILENO PROPILENO FLUORINADOFEPB 200 ETILENO PROPILENO FLUORINADO

V 85 CAMBRAY BARNIZADOAVA 110 CAMBRAY BARNIZADO Y ASBESTOAVL 110 CAMBRAY BARNIZADO Y ASBESTO IMPREGNADOSAVB 90 CAMBRAY BARNIZADO Y ASBESTO IMPREGNADOS

A 200 ASBESTOAA 200 ASBESTOAI 125 ASBESTO IMPREGNADO

AIA 125 ASBESTO IMPREGNADOP 85 PAPEL

La ampacidad nominal de cada tipo y tamao de alambre est basada en una temperatura ambiente de 30 C (

86F ), la temperatura normal en un rea donde hay corrientes fluyendo a travs de los alambres. Los datos delcuadro anterior relaciona las temperaturas mximas permisibles para algunos tipos de aislamiento. Estatemperatura se alcanzar cuando el alambre est trabajando a su ampacidad nominal en un recinto donde latemperatura ambiente sea de 30C.

Si la temperatura ambiental es mayor de los 30C y el alambre est trabajando a su ampacidad nominal, sutemperatura real exceder su rating de temperatura de 60C, creando una situacin de peligro. En estos casosdebe recalcularse la ampacidad aplicando factores de correccin de la siguiente tabla:

CUADRO 3. FACTORES DE CORRECCION POR TEMPERATURA AMBIENTE ( FCT ) EN FUNCION DE LASTEMPERTURAS MAXIMAS OPERACIN PERMISIBLE EN EL AISLANTE

TEMPERATURA

AMBIENTE EN C

TEMPERATURA MAXIMA PERMISIBLE EN EL AISLAMIENTO

60C 75C 85C 90C 110C 125C 200C30 O MENOS 1 1 1 1 1 1 1

31 40 0.82 0.88 0.90 0.91 0.94 0.95 141 45 0.71 0.82 0.85 0.87 0.90 0.92 146 50 0.58 0.75 0.80 0.82 0.87 0.89 151 55 0.41 0.67 0.74 0.76 0.83 0.86 156 60 0.58 0.67 0.71 0.79 0.83 0.9161 70 0.35 0.52 0.58 0.71 0.76 0.8771 - 80 0.30 0.41 0.61 0.68 0.8481 90 0.50 0.61 0.8091 100 0.51 0.77101 120 0.69

121 - 140 0.59

La ampacidad ahora se calcula mediante la siguiente forma:


3/16


3

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = AMPACIDAD NOMINAL * Factor de correccin de temperaturaambiente

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = AMPACIDAD NOMINAL * FCT

Ahora se necesita saber cual la capacidad de corriente para conductores de cobre aislados, esto se obtiene en el

siguiente cuadro.

CUADRO 4. AMPACIDAD NOMINAL DE CONDUCTORES AISLADOS LIBRES Y EN TUBOS ( MAXIMOTRES CONDUTORES POR TUBO A 30C )

En la tabla anterior se tiene las mximas capacidades de corriente por cada tipo de cobre y su aislamiento enestado libre o en un tubo. Por ejemplo si se desea calcular cual el mximo amperaje que se debe circular por unalambre N 12 tipo TW en conduit y a una temperatura ambiente de 50 se hace:

Se halla la capacidad de amperaje del tipo de conductor en la tabla de capacidad de corriente. Para elcaso es de 20 Amp`.

Debido a que la temperatura ambiente supera los 30C, se busca en la tabla de factores de correccin, elfactor que corresponde a la temperatura ambiente de trabajo del cable, que para el caso a 50Ccorresponde un factor de correccin de 0.58.

Reemplace los datos en la formula:

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = Ampacidad nominal * Factor de correccin de temperatura ambiente

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = 20 Amp * 0.58 = 11.6 Amp


4/16


4

En el caso que se coloquen mas de tres ( 3 ) conductores en un tubo, se deben aplicar los factores de correccinpor agrupamiento especificado en la siguiente tabla:

CUADRO 5. FACTOR DE CORRECCION POR AGRUPAMIENTO ( FCA ) EN CONDUCTOS

NUMERO DE CONDUCTORES FACTOR CORRECCION AGRUPAMIENTO ( FCA )

3 O MENOS 14 A 6 0.807 A 24 0.7025 A 42 0.60

42 A MAS 0.50

La formula general quedar:

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = AMPACIDAD NOMINAL * Factor correccin por agrupamiento *Factor de correccin de temperatura ambiente.

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = AMPACIDAD NOMINAL * FCA * FCT

La anterior es un forma general del clculo, cuando el cable este en el aire o tengo mximo tres tubos porconducto, el factor de agrupamiento se hace igual a uno ( 1 ). Por ejemplo si se desea saber cual es el mximoamperaje que pude circular por cuatro ( cables ) N 12 tipo THW, cuya temperatura ambiental es de 50, se hace:

Se halla el factor de correccin por agrupamiento, que para el caso es de 0.8 Se halla el factor de correccin por temperatura ambiente, que para el caso es de 50C y la temperatura

mxima de operacin del tipo de aislante THW es de 75C. El valor es de 0.75 Se halla ahora la capacidad en amperaje para el alambre N12 tipo THW que es de 20 Amp. Se aplica la formula:

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = Ampacidad nominal * Factor correccin por agrupamiento * Factor decorreccin de temperatura ambiente

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = 20 * 0.8 * 0.75 = 12 Amp.

NOTA: Cuando en un tubo se tengan conductores con diferentes tipos de aislamiento, para calcular el factor detemperatura se escoge el dato del aislante con menor temperatura de operacin.

Teniendo la corriente nominal ( Corriente de trabajo ) de un artefacto elctrico o sistema elctrico, el cable debeoperar como mximo al 80% de su corriente nominal, o sea:

ITRABAJO SISTEMA/ ARTEFACTO= AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA * 0.8

AMPACIDAD NOMINAL RECALCULADA = ITRABAJO SISTEMA/ ARTEFACTO* 1.25

Si se tienen factores de temperatura y factores por agrupacin, la formula anterior queda:ITRABAJO CABLE= AMPACIDAD NOMINAL * 0.8 * FCT * FCA

AMPACIDAD NOMINAL = ( INOMINAL SISTEME/ARTEFACTO* 1.25 ) / ( FCA * FCT )

Con la AMPACIDAD NOMINAL se va a las tablas para averiguar el tipo de cable y revestimiento.

En resumen, se puede deducir que:

Si hay menos de tres cables por tubo y las temperaturas ambientales son menores de 30C:

ITRABAJO CABLE= ( AMPACIDAD NOMINAL * 0.8 ) ITRABAJO CARGA

AMPACIDAD NOMINAL = ITRABAJO SISTEMA/ ARTEFACTO* 1.25


5/16


5

Si hay mas de tres cables por tubo y las temperaturas ambientales son mayores de 30C:

ITRABAJO CABLE= ( AMPACIDAD NOMINAL * 0.8 * FCT * FCA ) ITRABAJO CARGA

AMPACIDAD NOMINAL = ( INOMINAL SISTEME/ARTEFACTO* 1.25 ) / ( FCA * FCT )

CAIDAS DE VOLTAJE ( V )

Es la diferencia de voltaje que existe entre el voltaje aplicado al extremo alimentador de una instalacin y elobtenido en cualquier punto de la misma cuando esta circulando la corriente nominal. Por ejemplo si el voltajeaplicado en el extremo alimentador de una carga es de 120 V y el recibido es de 115 V, entonces la caida devoltaje es de:

( V ) = Voltaje Alimentador Voltaje Recibido

Cada Voltaje ( V ) = 120 V 115 V = 5 V

Muchas veces se expresa en funcin de porcentaje y su formula es:

( V% ) = [ ( V ) / Voltaje Alimentador ] * 100%

( V% ) = ( 5 V / 120 V ) = 4.17 %

La cada mxima de voltaje aceptada por las normas elctricas es del orden del 3%; o sea, que para un voltajede entrada de 120 V el voltaje a la llegada no debe bajar de los 116.4 V ( la caida V es de 3.6 V ); para unvoltaje de entrada de 220 V el voltaje a la llegada no debe bajar de los 213.4 V ( la caida V es de 6.6 V ). Engeneral, en todas las instalaciones elctricas, los conductores se deben dimensionar de manera que la cada devoltaje no exceda del 3%, para mayor seguridad puede calcular las cadas de voltaje con base a un 2 a 1.5%

CALCULO DE CONDUCTORES POR CAIDAS DE VOLTAJE

Un mtodo prctico y comn para calcular las cadas de voltaje es usar la formula:

S ( CM ) = ( 22 * L * I )/ ( V )Donde:S: Area del conductor en CML: Longitud del conductor en pies.I: Corriente exigida en amperios.V: Caida de voltaje en voltios.

S ( CM ) = ( 72,18* L * I )/ ( V )Donde:S: Area del conductor en CML: Longitud del conductor en metros.I: Corriente exigida en amperios.V: Caida de voltaje en voltios.

Por ejemplo, se desea calcular el tipo de conductor sabiendo que el voltaje alimentador es de 120V, se desea

una cada mxima de voltaje del 2% , una corriente de 4.2 Amp, la distancia de los cables es de 500 Ft.

Se calcula la cada de voltaje en voltios:

V = ( % Cada Voltaje / 100 ) * Voltaje alimentador

V = [ ( 2 / 100 ) * 120 V ] = 2.4 V

Se aplica la formula del S:

S ( CM ) = ( 22 * L * I )/ ( V )

S ( CM ) = ( 22 *500 Ft * 4,2 Amp )/ ( 2.4 V ) = 19250 CM

Buscando en la tabla de las dimensiones del cable, se escoge cuya dimensin sea ligeramente superior alcalculado, para el caso se escoge al alambre N 6 por tener un CM de 26500. ya que al anterior o sea, el N 8tiene un CM de 16510 el cual no es suficiente.


6/16


6

Con la formula del S tambin se pueden encontrar las cadas de voltajes de circuitos ya establecidos despejandoV:

V = ( 22 * L * I ) / S V = ( 72,18* L * I ) / S ( CM )

O la longitud mxima para crear una caida de voltaje permitida, mediante la formula:

L = ( V * S ) / (22 * I )

NOTA: Despus de haber calculado el calibre del cable por el mtodo de la corriente de trabajo, se debe verificarque la longitud de los mismos cumpla con la cada mxima de 3% en el voltaje. Si los clculos dan diferentesentre ambos clculos, se escoge el conductor mas grueso

CALCULO DEL FUSIBLE

Para determinar la capacidad de este elemento de proteccin, el raciocinio lgico consiste en medir la corrientede trabajo del artculo o elemento y la corriente de arranque del mismo; dependiendo de esto y con lascapacidades de cada elemento de proteccin se escoge el ideal para ello, sin que sea demasiado ajustado a lascondiciones de trabajo y ni muy grande que no proteja al sistema elctrico. Cuando no existe una corriente dearranque, existe una regla para determinar la capacidad de un fusible, se toma el valor de la carga total del

circuito en amperios ( la suma de las corrientes mximas consumidas por el circuito que protege ) y multiplicaese valor por 1.25.

Capacidad o Corriente Nominal Fusible = 1.25 * I TRABAJO ARTEFACTO O SISTEMA.

Cuando exista una corriente de arranque, el fusible debe estar en capacidad para soportar dicha corriente,recuerde que un fusible se funde en fraccin de segundos cuando la corriente que psa por el mismo es el doblede su capacidad nominal, por tanto:

IDESTRUCCION FUSIBLE= ( 2 * I NOMINAL FUSIBLE) IARRANQUE DEL LA CARGA

CALCULO DEL DISPOSITIVO DE CONTROL O BREAKER

Para determinar la capacidad de este elemento de proteccin, el raciocinio lgico consiste en medir la corrientenominal del artculo y la corriente de arranque del mismo; dependiendo de esto y con las capacidades de cadaelemento de proteccin se escoge el ideal para ello, sin que sea demasiado ajustado a las condiciones de trabajoy ni muy grande que no proteja al sistema elctrico. Cuando no existe una corriente de arranque, existe una reglapara determinar la capacidad de un breaker, se toma el valor de la carga total del circuito en amperios ( la sumade las corrientes mximas consumidas por el circuito que protege ) y multiplica ese valor por 1.25.

Capacidad o Corriente Nominal Breaker = 1.25 * I TRABAJO ARTEFACTO O SISTEMA.

Cuando exista una corriente de arranque, como en el caso de motores elctricos, el breaker debe estar encapacidad de soportarla por el tiempo en que esta este presente, recuerde que un breaker dispara o abre circuitocuando la corriente que pasa por el mismo es por lo neos tres ( 3 ) veces superior a su corriente nominal de

diseo, por tanto:

IDISPARO FUSIBLE= ( 3 * I NOMINAL BREAKER) IARRANQUE DEL LA CARGA

En caso que se desee agregar una lnea de tierra, el tamao del alambre de cobre est en funcin del tamaodel dispositivo de proteccin mediante el siguiente cuadro:

CUADRO 6. CABLES PARA TIERRA SEGN LA CAPACIDAD DEL ELEMENTO DE PROTECCION.

CAPACIDAD DEL DISPOSITIVO DEPROTECCION DE SOBRECORRIENTE

EN AMPERIOS

TAMAOALAMBRE DE COBRE N ALAMBRE DE ALUMINIO N

15 14 1220 12 1030 10 840 10 8


7/16


7

60 10 8100 8 6200 6 4300 4 2400 3 1500 2 0

600 1 00800 0 0001000 00 00001200 000 250 MCM1600 0000 350 MCM2000 250 MCM 400 MCM2500 350 MCM 600 MCM3000 400 MCM 600 MCM4000 500 MCM 800 MCM5000 700 MCM 1200 MCM6000 800 MCM 1200 MCM

CALCULO DE CABLES PARA MOTORES ELECTRICOSSi no es especificada por el fabricante se tiene unas tablas para deducir la corriente a plena carga de los motoreselctricos como se ver a continuacin, pero en ciertos casos es mejor medir la corriente nominal a plena carga yla corriente de arranque del mismo.

CUADRO 7. CORRIENTE A PLENA CARGA EN AMPERIOS DE MOTORES MONOFASICOS DE CORRIENTEALTERNA.

POTENCIA EN HP VOLTAJE DE OPERACION115 V 230 V

1/6 4.4 2.2 5.8 2.9

1/3 7.2 3.6 9.8 4.9 13.8 6.91 16 8

1 20 102 24 123 34 175 56 28

7 80 4010 100 50

CUADRO 8. CORRIENTE A PLENA CARGA EN AMPERIOS DE MOTORES TRIFASICOS SINCRNICOS YASINCRNICOS.

HP MOTOR DE INDUCCION MOTOR SINCRONICO115 V 230 V 460 V 575 V 2300 V 230 V 460 V 575 V 2300 V

4 1 8 5.6 2.8 1.4 1.11 7.2 3.6 1.8 1.4

1 10.4 5.2 2.6 2.12 13.6 6.8 3.4 2.73 9.6 4.8 3.95 15.2 7.6 6.1

7 22 11 910 28 14 11

15 42 21 1720 54 27 2225 68 34 27 53 26 2130 80 40 32 63 32 26


8/16


8

40 104 52 41 83 41 3350 130 65 52 104 52 4260 154 77 62 16 123 61 49 1275 192 96 77 20 155 78 62 15100 248 124 99 26 202 101 81 20125 312 156 125 31 253 126 101 25

150 360 180 144 37 302 151 121 30200 480 240 192 49 400 201 161 40

Esta corriente especificada en las tablas es la corriente consumida normalmente por el motor trabajando a lapotencia y al voltaje nominal ( se pueden observar en las placas de los motores ). No obstante, durante elperodo de arranque, la corriente consumida por el mismo puede llegar a valores superiores ( seis veces ) alvalor de la corriente nominal, dependiendo del tipo de motor y carga. Para tener en cuenta este efecto de lacorriente, las normas exigen calcular la ampacidad de los conductores de alimentacin sobre la base de un 125%de la corriente a plena carga. Por tanto el valor de la corriente para efectos de clculo de conductores es:

I carga plena = ( Corriente nominal motor * 1.25 )

Para hallar el tipo de conductor para este amperaje y si se trabaja a temperatura diferente se hace:

AMPACIDAD NOMINAL = ( I carga plena *1.25 ) / ( FCT * FCA )

Con el I de cable y las condiciones donde trabajar, nos vamos a la tabla de ampacidad para verificar en nmerodel cable y el tipo de revestimiento.Despus de haber elegido el tipo de cable, y con su longitud, verificamos quela caida de voltaje sea menor del 3%, con la formula:

V = ( 22 * L * I carga plena ) / S

Si el valor de V es mayor que 3%, entonces se debe escoger un alambre con mayor dimetro y se recalculanlos valores hasta que V de un valor por debajo del 3%.

NOTA: Cuando se alimenta mas de un motor, y no se conoce la corriente de trabajo y arranque del sistema, lacapacidad de corriente de los conductores para efectos de clculo de la seccin transversal es la suma de 1.25veces la corriente a plena carga del motor mayor ms la suma de las corrientes a plena carga del resto de losmotores, o sea:

I carga plena = ( Corriente nominal motor mayor * 1.25 ) + ( I plena carga motores menores )

INOMINAL CABLE= ( I carga plena ) / ( Factor correccin por temperatura * Factor correccin por agrupacin )

INOMINAL CABLE= ( I carga plena ) / ( FCT * FCA )

Cuando los motores elctricos son pequeos existe una gran diferencia entre la corriente de arranque y lacorriente nominal ( generalmente la corriente de arranque es de 5 a 8 veces la corriente nominal ), esta diferenciase acorta a medida que aumenta la potencia de los motores ya que tienen sistemas para amortiguar dichacorriente de arranque.

CALCULO DEL TUBO O CONDUIT DE LOS CABLES

Para especificar el dimetro de tuberas debe verse cierta relacin entra la suma total de las secciones o reastransversales de los conductores ( incluyendo su aislamiento ) y el rea transversal interior del tubo. Esta relacinse conoce como FACTOR DE RELLENO ( Fr ) y puede expresarse como:

Fr = ( Area total de conductores ) / ( Area requerida del tubo )

Fr = ( Atc / Art )

Atc: Area total de conductores

Art: Area requerida del tubo

TUBO

CABLES


9/16


9

Los mximos factores de relleno aceptados por las normas elctricas son:

NUMERO CONDUCTORES POR TUBO FACTOR DE RELLENO ( Fr )UN SOLO CONDUCTOR 55% O 0.55DOS CONDUCTORES 30% O 0.3

TRES O MAS CONDUCTORES 40% O 0.4

Los valores anteriores se aplican a conductores alojados en conduits rgidos metlicos, conduits rgidos nometlicos ( PVC ), tubera elctrica metlica ( EMT ), conduits metlico flexible y conduits metlico flexibleresistente a lquidos. Note que el factor de relleno mximo admitido para dos conductores ( 0.3 ) es menor que eladmitido para tres o mas conductores ( 0.4 ); lo anterior se debe a que, en el primer caso, la manera de tenercierta holgura para el cableado es que el dimetro interior del tubo sea un poco mas amplio que la suma de losdimetros de los dos conductores.

El siguiente cuadro relaciona el nmero mximo de conductores de diferentes calibres y con distintos tipos deaislamiento que pueden alojarse en tubos conduits de varios tamaos comerciales. Este cuadro est basado enfactores de relleno de 40% para 3 conductores o mas, 30% para dos conductores y 55% para un conductor. Elnmero incluye todoslos alambres alojados en la canalizacin, sea que lleven o no corriente, o estn aislados odesnudos. Recordar que para mas de tres conductores por tubo deben aplicarse los factores de correccin por

agrupamiento.

CUADRO 9. NUMERO DE CONDUCTORES EN TUBOS.

TIPOAISLAMIENTO

CALIBRE

AWG

TAMAO COMERCIAL DUCTO EN PULGADAS 1 1

1

2 2

3 3 4 4 5 6

TWT

RUHRUW

14 9 15 25 44 60 99 14212 7 12 19 35 47 78 111 17110 5 9 15 26 36 60 85 131 1768 2 4 7 12 17 28 40 62 84 108

THWRHW

14 6 10 16 29 40 65 93 143 19212 4 8 13 24 32 53 76 117 15710 4 6 11 19 26 43 61 95 127 1638 1 3 5 10 13 22 32 49 66 85 106 133

T

TW

THW

RUH ( 6 2 )

RUW ( 6 2 )

FEPB ( 6 2 )

6 1 2 4 7 10 16 23 36 48 62 78 97 1414 1 1 3 5 7 12 17 27 36 47 58 73 1063 1 1 2 4 6 10 15 23 31 40 50 63 912 1 1 2 4 5 9 13 20 27 34 43 54 781 1 1 3 4 6 9 14 19 25 31 39 570 1 1 2 3 5 8 12 16 21 27 33 4900 1 1 1 3 5 7 10 14 18 23 29 41000 1 1 1 2 4 6 9 12 15 19 24 350000 1 1 1 3 5 7 10 13 16 20 29250 1 1 1 3 4 6 8 10 13 18 23

300 1 1 1 2 3 5 7 9 11 14 20350 1 1 1 3 4 6 8 10 12 18400 1 1 1 2 4 5 7 9 11 16500 1 1 1 1 3 4 6 7 9 14600 1 1 1 3 4 5 6 7 11700 1 1 1 2 3 4 5 7 10750 1 1 1 2 3 4 5 6 9


10/16


10

TIPOAISLAMIENTO

CALIBRE

AWG

TAMAO COMERCIAL DUCTO EN PULGADAS 1 1

1

2 2

3 3 4 4 5 6

THWN

THHN

FEP ( 14 2 )

FEPB (14 8)

PFA ( 14 4/0)

Z ( 14 4/0)

14 13 24 39 69 15412 10 18 29 51 70 114 16410 6 11 18 32 44 73 104 160

8 3 5 9 16 22 36 51 79 106 1366 1 4 6 11 15 26 37 57 76 98 125 1544 1 2 4 7 9 16 22 35 47 60 75 94 1373 1 1 3 6 8 13 19 29 39 51 64 80 1162 1 1 3 5 8 12 18 25 33 43 54 67 971 1 1 3 5 8 12 18 25 32 40 50 720 1 1 3 4 7 10 15 21 27 33 42 6100 1 1 2 3 6 8 13 17 22 18 35 51000 1 1 1 3 5 7 11 14 18 23 29 420000 1 1 1 2 4 6 9 12 15 19 24 35250 1 1 1 3 4 7 10 12 16 20 28300 1 1 1 3 4 6 8 11 13 17 24

3501 1 1 2 3 5 7 9 12 15 21

400 1 1 1 3 5 6 8 10 13 19500 1 1 1 2 4 5 7 9 11 16600 1 1 1 1 3 4 5 7 9 13700 1 1 1 3 4 5 6 8 11750 1 1 1 2 3 4 6 7 11

XHHW6 1 3 5 9 13 21 30 47 63 81 102 128 185

600 1 1 1 1 3 4 5 7 9 13700 1 1 1 3 4 5 6 8 11750 1 1 1 2 3 4 6 7 10

Para comenzar con el clculo de la tubera, se debe saber en primera instancia cuantos cables se van aintroducir en el mismo. Despus de ello se verifica cual es el rea o seccin transversal de cada cable y se

suman sus cantidades para obtener el rea total que ocupan los cables. Estas dimensiones se pueden hallarmidiendo los dimetros de los cables y/o por tablas como la que se presenta a continuacin:


11/16


11

CUADRO 10. AREAS DE LA SECCION TRANSVERSAL DE CONDUCTORES AISLADOS.


12/16


12

Con la suma de las reas de los conductores, se obtiene el valor de las reas de conductores ( Atc );dependiendo del numero de conductores dentro del tubo, se tiene el valor del factor de relleno ( Fr ), lo que sehace a continuacin es hallar el rea del tubo mediante al formula:

Area tubo = ( Area total de conductores / Factor de relleno ) = Atc / Fr

Como el rea del tubo es circular, se puede hallar el dimetro interno del mismo despejndolo de su frmula derea:

Area tubo = ( D2/ 4 )

D = 2 * ( Area Tubo / )1/2= 2 * ( Atc / Fr * )1/2

Se escoge entonces el dimetro del tubo obtenido; si el resultado de D no es un tubo comercial, se selecciona elinmediatamente superior comercial. Como el resultado es un nmero decimal, tenga en cuenta las equivalenciasen fraccionarios del siguiente cuadro:

DIAMETRO

BROCAS EN

PULGADAS

DIAMETRO EN

PULGADAS

DECIMALES

DIAMETRO

EQUIVALENTE EN

MILIMETROS

1/16 0,0625 1,5875

5/64 0,078125 1,984375

3/32 0,09375 2,38125

7/64 0,109375 2,778125

1/8 0,125 3,175

9/64 0,140625 3,571875

5/32 0,15625 3,96875

11/64 0,171875 4,365625

3/16 0,1875 4,7625

13/64 0,203125 5,159375

7/32 0,21875 5,55625

15/64 0,234375 5,953125

1/4 0,25 6,35

17/64 0,265625 6,746875

9/32 0,28125 7,14375

19/64 0,296875 7,540625

5/16 0,3125 7,9375

21/64 0,328125 8,334375

11/32 0,34375 8,73125

23/64 0,359375 9,128125

3/8 0,375 9,525

13/32 0,40625 10,318757/16 0,4375 11,1125

15/32 0,46875 11,90625

1/2 0,5 12,7

9/16 0,5625 14,2875

5/8 0,625 15,875

11/16 0,6875 17,4625

3/4 0,75 19,05

13/16 0,8125 20,6375

7/8 0,875 22,225

15/16 0,9375 23,8125

1 1 25,4


13/16


13

SELECCION DE CAJAS

Las cajas, debern ser del tamao suficiente para proporcionar espacio libre para todos los conductorescontenidos en la misma. Los cdigos elctricos limitan el nmero mximo de alambres que pueden entrar en unacaja ( de salida, de unin, condulets, etc ) dependiendo de la capacidad o volumen de esta misma, as como deltamao de los alambres. En el siguiente cuadro se especifica el nmero mximo de conductores que pueden

alojarse en cajas redondas, octogonales, cuadradas y rectangulares.

CUADRO 11. NUMERO MAXIMO DE ALAMBRES QUE PUEDEN ACOMODARSE EN CAJAS DE CONEXINCOMERCIALES.

TIPO DE CAJA DIMENSIONES CAPACIDADMINIMA

IN3

NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORESN18

N16

N14

N12

N10

N8

N6

REDONDAS UOCTOGONALES

4 X 1 12.5 8 7 6 5 5 4 24 X 1 15.5 10 8 7 6 6 5 34 X 2 1/8 21.5 14 12 10 9 8 7 4

CUADRADAS

4 X 1 18 12 10 9 8 7 6 34 X 1 21 14 12 10 9 8 7 4

4 X 2 1/8 30.3 20 17 15 13 12 10 64 11/16 X 1 25.5 17 14 12 11 10 8 54 11/16 X 1 29.5 19 16 14 13 11 9 54 11/16 X 2 1/8 42 28 24 21 18 16 14 8

RECTANGULARES

3 X 2 X 1 7.5 5 4 3 3 3 2 13 X 2 X 2 10 6 5 5 4 4 3 2

3 X 2 X 2 10.5 7 6 5 4 4 3 23 X 2 X 2 12.5 8 7 6 5 5 4 23 X 2 X 2 14 9 8 7 6 5 4 23 X 2 X 3 1/2 18 12 10 9 8 7 6 3

4 X 2 1/8 X 1 10.3 6 5 5 4 4 3 24 X 2 1/8 X 1 7/8 13 8 7 6 5 5 4 2

4 X 2 1/8 X 2 1/8 14.5 9 8 7 6 5 4 2

Estos valores se aplican asumiendo que al caja no contiene en su interior conductores de tierra ni dispositivos oaccesorios de montaje tales como soporte de lmparas, mordazas de cables, casquillos, interruptores,tomacorrientes, etc. Loas clculos se basan en el conductor ms grande que entra en la caja.

En la prctica, puede determinarse el tamao de la caja, calculando el espacio que requieren los cables aemplear en la caja mediante el siguiente cuadro:

CUADRO 12. VOLUMEN REQUERIDO POR CONDUCTOR

TAMAO DEL CONDUCTOR ESPACIO LIBRE DENTRO DE LA CAJA PARA CADACONDUCTOR EN PULGADAS CUBICAS ( IN3)

14 212 2.2510 2.58 36 5

Despus de calculado el volumen requerido, se consulta en la tabla el volumen de caja requerida; si no seencuentra en valor exacto de la tabla, se escoge el inmediato superior.

DIAGRAMAS UNIFILARES

Para facilitar el tendido de cables para una instalacin de tipo elctrica ya sea de control, potencia o domiciliaria,se poseen varios tipos de diagramas, pero el mas comn y verstil es el diagrama unificar. Como primeramediada hay una forma de representar las lneas, neutros y tierras:


14/16


14

LINEA VIVA LINEA NEUTRO LINEA TIERRA

Del mismo modo hay que representar elementos elctricos entre los ms comunes estn:

En los diagramas unificares hay que tener en cuenta ciertos aspectos que se hacen para facilitar su proceso,entre los ms destacados:

Las lneas interrumpidas se les denominan RETORNOS. Se suele agregarle a cada smbolos numeros como forma de diferenciarlos o para hacer una referencia

de los mismos.

CAJA DE SALIDATOMA CORRIENTE

DUPLEX

LAMPARATOMA CORRIENTE

DUPLEX DIVIDIDO

INTERUPTOR

SENCILLO

TOMA CORRIENTE

COMBINADO CON

INTERRUPTOR

INTERRUPTOR

CONMUTABLE

TRES VIAS

TOMA CORRIENTE

DUPLEX

RESISTENTE A

INTERPERIE

INTERRUPTOR

CONMUTABLE

CUATRO VIAS

ALAMBRADO DE

INTERRUPTOR


15/16


15

EJEMPLO GENERAL

Se desea alimentar un motocompresor para refrigeracin de 2 HP a 115 V y dos motoventiladores de 1/4 HPcada uno funcionando a 115 V, en un lugar donde la temperatura ambiente es de 35. La distancia entre elbreaker de control y el motor es de 30 metros ( 98.43 Ft ). La instalacin debe realizarse en tubos PVC, conalambres de cobre con revestimiento THWN de 60C. la caida mxima de voltaje permitida es del 3%. Halle el

nmero del calibre del alambre, la capacidad del breaker de proteccin, el calibre del cable de tierra, el tamaodel tubo de conduit. La corriente nominal del motor de 2HP es de 24 amperios y la de cada ventilador es de 5.8amperios.

SOLUCION

CALCULO DEL NUMERO Y TIPO DE CABLE

Se calcula primero la caida de voltaje en voltios permitida:

V = ( % caida / 100 ) * Voltaje alimentador

V = ( 3 / 100 ) * 115 = 3.45 V

Se calcula ahora la corriente a plena carga. Como se tienen varios motores:

I carga plena = ( Corriente nominal motor mayor * 1.25 ) + ( I nominal motores menores )

Segn las tablas la corriente a plena marcha del motocompresor es de 24 Amp y la de cada ventilador es de 5.8Amp

I carga plena = ( 24 * 1.25 ) + 5.8 + 5.8 = 41.6 Amp

Para hallar el tipo de cable se halla la corriente nominal para conseguirlo en la tabla:

AMPACIDAD NOMINAL = [ I carga plena / ( FCT * FCA ) ]

El factor de agrupamiento es 1 y el factor de correccin de ambiente es 0.82

AMPACIDAD NOMINAL = 41.6 Amp / ( 0.82 * 1 ) = 50.73 Amp

Para este amperaje y cable en tubo, el nmero recomendado es el N 6, que tiene una capacidad de 55 amperiosy un seccin transversal de 26250 CM

Se verifica ahora su cada de voltaje para ver si esta dentro de lo estipulado:

V = ( 22 * L * I carga plena ) / S

V = [ ( 22 * 98.43 Ft * 41.6 Amp ) / 26250 CM ] = 3.43 V

Lo cual esta por debajo de lo que se requera ( 3.45 V ).

CALCULO DEL TUBO CONDUIT

Para calcular el tubo se requiere saber el nmero de conductores. Como es un sistema que emplear es de 115V, por tanto se necesitarn un cable de fase, un cable neutro y la tierra. Por tanto son tres cables N 6 y si son derevestimiento THW calcularemos la sumatoria de sus areas seccionales.

Segn la tabla el cable N 6 THW tiene un rea seccional de 0.0819 in2

Area total de conductores = 0.0819 in2* 3 = 0.2457 in2

Como son tres cables por conductor, el factor de relleno Fr = 0.4

Para calcular el rea del tubo se hace:


16/16


16

Area tubo = ( Area total conductores / Fr ) = ( 0.2457 in2/ 0.4 ) = 0.61425 in2

Se calcula ahora el dimetro del tubo con la formula:

D = 2 * ( Area total conductores / )1/2= 2 * = 0.884 in

Como no existe el dimetro comercial de 0.884 in, se escoge el superior inmediato que es 1 pulgada.

CALCULO DEL TIPO DE CAJA

Como se van a emplear tres cables tipo N6 , cada uno de ellos necesita 5 in 3, por tanto el espacio necesario enla caja para los tres es de 15 in3. para lo cual sirve una caja tipo octogonal de 4 X 1

CALCULO DEL TIPO DE BREAKER

Ahora se calcula la capacidad de breaker:

Capacidad Breaker = ( 1.25 * I Carga total o plena en amperios ).

Capacidad Breaker = 1.25 * ( 20 + 5.8 + 5.82 ) = 47 Amp

Como no existe de esta capacidad se escoge el ligeramente superior, para el caso el breaker de 50 Amp.

Este breaker aguantar una corriente de 75 amperios por un minuto, 100 amperios por 20 segundos y 150amperios por 5 segundos.

Para este tipo de breaker, el alambre de tierra debe ser uno de cobre N 10.

CALCULOYSELECCINDECONDUCTORESELECTRI

Documents

Transcript of CALCULOYSELECCINDECONDUCTORESELECTRI