U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

REGIÓN XALAPA

SOFTWARE:

CÁLCULO DE CAÍDA DE TENSIÓN EN

CONDUCTORES ELÉCTRICOS EN BAJA

TENSIÓN Manual de Uso del Software

Elaborado por:

Mtro. Jesús Antonio Camarillo Montero

Mtro. Roberto Cruz Capitaine

Dra. Martha Edith Morales Martínez

Dra. Rosario Aldana Franco

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Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 1

Contenido Introducción. .................................................................................................................... 2

1. Procedimiento de instalación del software. ............................................................ 2

1.1 Requerimientos. .................................................................................................... 3

1.2 Instalación del software......................................................................................... 3

1. Uso del software CCTCBT........................................................................................ 4

2. Menú de ayuda. ....................................................................................................... 11

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Introducción.

El software “Cálculo de Caída de Tensión en Conductores Eléctricos en Baja

Tensión” fue elaborado como un complemento para la Unidad 4 (Circuitos

alimentadores y circuitos derivados) del programa de estudios de la experiencia

educativa Instalaciones de Baja Tensión. El cálculo de caída de tensión para

conductores que operan con corriente alterna en baja tensión requiere del

conocimiento de tablas de propiedades eléctricas de los conductores comerciales,

conocimiento de la normatividad y la aplicación del procedimiento para su correcta

selección. Dichas operaciones para su selección puede tornarse iterativa, lo que

provoca en ocasiones que el alumno se equivoque en alguna operación y el

resultado sea erróneo. La mala selección de un conductor mediante el concepto

de caída de tensión puede traer consecuencias graves en los aparatos o

dispositivos eléctricos que se encuentren conectados al mismo circuito, por lo que

es fundamental realizar correctamente el cálculo y selección.

Este software tiene por objetivo el reforzar los conocimientos teóricos aprendidos

durante la cátedra en el aula, donde el alumno tiene la oportunidad de realizar

diversos ejercicios prácticos y corroborar sus resultados con los que el software

arroja.

1. Procedimiento de instalación del software.

Los requerimientos de hardware y software para la correcta instalación del

software son mínimos, al tratarse de un programa que consume poca memoria

RAM y no requiere de gráficos especiales.

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1.1 Requerimientos.

a) Para la ejecución del programa, se requiere de una computadora que

soporte el sistema operativo Windows 7, Windows 8 o Windows 10 y

contenga la librería .NetFramework 4.01. Esta librería se incluye junto con el

software de cálculo de caída de tensión por si el usuario no cuenta con él.

También se puede descargar de la página oficial de Microsoft2.

b) El software es portable, es decir, que se ejecuta en la PC sin la necesidad

de su instalación, lo que lo da la posibilidad de llevarse en cualquier otro

dispositivo externo como una memoria USB, CD, SD, entre otros. Otra

ventaja que ofrece un software portable es que no consume memoria del

disco duro de la PC, pues no se instala de forma permanente en ella.

1.2 Instalación del software.

a) Inicialmente, se debe descargar la carpeta comprimida en zip con el

nombre “CCTCBT” del sitio oficial de la FIME - Xalapa:

http://www.uv.mx/fime

b) Dentro de dicha carpeta, se encuentra una subcarpeta denominada “1.

Software CCTCBT” (para ejecutar), como se muestra en la figura 1.

c) Dentro de esta carpeta se encuentran tres archivos: el primero se denomina

CCTCBT_ejecutable, el cual es el software portable de cálculo de caída de

tensión. El segundo se llama únicamente CCTCBT, el cual contiene el

1 El Microsoft .NET Framework, es un componente de software que puede ser o es incluido en los sistemas operativos Microsoft Windows. Provee soluciones pre-codificadas para requerimientos comunes de los programas y gestiona la ejecución de programas escritos específicamente para este Framework. Microsoft desea que todas las aplicaciones creadas para la plataforma Windows, sean basadas en el .NET Framework. Su objetivo es crear un marco de desarrollo de software sencillo, reduciendo las vulnerabilidades y aumentando la seguridad de los programas desarrollados. 2 https://msdn.microsoft.com/es-es/library/vstudio/52f3sw5c(v=vs.100).aspx

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menú de ayuda para el usuario. Finalmente, el tercer archivo es la librería

NET Framework, la cual se deberá de instalar para el correcto

funcionamiento del software sólo cuando el usuario no cuenta con ella. La

figura 2 muestra la subcarpeta con los tres programas que contiene.

Figura 2. Subcarpeta llamada “1. Software CCTCBT (para ejecutar)”

1. Uso del software CCTCBT

Dentro de la subcarpeta 1, se encuentra el programa ejecutable CCTCBT. Para

iniciar, basta con darle doble clic al ícono, como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Ejecución del software.

El programa tardará unos segundos en iniciar. La ventana principal del programa

se muestra en la figura 4.

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Figura 4. Ventana principal del software.

La ventana principal se divide en cuatro secciones.

a) Sección 1. Suministro.

La sección denominada “suministro” es el espacio dentro de la ventana principal

para introducir los datos nominales de la fuente de suministro de potencia

eléctrica. Ésta sección a su vez se divide en dos parámetros: número de hilos y

voltaje. El número de hilos se refiere al tipo de alimentación que recibirá la carga

eléctrica en cuestión, pudiendo ser una instalación monofásica, bifásica a dos hilos

o trifásica a tres o cuatro hilos.

Figura 5. Elección del número de hilos de acuerdo a tipo de alimentación eléctrica.

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El voltaje de suministro también puede ser de tres distintas maneras, dándole al

usuario un rango de posibilidades de acuerdo a los rangos de voltaje más

utilizados. El voltaje de 127 V es común principalmente en el sector residencial,

mientras que los voltajes restantes de 220 y 460 V son ampliamente utilizados en

el sector comercial/industrial.

Figura 6. Elección del voltaje de suministro.

b) Sección 2. Conductor.

En esta sección de la ventana principal, el usuario tiene realizar una selección e

introducir información en tres parámetros distintos: Longitud (en metros), % de

caída y Calibre conductor. En el primer parámetro “longitud”, el usuario puede

introducir información acerca de la distancia existente entre el suministro y la

carga. La distancia debe introducirse en metros.

Figura 7. Introducción de la distancia del alimentador.

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El siguiente parámetro es la elección del porcentaje de caída de tensión. Aquí se

tienen dos opciones: 2% y 3%, de acuerdo a lo que marca la normatividad

mexicana en la NOM-001-SEDE-2012 (en el menú de ayuda se explica en qué

casos se utiliza 2% y 3% respectivamente).

Figura 8. Elección del % de caída de tensión permisible.

Finalmente, la tercera opción denominada “calibre conductor” arroja la posibilidad

de escoger entre 19 conductores existentes actualmente en el mercado. Una vez

elegido el conductor, se pasa a la tercera sección del programa para concluir con

la introducción de información.

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Figura 9. Selección del calibre conductor.

c) Sección 3. Carga.

La sección de “carga” representa la última información que el usuario debe

ingresar para que el programa arroje el resultado. En este caso, es necesario

introducir un valor numérico de corriente eléctrica en Amperes, el cual puede ser

entero o fraccionario. El cálculo de la corriente de carga también se en el menú de

ayuda dentro del programa.

Figura 10. Sección para la corriente de carga

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d) Sección 4. Resultados.

Una vez que se han introducido todos los parámetros que el programa solicita, a

continuación se debe dar un clic en el botón “calcular”, mostrado en la figura 11. El

programa arroja tres resultados: el valor de la caída de tensión en Volts, el número

de conductores por fase necesarios y la longitud total necesaria para el

alimentador (figura 11).

Figura 11. Botón para el cálculo de caída de tensión.

Figura 12. Apartado de resultados.

Como se muestra en la figura 12, el resultado consta de tres partes. La caída de

tensión representa el valor numérico del voltaje que se va a perder en ese tramo

de conductor, el cual depende de la cantidad de corriente que se va a consumir, el

calibre del conductor y la distancia. A mayor distancia y mayor corriente, mayor

será la caída de tensión; si el conductor es de un calibre mayor, menor será la

caída de tensión debido a la disminución de la resistencia.

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El valor de caída de tensión que arroja como resultado el programa deberá ser

menor o igual al 2% o 3% según sea el caso, del voltaje nominal por conductor.

En el caso del segundo resultado, el programa realiza un algoritmo de manera que

ofrece un resultado óptimo para cualquier conductor que se seleccione. Si es un

conductor de muy bajo calibre, el programa divide la corriente total en varios

conductores por fase, de manera que el resultado siempre será óptimo. Lo que el

usuario tiene que revisar es el costo total de acuerdo a la cantidad de cable

requerido. Entre mayor cantidad de conductor, el costo se puede elevar, aunque

se trate de un calibre bajo. Sin embargo, al programa se le puso un límite máximo

de conductores por fase para dar como óptimo un calibre. El número máximo de

conductores por fase que el programa permite evaluar es de cuatro, esto debido a

que muchos interruptores únicamente tienen el espacio para albergar hasta cuatro

conductores por fase. Si se supera esto, estará mal diseñado el alimentador.

Cuando se elige un conductor que por su calibre, da como resultado la necesidad

de utilizar más de cuatro conductores por fase, el programa arrojará una ventana

donde se indica que el conductor seleccionado no es apto, debido a que utiliza

más de cuatro conductores por cada fase. En este caso, se deberán ingresar

nuevamente los datos de entrada que pide el programa y seleccionar un conductor

de mayor calibre.

Figura 13. Ventana de diálogo de error en la selección de conductor.

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Por ejemplo, en la figura 13 se introdujeron los datos de una carga que consume

300 A, a un voltaje entre líneas de 220 V a través de una longitud de 200 metros,

con una caída de tensión permisible del 2%. Se seleccionó como una primera

opción el conductor de calibre 14. El resultado que muestra el software es que

debido a la distancia y la cantidad de corriente a transmitir, el conductor calibre 14

necesita más de cuatro conductores por fase, haciendo inviable su utilización.

Figura 14. Selección de un conductor de mayor calibre.

En la figura 14 se muestran los mismos parámetros de entrada que los

introducidos en la figura 13, donde en este caso, se seleccionó un conductor de

mayor calibre, el 500 MCM. La cantidad de corriente de carga debe ser

transportada en cuatro conductores por fase de calibre 500 MCM, haciendo un

total de 3200 metros de cable. El usuario puede probar con cada conductor, para

que el resultado sea el más óptimo no sólo en ampacidad y caída de tensión, sino

en el costo.

2. Menú de ayuda.

Como un apoyo al usuario, se incluyó en el programa un menú de ayuda, que

muestra las ecuaciones que se utilizaron para el algoritmo del software, así como

un ejercicio resuelto paso a paso de forma manual para entender el proceso del

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programa. Para desplegar el menú, inicialmente se da clic en el ícono marcado en

la esquina superior derecha del programa, tal y como se muestra en la siguiente

figura.

Figura 15. Menú de ayuda.

Una vez que se da clic en ese ícono, se despliega en una nueva ventana el

índice de la opción de ayuda.

Figura 16. Opciones del menú ayuda.

Las opciones que despliega son las fórmulas utilizadas, una tabla de

propiedades de los conductores, un ejemplo de aplicación y por último los

autores que intervinieron en el diseño y elaboración del software.