TECNOLOGÍA ELÉCTRICA · • Utilización: inst. interiores, BT, caract. especiales •...

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TECNOLOGÍA ELÉCTRICA

TEMA 5

CANALIZACIONES ELECTRICAS.

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CONDUCTORES

DESNUDOS AISLADOS

SISTEMAS DE CANALIZACIÓN DE LOS CABLES AISLADOS

I. Al aire

CANALIZACIONES ELECTRICAS.

Instalaciones interiores

Distribución: BT, MT, AT

Líneas aéreas AT

Embarrados

Canalizaciones prefabricadas??

sobre paredes y muros

en huecos de la construcción bien ventiladossobre bandejas ventiladas

sobre aisladoressuspendidos de cables fiadores

2

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CANALIZACIONES ELECTRICAS.II. empotrados o enterrados

directamente empotradodirectamente enterrado

III. bajo tubo o conducto

tubo plástico corrugado

tubo plástico liso tubo rígido (metálico o de plástico)

sobre paredes empotradosen huecos de la construcción

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UNIPOLARES ESTRUCTURA DE LOS CABLES AISLADOS

MULTIPOLARES?

Cable multipolar

Cables trenzados en haz

Cable unipolar

Cables AT

3

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UNIPOLARES ESTRUCTURA DE LOS CABLES AISLADOS

MULTIPOLARES?

Cable multipolar con flejes

Cables multipolares:

Cable multipolar armado

Cable multipolar apantalladoCable multipolar

1.- Conductor 2.- Aislante 3.- Armadura, pantalla 4.- Cubierta

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CANALIZACIONES

canalización de PVC

canalización prefabricada

canalizaciones prefabricadas en

ángulo

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SELECCIÓN DE CANALIZACIONES: INFLUENCIAS EXTERNAS

a- Medio ambiente:

-Temperatura ambiente - Sol - Humedad - Rayos

- Cuerpos sólidos - Vientos - Agua - Choques - Corrosiónb- Utilización de la instalación.

• Pericia de las personas que utilizarán la instalación.

• Contactos entre las personas y suelos conductores.

c- Forma de construcción empleada.• Facilidad de combustión del entorno.

• Posibles desplazamientos de elementos estructurales.

ESTRUCTURA DEL CONDUCTOR

Rígidos de un solo hilo: alambre (S ? 16 mm2)

Rígidos de cuerda (n hilos)Clase 1 (n ?

. muy flexible

Flexibles

sección nominal ? sección real

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MATERIALES UTILIZADOS COMO CONDUCTOR COBRE, ALUMINIO

Para la misma capacidad de transportar I(misma R, l)

• SAl = 1.65 Scu ? Al = 1.64 ? cu (20º)

• Peso Al = 0.5 Peso Cu Dens, Al =0.30 dens, cu.

• Precio Al < Precio Cu

7.8002.7002.7038.970Densidad kg/m3

11,2×10 -623×10 -623×10 -617×10 -6Coef. de dilatación lineal C-1

0,00650,003600,004030,00393Coef. de resistividad/temperatura a 20 ºC (ºC-1 )

0,1630,03250,0282640,017241Resistividad a 20 ºC(? mm2/m)

AceroAlmelecAluminioCobre

Utilización

Cu: instalaciones interioresAl: líneas de distribución

Problemas de conexión, Cu - Al

Comparación

Cu: mejores características mecánicasmenor espacio ocupado

menos problemas de corrosión

más caro

Otros materiales: Plomo (pantallas protectoras)

Acero (armaduras, tubos)

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AISLANTES

OTROS AISLANTES

• Papel impregnado en aceite: AT

aceite fluido, aceite viscoso, no migrantes

• Siliconas, Acetato de Vinilo, Politetrafluoroetileno: T?

TERMOPLÁSTICOS

• Policloruro de Vinilo (PVC)

• Buenas características mecánicas

• Resistencia al ataque de agentes químicos

• Elevadas pérdidas dieléctricas; Rais? 50 M? /Km

• Utilización: inst. interiores, BT, caract. especiales

• Polietileno (PE)

• Mejores propiedades aislantes (AT, comunicaciones)

TERMOESTABLES

• Polietileno Reticulado (XLPE)

• Buenas características aislantes

• Bajas pérdidas

• Absorción de agua

• Atacable por luz solar

• Util.: inst. interiores, BT, redes de distrib. (1KV)

• Goma Natural: cables muy flexibles, BT

• Goma Butílica: cables muy flexibles, MT

• Etileno Propileno (EPR): MT

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ARMADURAS

? Distribución radial de (MT)? Evitar transmisión de ruidos eléctricos.

? Hilos o mallas Cu, fundas Pb, hojas Al

Protección mecánica acero (cables multipolares)??? Fleje

Malla

E

CUBIERTAS•Protección del cable (aislante) frente agentes externos (luz, ozono, aceite,...)•Protección frente a daños mecánicos (abrasión, punzonado)

•Facilitar la instalación (bajo coeficiente de rozamiento)

•Materiales: PVC, XLPE, poliamidas, policloropreno

PANTALLAS

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CUBIERTAS

ASPECTOS PRÁCTICOS

• Secciones máximas para facilitar el montaje:

- conductores MULTIPOLARES S ? 35 mm2 (fase)

- conductores UNIPOLARES S ? 240 mm2

- si S ? 240 mm2 ? Varios conductores en paralelo por fase

• Tensión nominal de aislamiento

U0 / U por ej: 450 / 750 V 0.6 / 1 KV

tensión entre fases

tensión fase - cubierta

• Designación: RZ 0.6/1 KV 3x150/95 Al + 22.0 (UNE 21030)

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RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES

?En continua:

Variación de ? con la temperatura 20)1( 00 2020 ?

?????

c

c t??

????? ?

?Cobre:5.254

5.234020

t?? ?? ? 248

228020

t?? ?? ??Aluminio:

)()(

)()(

2

2 mmm

mmSml

R??

???? ??

7

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RESISTENCIA DE LOS CONDUCTORES

Ej: Si t = 900 C (temp . de régimen)

? Cuu, 90 = 1.27 ? Cuu, 20 ? ? R ? 27 % ? Per ? 27 %

? Alu, 90 = 1.28 ? Alu, 20 ? ? R ? 28 % ? U ?

Resistividad del cobre y del aluminio a distintas temperaturas

0.054480.044220.037380.035670.032820.031110.02826ALUMINIO

0.032820.026720.022660.021640.019950.018930.01724 COBRE

250ºC160ºC100ºC85ºC60ºC45ºC20ºC

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RESISTENCIA EN C.A.Efecto pelicularLa R de cables a 50 Hz puede obtenerse por:

R´ = R (1 + ?s)R´: Resistencia en c. alterna

R: Resistencia en c. continua

Efecto de proximidad

R´ = R (1 + ?p)R´: Resistencia corregidaR: Resistencia en c. continua sin tener en cuenta el efecto

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REACTANCIA EN CONDUCTORES

X: Determinada por: ? características del cable (l, r, d)

condiciones de tendido

REACTANCIA POR FASE

IXjE ?

i(t) ? ? (t) ? e(t) en c.a.

)( )(

2

HenriosLX

LfLwX

?

???????

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REACTANCIA EN CONDUCTORES

X en líneas trifásicas

)(,)(

;ln25,01028,6 5

mlX

lrd

X

?

????

????

?????

?????? ?

d ? (2 r + 2 e)3

312312 dddd ???

13 2 dd ??

Datos prácticos: en BT varia poco, ln menosrd

rd

X ? 80 m? /Kmd1 ? d

X ? 130 m? /Km

d1 >> d

X ? 300 m? /Km

líneas aéreas

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CAIDA DE TENSIÓN EN CONDUCTORES EN CA

IXjRUU )(21 ???

Caída de tensión: IXjRUUUUU )(2121 ???????

CIRCUITO EQUIVALENTE MONOFÁSICO

(FASE - NEUTRO)

AIXIRU ???? ?? sencos0

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CAIDA DE TENSIÓN EN CONDUCTORES EN CA

ba IXIRIXIRU ????? ?? sencos

Expresiones prácticas:

• Líneas trifásicas :

VIXIRU )sencos(3 ?? ???

• Líneas monofásicas :

VIXIRU )sencos(2 ?? ???

• Caída de tensión porcentual

100(%)1U

UU ???

• Cálculo aproximado de ? U

???

???

??RX

siIRU1cos

3?

Ejemplo:

Cu:

S = 70 mm2 ? R = 268 m? /Km >> X

S = 185 mm2 ? R = 99 m? /Km ? X

Al:

S = 150 mm2 ? R = 206 m? /Km

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DISEÑO DE LÍNEAS POR CAÍDA DE TENSIÓN

ITC BT 19- 2.2.2 Caídas de tensión admisibles:

?Viviendas

?? U ? 3 % Instalaciones receptoras alimentadas en B.T.

?? U ? 3 % Alumbrado

?? U ? 5 % Otros usos (Fuerza)

? Instalaciones industriales alimentadas en A.T.(20KV) mediante transformador propio:

?? U ? 4.5 % Alumbrado

?? U ? 6.5 % Otros usos (Fuerza)

NOTA: Se considera muy recomendable no llegar hasta estos valores de ? U

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CALENTAMIENTO DE LOS CONDUCTORES

Equilibrio térmico ? Qg = Qev

para condiciones dadas (C, Ta) ? I ? Tc

Máxima intensidad admisible en un conductor

Imax ? Tc = Tmaxad.

2IRPQ gg ?? cacev STTCQ )( ??

Coef. transmisión

térmica global

tipo de cable:

condiciones instalación

conductor aislamiento cubierta

tipo de canalización ventilación proximidad otros conductores tipo de instalación

???

???

???

90ºXLPE

70ºPVC

Tmax (Reg.. Continuo)

mmenconductordelradiormmmenadresistivid

mmAencorrientededensidad

rTTC

TTrCr

r

TTCSRI

ac

ac

acc

???

?

??

??

??

/

/

)(2

)(2)(

)(

2

2

2

2

22

2

?

?

??

??

???

r ? ? ? ?

22

DISEÑO DE UNA INSTALACION ELECTRICA

?Sistema de protección de los usuarios (cap. 4)

?Sistemas de puesta a tierra (cap. 3)

?Canalizaciones eléctricas (cap. 5)

?Sistemas de protección frente a sobreintensidades y sobretensiones (cap. 6)

? Instalaciones de Alumbrado (cap. 7)

?Sistema de compensación de Energía Reactiva (cap.8)

?Centro de transformación (cap. 9)

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DISEÑO DE LAS CANALIZACIONES DE UNA INSTALACION ELECTRICA

DATOS DE PARTIDA• Características de los consumos (Potencias, Nº fases, Tipo...)• Descripción del local: distribución, altura, uso…• Ubicación de los consumos• Ubicación del C.G.B.T, de los Cuadros Secundarios… • Descripción del Proceso Industrial, modo de utilización ...• Condiciones especiales (influencias externas: riesgo de incendio o explosión, humedad, temperaturas elevadas…

DEFINICION DEL DIAGRAMA UNIFILAR

• Determinación del Nº de Líneas repartidoras (desde el C.G.B.T)• Determinación del Nº de Cuadros Secundarios, Terciarios

DEFINICIÓN DE LAS CANALIZACIONES

• Trazado• Tipo• Dimensiones• Líneas que las integran

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DISEÑO DE LAS CANALIZACIONES DE UNA INSTALACION ELECTRICA

DEFINICION DE LOS CONDUCTORES DE CADA LINEA• Nº de conductores por línea• Tipo de material conductor• Tipo de material aislante• Tensión nominal de aislamiento• Tipo de cable (unipolares o multipolares)• Recubrimientos protectores (Cubiertas)

DIMENSIONADO DE LAS SECCIONES DE LOS CONDUCTORES• Dimensionado de los conductores de fase

- Criterio térmico- Criterio de Caída de Tensión

• Dimensionado del conductor neutro• Dimensionado del conductor de protección

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DISEÑO DE LAS CANALIZACIONES- DATOS DE PARTIDA -

?DESCRIPCION DEL LOCAL ( Planta, alzados, dimensiones…)

?UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

• Cargas

• C.T, CGBT, Acometida

• Otros elementos constructivos,…

?CARACTERISTICAS DE LOS CONSUMOS (CARGAS)

- Nº de Fases: Monofásicos (F+N), (F+N+PE)

Trifásicos (3F), (3F+N), (3F+N+PE), (3F+PE)

- Corriente demandada (In)

?TIPO (NATURALEZA) DE LOS CONSUMOS

?Alumbrado:

Lámparas de descarga IB = 1.8

?Motores:

IB = 1.25 In (Para el motor de Pmáx.)

N

L

UP

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DISEÑO DE LAS CANALIZACIONES- DATOS DE PARTIDA -

?CONDICIONES ESPECIALES (INFLUENCIAS EXTERNAS)

?Emplazamientos húmedos, mojados, atmósferas corrosivas, temperaturas elevadas (T>50ºC), temperaturas muy bajas, atmósferas polvorientas, Estaciones de Servicio, Garajes…??(ITC BT 030)

?Locales con riesgo de incendio o explosión ??(ITC BT 029)

?Locales de pública concurrencia ??(ITC BT 028)

?CONOCIMIENTO DEL PROCESO (MODO DE UTILIZACION)

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DISEÑO DE LAS CANALIZACIONES- DIAGRAMA UNIFILAR -

?NÚMERO DE LINEAS REPARTIDORAS (DESDE EL CGBT)

•Una por cada cuadro secundario o consumo de gran potencia

?NÚMERO DE CUADROS SECUNDARIOS Y NIVELES DE DISTRIBUCIÓN

NºC.S. Ý Mayor coste de instalación Facilita el mantenimiento

NºN.D. Ý Menor coste de explotación Limita la repercusión de las averías

?CRITERIO DE AGRUPAMIENTO DE CARGAS (EN UN CUADRO)

•Proximidad geográfica

•Funcionalidad (cargas que intervienen en un mismo proceso)

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DISEÑO DE LAS CANALIZACIONES- DIAGRAMA UNIFILAR -

?DETERMINACION DE LAS CORRIENTES DE DISEÑO DE LASDISTINTAS LINEAS (IB)

- Líneas que alimentan cargas ? IB = K In- Motores: K=1,25- Lámparas de descarga: K=1,8 - Otras cargas: K=1

- Líneas que alimentan cuadros- Si se conoce el proceso (cargas que pueden conectarse simultáneamente):

IB = ? Ii (suma de valores eficaces)- Si desde el cuadro se alimentan motores IB = ? Ii:

IB = 1,25 Inmot.máx + ? Ii

- Si no se conoce el proceso (se desconocen las cargas conectadassimultáneamente):

IB =c ? Ii (c: coef. de simultaneidad)- Líneas de acometida

US

I NTB

3?

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MÉTODO PRÁCTICO DE DIMENSIONADO DE SECCIONES POR CRITERIO TÉRMICO

•Utilización de tablas [ Iad/ s ] dadas por Normas,

definidas para: - tipo de cable.

- condiciones de instalación tipo.

Dado

Si cond. instalación no coinciden exactamente

? Aplicar coef. de corrección: K (Normas)

Int. adm.: Iz = K Itabla

Bad

B

I )(I / s Tablainstal. cond.

cable de tipo

I

?????

??

?s

30

MÉTODO PRÁCTICO DE DIMENSIONADO DE SECCIONES POR CRITERIO TÉRMICO

KI

I / s :adecuadaSección

K obtener Tabla;instal. cond.

cable de tipo

I

Btabla(s)

B

??

????

??

?

KI I :admisible Intensidad

K obtener Tabla;instal. cond.

cable de tipoS

tabla(s)z ???

????

??

?

• Caso general

Dado

Dado

IB

S

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DIMENSIONADO SEGÚN OTRAS NORMAS

• UNE 20-460: Instalaciones eléctricas en edificios

Parte 523: Corrientes admisibles

• UNE 20-435: Guía para la elección de cables de Alta Tensión Un ais ? 1000 V

EJEMPLO:

Con IB = 250 A. y cable tripolar de Cu, aislado con XLPE U0/U = 0.6/1 KV. Instalado al aire, Ta = 500 C

A 2703009.0I

A) 300(I mm 120S 277KI 0.9K

Z

tabla2

adB

???

?????

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DIMENSIONADO DE CONDUCTORES POR C.D.T. EXPRESIONES DE LA C.D.T. EN FUNCIÓN DE LA POTENCIA

LÍNEA TRIFÁSICARelaciones entre la intensidad y la potencia

;3

sen;3

cos;cos3 U

QII

UP

IIU

PI ra ?

?????

????

??? ??

?

Expresión de la c.d.t. en función de la potencia

ba IXIRIXIRU ????? ?? sencos

? ?QXPRUL

UUU uu ????????2

21

Ru, Xu resistencia y reactancia por unidad de longitud

Para secciones de conductores ? 120 mm2

SUPL

U???

??2

?

SUPL

UUUn

n ???

?????

2

La expresión de la c.d.t. en % queda:

100??

?nU

U? 1002 ?

???

?nUSPL ?

?

LÍNEA MONOFÁSICA 2002 ??

???nUSPL ??

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LÍNEAS DE SECCIÓN UNIFORME CON MÚLTIPLES CARGAS

jIIIIIITramo ran ???????? 23232343 ......:32????

La intensidad en cada tramo de la línea será:kI?

? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?? ? ? ?? ?..................3

.................3

...........3

43223211

43223211

122011122011

?????????????

?????????????

???????????????

rrrrrru

aaaaaau

rruaau

IIILIIILX

IIILIIILR

ILILXILILRU

La caída de tensión en la LÍNEA TRIFÁSICA será:

Tramo ? :10

jIIIIIII ran ???????? 010101321 ......????

?????

Tramo ? :21

jIIIIII ran ??????? 12121232 ......????

????

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n

kkr

n

kka

U

QI

U

PI

?

??

??

3;

3Utilizando la siguiente expresión:

(aproximando por ), resulta:kU?

nU?

? ? ? ?? ?.........332122111 ?????????????

X

PLLLPLLPLUR

Un

u ? ? ? ?? ?.........332122111 ????????????

R

QLLLQLLQLUX

n

u

n

? ?......303202101 ???????? QLQLQLUX

n

u? ?.......303202101 ???????? PLPLPLUR

n

u

n

18

35


??

???

???

??? ?

?

n

iii

n

PLUS

U1

0?

??

???

???

?

?? ?

?

n

iii

n

PLU

S1

02

100

?

?

??

???

???

??

? ??

n

iii

n

PLU

S1

02

200?

?

Cuando las secciones no son muy grandes, puede despreciarse el sumando correspondiente a la reactancia

o bien:

? c.d.t. porcentual

LÍNEAS MONOFÁSICAS

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DIMENSIONADO DE TUBOS Y CANALES PROTECTORES?Clasificación:

- Metálicos rígidos:Blindados.Blindados con aislamiento interior.Normales (Bergman).

- Metálicos flexibles:Blindados (IP 7-9 UNE 20 324).Normales (IP 3-5 UNE 20 324).

- Aislantes rígidos (PVC):Normales: estancos y no

propagadores de la llama.Blindados.

- Aislantes flexibles:Normales.

?Diámetro tubos:ITC BT 21 TablasS ? o nº conductores ? ? Sección libre tubo ? 3 Sección de conductores

?Dimensionado de bandejas o canales similar a la de los tubos.

? Posibilidad de ampliación ? 25% sección realmente ocupada.

?En redes subterráneas bajo tubo, un tubo para cada circuito.

?Tubos metálicos: todos los conductores de una misma línea deben incluirse en el mismo tubo.

?Agrupación de circuitos en un solo tubo o bandeja cuando se cumplen simultáneamente lassiguientes condiciones:

- Todos los aislamientos son válidos para la máxima tensión de servicio.- Debe existir un aparato general de mando y protección único.- Cada circuito individual está protegido contra sobreintensidades.

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ÍNDICES DE PROTECCIÓN (IPXX)- PRIMERA CIFRA CARACTERÍSTICA -

PROTECCIÓN CONTRA LOS CUERPOS SÓLIDOS.

Cifra Significado para la protección del equipo

0 Sin protección

1 Contra el ingreso de objetos extraños sólidos de Ø ? 50 mm

2 Contra el ingreso de objetos extraños sólidos de Ø ? 12,5 mm



5 Protegido contra el polvo

6 Totalmente protegido contra el polvo

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ÍNDICES DE PROTECCIÓN (IPXX)- SEGUNDA CIFRA CARACTERÍSTICA -

PROTECCIÓN CONTRA LOS LÍQUIDOS.


0 Sin protección

1 Protegido contra las caídas verticales de gotas de agua

2 Protegido contra las caídas de agua con una inclinación máx. 15º

3 Protegido contra el agua en forma de lluvia

4 Protegido contra las proyecciones de agua

5 Protegido contra los chorros de agua

6 Protegido contra los chorros fuertes de agua

7 Inmersión temporal

8 Inmersión continua

20

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ÍNDICES DE PROTECCIÓN (IPXX)- TERCERA CIFRA CARACTERÍSTICA -

PROTECCIÓN CONTRA LOS CHOQUES MECÁNICOS.


0 Sin protección

1 Energía de choque: 0,225 Julios

3 Energía de choque: 0,5 Julios

5 Energía de choque: 2 Julios



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