capitulo5ing-elctrica

7/23/2019 capitulo5ing-elctrica

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_________________________________Capítulo 5______________________________

CAPITULO 5

DEFINICIONES - CONDUCTORES ELÉCTRICOS

5.1 INTRODUCCIÓNInstalación eléctrica es el conjunto de elementos necesarios, incluyendo los accesorios decontrol y protección, para interconectar una o varias fuentes de energía eléctrica con losaparatos receptores tales como lámparas, motores, equipos electrodomésticos, etc.

rácticamente en todos los países del mundo e!isten disposiciones de o"servanciao"ligatoria que reglamentan la construcción de instalaciones eléctricas, ya sea para finesresidenciales, comerciales o industriales. #ic$as disposiciones tienen la finalidad de lograr que estas instalaciones sea eficientes y, so"re todo, más confia"les y seguras. %n la&ep'"lica (e!icana se encuentra en vigor la )orma *ficial (e!icana )*(+-+%#%+/5,

y la cual, de acuerdo con el punto / de su considerando esta"lece que esta norma esaplica"le en los siguientes casos0

a)Propiedades industriales, comerciales, residenciales y de vivienda,institucionales, cualquiera que sea su uso, públicas y privadas, y encualquiera de los niveles de tensiones eléctricas de operación, incluyendo lasutilizadas para el equipo eléctrico conectado por los usuarios. Instalacionesen edifcios utilizados por las empresas suministradoras, tales como edifciosde ofcinas, almacenes, estacionamientos, talleres mecánicos y edifcios parafnes de recreación.

b)Casas móviles, ve!culos de recreo, construcciones "otantes, #erias, circos y

e$posiciones, estacionamientos, talleres de servicio automotor, estaciones deservicio, lu%ares de reunión, teatros, salas y estudios de cinemato%ra#!a,an%ares de aviación, cl!nicas y ospitales, construcciones a%r!colas, marinasy muelles, entre otros.

c) &istemas de emer%encia o reserva propiedad de los usuarios.d)&ubestaciones, l!neas aéreas de ener%!a eléctrica y de comunicaciones e

instalaciones subterráneas.e) Centrales eléctricas para Co%eneración o 'utoabastecimiento.#) Cualesquiera otras instalaciones que ten%an por fnalidad el uso de la ener%!a

eléctrica, e$cepto lo indicado en (..*.

%n el capítulo - de las normas citadas se incluyen las definiciones de términos esencialespara su adecuada aplicación, considerándose conveniente transcri"ir a continuación algunasde las definiciones antes mencionadas0

5.2 DEFINICIONES

ACOMETIDA.- Conductores de acometida que conecta la red del suministrador alalambrado del inmueble a servir.

edmundo gutiérre1 vera d. r.

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ALIMENTADOR.- +odos los conductores de un circuito entre el equipo de acometidao la #uente de un sistema derivado separadamente u otra #uente de alimentacióny el dispositivo fnal de protección contra sobrecorriente del circuito derivado.CANALIZACIÓN.- Canal cerrado de materiales metálicos o no metálicos e!presamentedise2ado para contener alam"res, ca"les o "arras conductoras, con funciones adicionales

como lo permita esta norma.CAPACIDAD DE CORRIENTE.- Corriente que puede conducir un conductor eléctricoe!presada en amperes "ajo operación continua y sin e!ceder su temperatura normal.CARGA.- %s la potencia instalada o demandada en un circuito eléctrico.CARGA CONTINUA.- 3quella cuya corriente eléctrica nominal circule durante tres $oras omás.CIRCUITO DERIVADO.- Conductores de un circuito desde el dispositivo final deso"recorriente que protege a ese circuito $asta la o las salidas finales de utili1ación.CIRCUITO DERIVADO MULTICONDUCTOR.- Circuito derivado que consta de dos o másconductores no puestos a tierra que tienen diferencia de potencial eléctrico entre ellos y, unconductor puesto a tierra que tiene la misma diferencia de potencial eléctrico entre él y cada

conductor no puesto a tierra del circuito y que está conectado al neutro o al conductor puestoa tierra del sistema.CONTROLADOR.- #ispositivo o gripo de dispositivos para go"ernar, de un modopredeterminado, la energía eléctrica suministrada al aparato al cual está conectado.CONDUCTOR AISLADO.- Conductor aislado con un material de composición y espesor aceptado por la )orma *ficial (e!icana.CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA DE PARTES METÁLICAS NO CONDUCTORAS DECORRIENTE ELÉCTRICA.- %s el conductor que se usa para conectar a tierra en el puntorequerido las cu"iertas metálicas de los equipos, las canali1aciones metálicas y otras partesmetálicas que pudieran transportar corrientes indesea"les a través de ellas. e le llamacom'nmente 4tierra física4.CONDUCTOR PUESTO A TIERRA DEL SISTEMA.- %s el conductor de un circuito o sistemaque intencionalmente se conecta a tierra, tal como es el uso del conductor neutro.CONDUCTOR DESNUDO.- ue no tiene cu"ierta ni aislamiento eléctrico de ningunaespecie.CORRIENTE DE INTERRUPCIÓN.- Corriente eléctrica má!ima a la tensión nominal que undispositivo es capa1 de interrumpir "ajo condiciones de prue"a normali1adas. 6osdispositivos dise2ados para interrumpir corriente eléctrica a otros niveles distintos de los defalla, pueden tener su valor de interrupción e!presado en función de otras unidades, como78, 793 o corriente eléctrica a rotor "loqueado del motor.EQUIPO A PRUEBA DE EXPLOSIÓN.- %quipo protegido por una caja, capa1 de resistir unae!plosión de un gas o vapor específico, que puede ocurrir en su interior, de impedir laignición de un gas o vapor que lo rodea causado por c$ispas, e!plosión del gas o vapor delinterior de la cu"ierta y capa1 de funcionar a una temperatura e!terior tal que la atmósferainflama"le que lo rodea no sea incendiada por su causa.INTERRUPTOR AUTOMÁTICO.- #ispositivo dise2ado para a"rir o cerrar un circuito por medios no automáticos y para a"rir el circuito automáticamente cuando se produ1ca unaso"recorriente predeterminada, sin da2arse a si mismo, cuando se aplica correctamentedentro de su valor nominal.MEDIOS DE DESCONEXIÓN.- :n dispositivo o conjunto de dispositivos mediante los cualeslos conductores del circuito se pueden desconectar de la fuente de alimentación.


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PUENTE DE UNIÓN.- Conductor confia"le para proporcionar la conductividad eléctricarequerida entre partes de metal que $ayan de ser conectadas eléctricamente.SOBRECARGA.- ;uncionamiento de un equipo e!cediendo su capacidad nominal, de plenacarga o, de un conductor que e!cede su capacidad de conducción de corriente nominal,cuando tal funcionamiento, al persistir por suficiente tiempo puede causar da2os o

so"recalentamiento peligroso. :na falla tal como un cortocircuito o una falla a tierra, no esuna so"recarga.SOBRECORRIENTE.- Cualquier corriente eléctrica en e!ceso del valor nominal de losequipos o de la capacidad de conducción de corriente de un conductor. 6a so"recorrientepuede ser causada por una so"recarga, un cortocircuito o una falla a tierra.TABLERO.- :n panel o grupo de paneles individuales dise2ados para constituir un sóloconjunto. Incluye "arras, dispositivos automáticos de protección contra so"re corriente ypuede tener o no interruptores para controlar los circuitos de fuer1a, iluminación ocalefacción. %stá dise2ado para instalarse dentro de una caja o ga"inete auto soportado,em"utido o adosado a una pared o ta"ique y, ser accesi"le sólo por el frente.FUSIBLE.- #ispositivo de protección contra so"re corriente con una parte que se fundecuando se calienta con el paso de so"re corriente que circula a través de ella y que, alfundirse, a"re el circuito correspondiente.FUSIBLE DE EXPULSIÓN.- ;usi"le con a"ertura en el cual la e!tinción del arco se efect'amediante la acción de los gases producidos por el arco y el revestimiento de los portafusi"les, ya sea por si solos o con la ayuda de un resorte.FUSIBLE DE POTENCIA.- :n fusi"le con escape, sellado o con escape controlado, en elcual la e!tinción del arco se efect'a por su alargamiento a través de un material sólido,granular o líquido, con o sin la ayuda de un resorte.5.3 ELEMENTOS DE UNA INSTALACIÓN ELÉCTRICAConsiderando que el curso o"jeto de este te!to está enfocado "ásicamente a instalacionesresidenciales, comerciales e industriales en "aja tensión, es facti"le se2alar que loselementos principales que componen una instalación eléctrica de esta naturale1a, son lossiguientes0

a<.+ Conductores "<.+ Canali1aciones c<.+ Conectores para canali1aciones d<.+ 3ccesorios e<.+ #ispositivos de protección

5. CONDUCTORES ELÉCTRICOSor su función principal los conductores eléctricos pueden clasificarse en 0

a<.+ Ca"les de energía "<.+ Ca"les para comunicaciones c<.+ Ca"les para se2ali1ación y control d<.+ 3lam"re magneto

CABLES DE ENERG!A.- =ienen como función primordial la de transportar energía desde lasfuentes de generación $asta los puntos de consumo, donde esta energía puede ser transformada para su utili1ación en lu1, calor, movimiento, etc.


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CABLES PARA COMUNICACIÓN.- u función es la transmisión de se2ales inteligentescomo vo1, audio, video y otros. 6a energía eléctrica en este tipo de ca"les se modula ytransmite para la comunicación de se2ales.

CABLES PARA SE"ALIZACIÓN # CONTROL.- on utili1ados para el control, telecomando

o tele medición de aparatos e instalaciones eléctricas.ALAMBRE MAGNETO.- Cuando se requiere la formación de campos magnéticos para elaprovec$amiento de la energía eléctrica, son utili1ados este tipo de productos.

Circunscri"iéndose a la clasificación de ca"les de energía, se puede mencionar que la mayor parte de estos conductores están $ec$os de co"re o de aluminio que son los materialescomerciales con una mayor conductividad eléctrica. %!isten otros materiales con mejorescaracterísticas de conductividad como la plata y el platino, pero su elevado costo impide suutili1ación en instalaciones eléctricas, salvo aplicaciones muy especiales.

%l aluminio tiene apro!imadamente un >5? de la conductividad del co"re, pero al ser muc$omás liviano que éste, es competitivo al reali1arse los estudios económicos correspondientes.

@eneralmente los conductores se fa"rican de sección circular, que puede ser de materialsólido conociéndose en este caso como alam"re o "ien, formados por varios filamentostorcidos que se identifican con el nom"re genérico de ca"les, siendo este conductor muc$omás fle!i"le que el alam"re de la misma sección.

6os conductores se identifican por un n'mero que corresponde a su sección o cali"re y quese "asa en el sistema americano de designación 38@ A3merican 8ire @auge<. %n estesistema los n'meros son regresivos y, el n'mero mayor que es el B, representa el conductor de menor diámetro. %n la medida en que se reduce el n'mero a partir del B, aumenta lasección transversal del conductor $asta llegar al n'mero - y, después de éste, se encuentranlos cali"res -D Aun cero<, /D Ados ceros<, BD Atres ceros< y ED Acuatro ceros< que es elconductor más grueso en la designación 38@. 6a escala e!istente entre dos cali"resconsecutivos se formó fijando los dos diámetros de los cali"res B y ED y esta"leciendo unaley de progresión geométrica para los diámetros intermedios. 6os diámetros seleccionadosson de .E pulgadas para el conductor ED y de .5 pulgadas para el n'mero B y, larelación e!istente es0 _____ BFD .E G -.-//F 9 .5

%s decir, la relación entre dos diámetros consecutivos en la escala, es constante e igual a-.-//F %!isten conductores con una sección mayor a la del ED 38@ y, en este caso, se designanen función a su área en pulgadas cuadradas, para lo cual se utili1a una unidad denominadaCI&C:63& (I6.

Circular mil es la sección de un círculo que tiene un diámetro de un milésimo de pulgada.


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- C( G Π H d/ G B.-E H ./5E/ G 5. H -+E mm/ E E

- mm/ G -E G -,F>E C( ≈ / C( 5.

ara facilidad de consulta, al final de este li"ro se incluyen una serie de diferentes ta"las,apareciendo en la ta"la )o. 5 las dimensiones de los conductores eléctricos desnudos.

6os conductores de "aja tensión tienen aislamiento de $ule o de plástico, siendo el primeropoco usual en la actualidad. uede se2alarse que las propiedades de cada productodependen de las características de su aislamiento. e puede clasificar a los conductores de"aja tensión de acuerdo a su tipo de aislamiento en dos grandes grupos principales0

-.+ Con aislamiento de policloruro de vinilo Atermoplásticos<. /.+ Con aislamiento de polietileno o elastómero Apolímeros<.

6os conductores aislados con 9C se su"dividen a su ve1 de acuerdo con la temperaturamá!ima de operación de su aislamiento. 6os productos más comunes agrupados en estasu"división son los siguientes0

ara C 0 =ipos =8 y =8# Aduple!< ara >5 y F C0 =ipos =J8, =J8) y =JJ)

Ca"e se2alar que en la actualidad e!isten aislamientos de termoplásticos mejorados quesoportan mayores temperaturas y, así se tiene por ejemplo el producto conocido como

9inicon que es un conductor con aislamiento del tipo =J8 pero que soporta temperaturas deoperación $asta de -5 C, elevándose por ende su ampacidad.

3l $a"lar de la temperatura má!ima de operación de un conductor de"e aclararse que éstosno se da2an inmediatamente si se re"asa su temperatura de dise2o, pero si se reducenota"lemente su vida 'til. or ello, es muy importante que los conductores sólo transportencomo má!imo, la corriente para la cual fueron dise2ados.

5.5 DESCRIPCIÓN DE ALGUNOS PRODUCTOS5.5.1 ALAMBRES # CABLES TIPO T$.- on conductores generalmente de co"reelectrolítico AFF.F? de pure1a<, con aislamiento de policloruro de vinilo, desli1ante y

resistente a la propagación de incendios. u tensión má!ima de operación es de volts ysu temperatura má!ima de operación es de C.

%l aislamiento tiene propiedades desli1antes y se instala con facilidad, no siendo necesariousar grasas o talcos, evitándose la degradación del aislamiento que provocan estosproductos.


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36IC3CI*)%0 #e uso general para instalaciones ocultas o "ajo tec$o en ductos yc$arolas. ara am"ientes secos o $'medos. )o de"en utili1arse en lugares donde estén encontacto con aceites o productos químicos, ni directamente enterrados.

5.5.2.- ALAMBRES # CABLES TIPO T%$.- on conductores generalmente de co"re

electrolítico, con aislamiento de policloruro de vinilo especial, resistente al calor, $umedad,aceites y algunos productos químicos. %s desli1ante y resistente a la propagación deincendios. u tensión má!ima de operación es de 9 y las temperaturas má!imas deoperación en el conductor son de >5 C en am"ientes secos y $'medos y C en contactocon aceites. =iene una mayor resistencia a las so"recargas que los tipos = y =8. usaplicaciones son "ásicamente las mismas que las se2aladas en el párrafo anterior.

5.5.3.- ALAMBRES # CABLES TIPO T%$N # T%%N.- on conductores generalmente deco"re electrolítico, con aislamiento de policloruro de vinilo especial y cu"ierta e!terior denylon. %sta cu"ierta e!terior otorga al producto las siguientes características0 resistencia a la$umedad, a los aceites, gasolina, solventes ligeros, grasas y productos químicos. =iene unaalta resistencia a la a"rasión y a los a"usos mecánicos. u coeficiente de fricción es "ajo yse instala fácilmente. u resistencia a las so"recargas es mayor a la de los productosanteriores. u espesor de aislamiento es /? apro!imadamente menor que los conductorestipo =8 y =J8. u tensión má!ima de operación es de 9 y sus temperaturas má!imasde operación en el conductor son0

3m"iente seco0 >5 C el =J8) y F C el =JJ) 3m"iente $'medo0 >5 C el =J8) %n aceite0 C el =J8)

APLICACIONES& %n lugares donde se requiere mayor seguridad y mejor comportamientoeléctrico como $ospitales, $oteles, cines, teatros, multifamiliares, "odegas, edificios p'"licosy donde se tra"aja con gasolina y solventes como refinerías, fá"ricas de productos químicosetc.

PRODUCTOS CON AISLAMIENTO ELASTOMERICO

5.5. CABLES TIPO X%$' X%%N' R%$ ( R%%.- Conductor de co"re electrolítico suave, conaislamiento de polietileno de cadena cru1ada. u tensión má!ima de operación es 9 ysus temperaturas má!imas de operación en el conductor son0

3m"iente seco0 >5 C el KJ8 y el &J8 y F C el KJJ y el &JJ 3m"iente $'medo0 >5 C el KJ8 y el &J8

us ventajas principales son0 alta resistencia a las so"recargas, a la $umedad y a la granmayoría de aceites y agentes químicos. uede instalarse en lugares donde se presentengrandes diferencias de temperaturas y directamente enterrado. %s muy resistente a lapropagación de incendios.

36IC3CI*)%0 or sus características es muy recomenda"le para instalacionesindustriales y edificios comerciales. uede ser instalado al aire li"re, en conduits, c$arolas eincluso directamente enterrado. e utili1a normalmente en redes su"terráneas.


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5.5.5 CONDUCTOR CON AISLAMIENTO DE POLIETILENO INTEMPERIE.- %s unconductor de co"re electrolítico forrado con polietileno de alta densidad, resistente a laintemperie y a la acción corrosiva de $umos, ácidos y álcalis. e utili1a generalmente enredes de distri"ución aéreas a la intemperie y cuando se desea proteger a instalaciones

tam"ién de tipo intemperie, para evitar contactos accidentales de personas u o"jetos.:n conductor con aislamiento de este tipo es el comercialmente conocido con el nom"re de)%:=&3)%6. %stos conductores pueden ser de co"re o de aluminio. u voltaje má!imo deoperación es de 9 y su temperatura má!ima tam"ién de operación es de >5 C. eutili1a en redes de distri"ución y principalmente para las acometidas de los usuarios. 6leva elneutro desnudo y una, dos o tres fases aisladas, en forma tren1ada. e conoce en estoscasos como - L -M / L - y B L -. %n co"re, el - L - se o"tiene en cali"res -, N y E. %l / L -se o"tiene en cali"res N, y E y, el B L - en cali"res N, E, -D y BD. %n aluminio, el - L - seo"tiene en cali"res N, y EM el / L - en , E, / y -D y, el B L - en , E, /, -D, /D y BD.

3 continuación se proporciona una ta"la donde se descri"en someramente conductores conotros diferentes tipos de aislamientos y que con menor o mayor frecuencia son empleados eninstalaciones eléctricas de "aja tensión0

DIFERENTES TIPOS DE AISLAMIENTOS PARA CONDUCTORES ELÉCTRICOSTIPO TEMP.MAX

) CMATERIAL AISLANTE CUBIERTA

EXTERIORUTILIZACIÓN

&J8 >5 olímero sintético o de cadenacru1ada

)o metálica 6ugares secos o$'medos

&JJ F olímero sintético o de cadenacru1ada

)o metálica 6ugares secos o$'medos

(=8 F =ermoplástico resistente al calor,

$umedad, flama y a los aceites

)inguna o de

nylon

3lam"rado máqs.

$erramientas=3 F 9C y as"esto )o metálica =a"leros eléct.== F =ermoplástico resistente al calor )inguna =a"leros eléct.

=O F 9C retardador de flama #e fi"ra =a"leros eléct.I F olímero sintético AK6< )inguna =a"leros eléct.3 F Jule silicón ;i"ra de vidrio 3plic. especiales 3 / 3s"esto )inguna 3plic. especiales 3I -/5 3s"esto impregnado )inguna 3plic. especiales 33 / 3s"esto ;i"ra de vidrio 3plic. especiales 396 -- 3s"esto y cam"ray lomo 6ocales $'medos 393 -- 3s"esto y cam"ray ;i"ra de vidrio 6ocales secos

I6C N5 apel impregnado lomo 3cometidassu"terráneas

(I /5 *!ido de magnesio Co"re 3plic. especiales;% F %tileno propileno fluorado )inguna 6ugares secos

;%O / %tileno propileno fluorado ;i"ra de vidrio 3plic. especiales

5.* SELECCIÓN DE CONDUCTORES PARA INSTALACIONES ELÉCTRICASOásicamente de"en considerarse tres factores para seleccionar el tipo de conductores autili1ar en una instalación eléctrica. #ic$os factores son 0


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-.+ =ipo de aislamiento. /.+ Capacidad de conducción de corriente o ampacidad. B.+ Caída de tensión.

5.*.1 SELECCIÓN DE CONDUCTORES POR TIPO DE AISLAMIENTOComo se se2aló "revemente en párrafos anteriores, cada tipo de aislamiento tienepropiedades específicas y para seleccionarlo de"en considerarse los agentes que puedenafectarlos durante su instalación y operación. %stos pueden ser mecánicos como la presiónen el manejo, almacenamiento y desempaque, lo cual puede provocar deformación delaislamiento y aparición de fisuras que puedan dar origen a fallas eléctricas. 3"rasión quepuede presentarse al introducir los conductores a las canali1aciones cuando éstas tienenre"a"as o re"ordes cortantes y, elongación que se presenta cuando se introduce en un ductoun n'mero mayor de conductores que los permitidos o cuando la canali1ación tiene cam"iosde dirección muy "ruscos y frecuentes. Como se o"serva, los agentes mecánicos quepueden afectar un conductor se presentan "ásicamente en el manejo e instalación de losmismos. :n adecuado control de estas actividades elimina estos pro"lemas.

6os agentes más importantes que de"en considerarse al seleccionar un aislamiento son losquímicos y los eléctricos. %ntre los primeros destacan los $idrocar"uros, los ácidos, álcalis yel agua o $umedad. %n el análisis de los diferentes tipos de aislamientos se se2aló la mayor o menor resistencia de cada uno de ellos a estos agentes. 3sí mismo, se indicó que tipo deaislamientos tienen mayor resistencia a las so"recargas eléctricas y a los impulsos por cortocircuitos. %n general, el aislamiento de los conductores es muc$o mayor que lastensiones a que se ven sometidos y generalmente las fallas se presentan por so"recargassostenidas de"ido a deficiencias de las protecciones y que provocan temperaturas elevadasque degradan rápidamente el aislamiento. #e lo anterior, se deriva la vital importancia quereviste el seleccionar el tipo de aislamiento adecuado a las condiciones en que va a operar un conductor y, a tener el má!imo cuidado en la instalación de los mismos.

5.*.2 SELECCIÓN DE CONDUCTORES POR AMPACIDADara determinar la corriente que puede circular por un conductor de acuerdo con su cali"re,es necesario aplicar una serie de fórmulas entre las que podemos mencionar las relativas apérdidas de potencia eléctrica, de resistencia eléctrica, de variaciones de temperatura, etc.,mismas que de"en ser complementadas con prue"as de la"oratorio. Como resultado detodos los pasos anteriores, se $an ela"orado ta"las que indican la ampacidad de losdiferentes tipos de conductores de acuerdo con su cali"re. 3l final de este te!to aparecen enlas ta"las )os. y >, la ampacidad de varios de los diferentes tipos de conductores quee!isten en el mercado.

N+MERO DE CONDUCTORES EN UN TUBO CONDUIT.- 6os conductores eléctricos estánlimitados en su ampacidad por el calentamiento, so"re todo cuando se alojan en tu"erías oductos, por las limitaciones que e!isten para la disipación del calor generado por el paso dela corriente. or este motivo, el n'mero de conductores dentro de un tu"o conduit de"elimitarse para facilitar su instalación y tam"ién para permitir la circulación de aire que disipeel calor generado por el paso de la corriente eléctrica a lo largo de los conductores. %stascondiciones se logran esta"leciendo una relación adecuada de la sección del tu"o y las de


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los conductores. 6lamando factor de relleno a la relación que e!iste entre el área total de losconductores y el área interior del tu"o, los valores esta"lecidos por las )ormas *ficiales(e!icanas -+%#%+/5 para dic$os factores de relleno son los siguientes0

;r G Prea total de los conductores H -

Prea interior del tu"o ;r G 5B ? para un sólo conductor dentro del tu"o ;r G B- ? para dos conductores dentro del tu"o ;r G E ? para tres o más conductores dentro del tu"o

3l final de esta o"ra y como ta"las )os. N y F, aparecen el n'mero de conductores con losaislamientos más usuales, que pueden ser alojados en un tu"o conduit.%n la ta"la )o. - se indica la forma de determinar la sección que de"e tener un ducto de$ierro galvani1ado para alojar un n'mero dado de conductores eléctricos.

E,EMPLOS DE SELECCIÓN DE CONDUCTORES POR TIPO DE AISLAMIENTO # PORAMPACIDAD #' DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO DE LA TUBER!A CONDUIT OSECCIÓN DE UN DUCTO DE FIERRO GALVANIZADO EN SU CASO.-.+ :na línea monofásica, dos $ilos, operando en un am"iente $'medo sin contaminación deninguna especie y en una temperatura am"iente de E C, de"e conducir / amperes.#eterminar el tipo de aislamiento, cali"re del conductor y diámetro de la tu"ería conduit paraalojar los dos $ilos.

#ado que e!iste $umedad pero no $ay contaminación, un aislamiento tipo =8 es adecuado.

Considerando que la temperatura am"iente es de E C, de"e aplicarse el factor decorrección por temperatura que como se o"serva en la ta"la )o. es de .N/ para losconductores tipo =8.

6a corriente que servirá de "ase para seleccionar el conductor será entonces de0

Idise2o G Ireal G / G /EE amperes ;t .N/

%n la misma ta"la )o. o"servamos que el conductor =8 alojado en tu"ería que puedeconducir la corriente determinada de"e ser de un cali"re de B5 7C(.

%n la ta"la )o. N se detecta que se requiere un tu"o conduit de Bmm A/.5plg< de diámetropara poder alojar estos conductores.

/.+ #os circuitos trifásicos, estrella Atres fases y neutro< alimentan cada uno una carga de /78, // 9, ;. . G .F de una industria farmacéutica donde e!iste contaminación por productos químicos y $umedad. i la temperatura am"iente es de E C, seleccionar el tipode aislamiento, cali"re del conductor y diámetro de la tu"ería conduit.

or la presencia de $umedad y contaminación por productos químicos, uno de losaislamientos recomendados es el =J8).


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%n la ta"la )o. se o"serva que el factor de corrección por temperatura para este tipo deconductor es de .NN.

#ado que se tendrán conductores activos alojados en el mismo tu"o, procede tam"ién

aplicar un factor de corrección por relleno o agrupamiento el que, de acuerdo con las notasde la misma ta"la )o. es de .N.

6a corriente real es0Ireal G /, ___ G 5N.B amperes

-.>B/ H // H .F

6a corriente de dise2o es0 Idise2o G 5N.B G N/.NE amperes .NN H .N

%n la ta"la )o. se o"tiene que el cali"re del conductor =J8) para conducir N/.NE amperesde"e ser )o. E 38@.

%n la ta"la )o. F se encuentra que el diámetro de la tu"ería conduit para alojar N conductores=J8) )o. E 38@ será de BNmm.

B.+ eleccionar cali"re y tipo de conductor para alimentar un circuito trifásico que de"etransmitir EE amperes por fase en un am"iente sin contaminación y con una temperaturaam"iente de B C.or la temperatura y por tener sólo tres conductores alojados en el tu"o, no procede aplicar ning'n factor de corrección. #ado que no e!iste contaminación un aislamiento =8 esadecuado y, en la ta"la )o. se o"serva que se requiere conductores cali"re - (C(para conducir la corriente demandada.

%n la ta"la )o N se determina que el diámetro de la tu"ería para alojar tres conductores de- (C(, de"e ser de -/mm de diámetro.

#ada la dificultad de conseguir y manejar cali"res tan gruesos, puede resolverse tam"iéneste pro"lema instalando dos o más conductores por fase que pueden ir alojados en uno sóloo en varios tu"os.

Considerando dos conductores por fase alojados en un mismo tu"o, se tendría que aplicar unfactor de corrección por relleno y, la corriente "ase para seleccionar el conductor sería0

Idise2o G // G />5 amperes .N

%n la ta"la )o. se o"serva que el cali"re del conductor de"erá ser de E (C( y, en lata"la )o. N se determina que para alojar conductores =8 de este cali"re se requiere unatu"ería con diámetro de -/mm.


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i instalamos los conductores en dos tu"os Atres por tu"o<, no se requiere aplicar factor decorrección por relleno y, por lo tanto, utili1aríamos conductores =8 cali"re B (C( queirían alojados en dos tu"os de Bmm de diámetro cada uno.

E.+ %ncontrar las dimensiones del ducto para alojar / conductores ED 38@ y -

conductores BD 38@ con aislamiento =J8) y, las dimensiones del ducto para alojar -5conductores tipo =8 cali"re -D 38@.

%n la ta"la )o. - se encuentran las secciones transversales de cada conductor y con estosdatos, se procede a encontrar la sección total de los conductores que se alojarán en el ducto.

ara el primer caso se tendrá0

/ conductores =J8), ED H /--./ mm/ G E,//E mm/- conductores =J8), BD H ->.> mm/ G -,>> mm/

%CCIQ) =*=360 5,FF- mm/

#e acuerdo con este dato y los contenidos en la ta"la )o. -, se requiere un ducto de / K/ cm. para alojar estos conductores.

egundo caso0-5 conductores =8, -D H -EB.FF mm/ G /,- mm/

e requiere un ducto de -5 K -5 cm.

Cuando en una tu"ería se alojan conductores de diferente cali"re, no es posi"le encontrar eldiámetro de la tu"ería utili1ando las ta"las N ó F seg'n sea el aislamiento y, en este caso, sede"erán utili1ar las secciones de los conductores aislados que aparecen en la ta"la -, paradeterminar con esta información el área ocupada por los conductores, calcular la sección dela tu"ería aplicando el factor de relleno correspondientes y con este valor, encontrar eldiámetro requerido de la tu"ería. ara mayor comprensión de lo anterior se resuelve acontinuación un ejemplo alusivo.

5. %n un am"iente contaminado, con temperatura am"iente de BR C un circuito trifásico detres $ilos alimentará una carga de /5 793, // 9 y, otro circuito trifásico, tam"ién de tres$ilos, alimentará una carga de B5 793, // 9. #eterminar aislamiento, cali"re de losconductores y diámetro de la tu"ería que alojará los dos circuitos trifásicos.

Ireal - G /5, G 5. amperes -.>B/ H //

Ireal / G B5, G F-.F amperes -.>B/ H //

3plicando los factores de agrupamiento a las dos corrientes antes calculadas se tendrá0

Idise2o - G 5. G N/.- amperes


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.N

Idise2o / G F-.F G --E.F amperes .N

:tili1ando aislamiento =J8), en la ta"la encontramos que el cali"re de los conductoresdel circuito trifásico - de"e ser E 38@ y, el cali"re de los conductores del circuito / de"eráser / 38@. eg'n la ta"la - el área ocupada por los conductores será0

B conductores =J8) )o. E H 55.-5 mm/ G -5.E5 mm/B conductores =J8) no. / H >>. mm/ G /B-. mm/

Prea total de conductores G BF.E5 mm/

ección de la tu"ería G Prea de conductores G BF.E5 G FF-.-B mm/ ;actor de relleno .E

Como la sección de un círculo es0 S H d/ el diámetro de la tu"ería será0 E

_________ d G D E H FF-.-B G B5.5/mm T BNmm

U B.-E-

5.*.3 SELECCIÓN DE CONDUCTORES POR CA!DA DE VOLTA,E POR RESISTENCIA:na instalación eléctrica de"e dise2arse para que la caída de voltaje en el conductor noe!ceda los valores esta"lecidos en la )ormas *ficiales (e!icanas - y las que esta"lecenuna caída má!ima del 5? en el conjunto alimentador + circuito derivado. ara ello, esnecesario calcular las caídas de voltaje y, ajustándose a los valores má!imos permitidos,

seleccionar el cali"re del conductor. %n las fórmulas que se usarán para calcular las caídasde voltaje se empleará la siguiente nomenclatura0

8 G otencia en Vatts I G Corriente en amperes por fase %f G 9oltaje entre fases %n G 9oltaje al neutrocos ϕ G ;actor de potencia & G &esistencia de un conductor en W ρ G &esistividad del conductor Apara el co"re G -D5 W mDmm/<

6 G 6ongitud del conductor en m G ección del conductor en mm/ ef G Caída de voltaje entre fases en volts e G Caída de voltaje de fase a neutro en volts e? G Caída de voltaje en por ciento

e? G e H - G ef H - A-< %n %f


102



_________________________________Capítulo 5______________________________

SISTEMA MONOFÁSICO' DOS %ILOS

F/0 5.1 D0 4 / 6674 889:6;8' 86 <=86.

6a potencia que consume la carga es0

8 G %n H I H cos ϕ #e donde0

I G 8___%n H cos ϕ

6a caída de voltaje por resistencia es0 e G / H & H I

6a resistencia del conductor es0 & G ρ 6 G 6 #e donde0 5

e G / H 6 H I G 6 H I 5 /5

ustituyendo en la ecuación A-<0

e? G 6 H I H - G E H 6 H I /5 %n %n H

SISTEMA MONOFÁSICO TRES %ILOS


103



_________________________________Capítulo 5______________________________

F/0 5.2 D0 4 / 6674 889:6;8' 7046 <=86

6a potencia que consume la carga es0

8 G / H %n H I H cos ϕ #e donde0

I G 8_____/ H %n H cos ϕ

6a caída de voltaje por resistencia es0

e G & H I G ρ 6 H I G 6 H I 5

ustituyendo en la ecuación A-<0

e? G 6 H I H - G / H 6 H I 5 %n %n H

SISTEMA TRIFÁSICO' TRES %ILOS >DELTA?

F/0 5.3 D0 4 / 6674 709:6;8' 7046 <=86 >4=7?.6a potencia que consume la carga es0 _ 8 G √B %f H I H cos ϕ #e donde0

I G 8______√B H %f H cos ϕ

6a caída de voltaje entre fases es 0 _ _ ef G √B & H I G √ B H 6 H I 5 _ _


104



_________________________________Capítulo 5______________________________

e? G √ B H 6 H I H - G / H √ B H 6 H I 5 %f %f H

SISTEMA TRIFÁSICO' %ILOS >ESTRELLA?

F/0 5. D0 4 / 6674 709:6;8' <=86 >46704==?.6a potencia que consume la carga es 0 _ 8 G √B %f H I H cos ϕ G B %n H I H cos ϕ #e donde0

I G 8 G 8____√B %f H cos ϕ B %n H cos ϕ

6a caída de voltaje entre fases es0 _ _ ef G √B & H I G √ B 6 H I 5

_ _ e? G √ B 6 H I H - G / √ B 6 H I 5 %f %f H

6a caída de tensión al neutro es0

en G & H I G 6 H I 5

e? G e H - G / 6 H I %n %n H

E,EMPLO.- #eterminar el tipo de aislamiento, cali"re del conductor y diámetro de la tu"eríaconduit que se requiere para alimentar un circuito monofásico, / $ilos, de E m de longitud,que demanda una corriente de B amperes a un voltaje de -/> 9. 6a temperatura am"iente


105



_________________________________Capítulo 5______________________________

es de B C, el am"iente es $'medo y sin contaminación. 6a má!ima caída de voltajepermisi"le es de B?.

#e acuerdo con la temperatura y las características del am"iente, un aislamiento =8 esrecomenda"le.

Con "ase en la ta"la )o. , conductores =8 )o. - 38@ son suficientes para conducir lacorriente demandada.

e calculará a$ora la caída de voltaje que se tendrá en este circuito de acuerdo con suscaracterísticas0

e? G E H 6 H I G E H E H B G >.-F? %n H -/> H 5./

Como la caída de voltaje es muy superior a la má!ima permisi"le, se despejará de laecuación anterior para determinar el cali"re del conductor requerido.

G E H 6 H I G E H E H B G -/. mm/ %n H e? -/> H B

Consultando la ta"la )o. 5, se o"serva que se requieren conductores cali"re )o. 38@ paraajustarse a las especificaciones del pro"lema.

#e acuerdo con la ta"la )o. N, para alojar dos conductores =8 )o. , se necesita un tu"oconduit de -Fmm de diámetro.

E,EMPLO.- %n un am"iente $'medo, contaminado con solventes, con temperatura de E C, se encuentran alojados en un tu"o conduit dos circuitos trifásicos, tres $ilos, quealimentan cada uno de ellos a una carga de - 78, // 9 y factor de potencia de .F.#eterminar el tipo de aislamiento y cali"re del conductor para que la caída de voltaje sea delB? como má!imo. 6a longitud del circuito es de B5m.

I G 8 G - G /F.-F 3 √ B %f H cos ϕ -.>B H // H .F=omando en cuenta los factores de corrección por temperatura y por agrupamiento paraconductores =J8) se tiene0

Idise2o G /F.-F G E-.5 amperes .NN H .N

eg'n la ta"la )o. , para esta corriente se requieren conductores =J8) )o. N 38@ cuyasección es de N.B> mm/.

6a caída de tensión será0


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_________________________________Capítulo 5______________________________

_e? G / √ B 6 H I G / H -.>B H B5 H /F.-F G -.F/?

%f H // H N.B>

#e acuerdo con el resultado, el conductor seleccionado satisface las condiciones estipuladas

de caída de tensión.

5.*. SELECCIÓN DE CONDUCTORES POR CA!DA DE TENSIÓN POR RESISTENCIA #POR REACTANCIA6a reactancia en circuitos de corriente alterna depende del tama2o de los conductores, de suseparación, de su posición entre sí, de la frecuencia y de la presencia de materialesmagnéticos. %l efecto de la reactancia en la caída de voltaje en líneas con altas corrientes estan importante como el efecto de la resistencia ó$mica.

6lamando0 %n G 9oltaje inicial al neutro.

%nX G 9oltaje final al neutro. I G Corriente de la línea en amperes. & G &esistencia de un conductor en W. K G &eactancia en W al neutro.

cos ϕ G ;actor de potencia.

F/0 5.5 D0 4=@;70;8 ( 9680= 4 / ;0;/78 046678 /;78.#e la figura 5.5 se tiene0 ____________________________

%n G √ A%nXcos ϕ L &I</ L A%nXsen ϕ L KI</

____________________________

%nX G √ A%n cos ϕ + &I</ L A%n sen ϕ + KI</

6a caída de tensión en volts es0 __________ _______

e G √A& I</ L AK I</ G I √ &/ L K/ G I Y

e? G - e %n


107



_________________________________Capítulo 5______________________________

3l final de esta o"ra y en la ta"la )o. --, se proporcionan las resistencias y reactancias deconductores de diferentes cali"res.

%n dic$a ta"la, se o"serva en las columnas B y E que se incluyen factores de corrección paraencontrar la resistencia real de un conductor cuando transmite corriente alterna de $ert1 y

no corriente directa. #ic$os factores de corrección se originan por el efecto de periferia oefecto piel AsZin effect< que modifica la resistencia del conductor. %ste efecto que no tieneimportancia en conductores peque2os, tiende a aumentar la resistencia ó$mica aparente y sede"e a que las fuer1as electromotrices inducidas por una corriente alterna, son mayores enel centro que en la periferia del conductor y tienden a producir una corriente central que seopone al paso de la corriente principal. 6os factores de corrección de la ta"la mencionada,ajustan la resistencia del conductor considerando el citado efecto piel.

E,EMPLO.- :n alimentador trifásico, tipo =8 de - m de longitud, de"e proporcionar servicio a una carga de > 78, // 9 entre fases, frecuencia de $ert1 y un factor depotencia atrasado de .N6os conductores irán en tu"o conduit de acero galvani1ado. Calcular el cali"re de losconductores si se desea que la caída de voltaje no e!ceda del /?. #eterminar tam"ién eldiámetro de la tu"ería conduit.

-.+ Calcular la caída considerando 'nicamente la resistencia. /.+ Calcular la caída considerando la resistencia y la reactancia.

Caso -.+

I G 8 G > G /5 amperes √B %f H cos ϕ -.>B H // H .N

ara un servicio trifásico0 _ e? G / √ B 6 H I #e donde0 %f H

_

G / √ B 6 H I G / H -.>B H - H /5 G -F>mm/

%f H e? // H /

#e la ta"la )o. 5 se o"tiene que el conductor requerido es E (C( cuya ampacidad en eltipo =8 es de /N amperes. %l diámetro del tu"o conduit será de > mm.

Caso /.+

6a caída de tensión en volts y en por ciento es0 ___________

e G √ A&HI</ L AKHI</

e? G e H - Como %n G %f


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_________________________________Capítulo 5______________________________

%n √B

_ e? G √ B H e H - %f

ara conductor de E (C(M 6 G - m G B/N pies y tu"o de acero galvani1ado, se tiene0

& G .B H B/N H -.- G .-- o$ms -

K G ./F H B/N H -./5 G .-/ o$ms - _________________________

e G √A.-- H /5</ L A.-/ H /5</ G E.> volts

e? G -.>B H E.> H - G B./? //

Como se o"serva, el conductor de E (C( no da la caída de tensión especificada en elpro"lema y la que, como má!imo, de"e ser del /?.

e procederá a$ora a determinar la resistencia que de"e tener un conductor para dar lacaída de tensión solicitada en el pro"lema. e sa"e que0

_____________

e G √A& H I</ L AK H I</ #e donde0

e/ G A& H I</ L AK H I</ * sea0

A& H I</ G e/ + AK H I</ #e donde0 _________

& G √ e/ + AK H I</ A/< I

ara el caso que se está anali1ando0

e G e? H %f G / H // G /.5E 9 √B H - -.>B H -

ustituyendo valores en la ecuación A/<0 __________________ ______

& G √ /.5E / + A.-/ H /5</ G √ .E5 + F /5 /5


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_________________________________Capítulo 5______________________________

3l ser el resultado negativo, indica que se tiene una resistencia imaginaria. Como lareactancia 4K4 es prácticamente constante en los diferentes cali"res de conductores,seleccionar un cali"re mayor no modificaría su"stancialmente el resultado anterior. %s decir,en estas condiciones, es imposi"le o"tener la regulación deseada. %n vista de lo anterior se

desprende que la 'nica forma de ajustarse al /? de caída de voltaje, será reduciendo elvalor de la corriente. i se instalan por ejemplo dos conductores en paralelo por fase setendrá0

I G /5 G -/5 amperes por conductor /

ustituyendo en la ecuación A/<0 __________________

& G √ /.5E / + A.-/ H -/5</ G .- W -/5

%sta resistencia corresponde al tramo de conductor de - m de longitud que se $a estadoanali1ando. ara encontrar en la ta"la -- el cali"re del citado conductor, se de"e referir estaresistencia a - pies. e tendrá entonces0

&- G .- H - G .ENN WB/N

3poyándose en la información contenida en la ta"la -- se concluye que se requiere conectar dos conductores de B (C( en paralelo, por fase para tener una caída de voltaje má!imadel /?.

Compro"ación0

& G .EN H B/N H -.> G .-E W -

K G ./F H B/N H -./5 G .-/ W - _________________________

e G √A.-E H -/5</ L A.-/ H -/5</ G /.B 9

e? G /.B H - G -.N-? -/>

&epitiendo los cálculos anteriores para dos conductores cali"re /5 (C( por fase,encontraremos que la caída de tensión es del /.5? por lo que, es facti"le utili1ar estecali"re de conductor, dada la peque2a diferencia que e!iste al /? de caída má!imapermisi"le.

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capitulo5ing-elctrica

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