Dimensionamiento de cablesDimensionamiento de cables

Alumnos: Briones, MarcosZubigaray, Ariel Ángel

Fecha de la presentación: Octubre de 2006

Duración de la presentación: 40 minutos

Materia: Instalaciones Industriales

Universidad Nacional de Mar del PlataFacultad de Ingeniería

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Función de los cables en las instalaciones

Contemplando:

• Efecto Joule Disipación de calor

• Variación de tensión pequeña

• Posibles fallas en la red

• Vida útil de la instalación

• Importancia económica de la inversión

Fuente de energía CargasEnergía

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Características funcionales de cables

Condiciones normales

Fuente de energía CargasEnergía

Condiciones de emergencia

Cable sobrecargado

Cable a alta temperatura

Degradación de características mecánicas

Condiciones ambientales y de agrupamiento de cables

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Cálculo de cables de las instalaciones eléctricas

Sección nominal

La intensidad de corriente que va a circular por el cable debe ser inferior a la máxima admisible para el cable instalado

La caída de tensión producida por cualquier punto de la línea debe ser inferior a la máxima permitida

La intensidad de cortocircuito que junto con el tiempo que dura el mismo, determina la temperatura máxima que soporta el cable

Secciones mínimas El radio mínimo de curvatura

Exigencias generales

Intensidad de corriente máxima admisible

Cálculo de la corriente nominal Corriente nominal

Factores ambientales

• Cables en el aire Temperatura ambiente = 40 ºC

• Cables enterrados Temperatura = 25 ºC Resistividad térmica específica del terreno = 1 K*m / W

Agrupamiento de cables

• Tipos de cable

• Condiciones de instalación

SECCIÓN

Caída máxima de tensión admisible

Tablero principal

Caída de tensión Carga

• Circuitos de uso general, específico, iluminación < 3%

• Circuitos específicos que alimentan motores

• en régimen < 5%

• durante el arranque < 15%

• Caída de tensión en líneas seccionales < 1%

¿Verifica la sección prevista para la corriente máxima admisible?

Solicitaciones térmicas en relación con las sobrecargas y los cortocircuitos

Cortocircuito

Condiciones mecánicas desfavorables de trabajo del cable

Condiciones térmicas desfavorables de trabajo del cable

• Estructura capaz de absorber las cargas dinámicas

• Sección capaz de mantener el calentamiento del conductor dentro de los límites admisibles

• Duración del cortocircuito

• Intensidad de la corriente de cortocircuito

¿Verifica la sección prevista para la corriente máxima admisible?

El radio mínimo de curvatura

Radio mínimo de curvatura

• Cables unipolares 15 D

• Cables multipolares 12 D

Donde D es el diámetro exterior del cable

¿Verifica la sección prevista para la corriente máxima admisible?

Ejemplo – Cálculo y verificación de un conductor

Enunciado

Se debe calcular y verificar un conductor que va desde el tablero de iluminación hasta la Lamp. Nº 1 de una instalación eléctrica correspondiente a una estación de carga de GNC

Caño de hierro (en aire)Tipo de tendido

Corriente nominal 7 * 400 W

0,5 * 220 V= 25,45 AI =

Elección del conductor por corriente admisible I

•Catálogo de CIMET (cables de potencia DUROLITE 1 KV contrafuego)

•Corrección por condiciones de operación

Corriente del tramo Sección del conductor

Cable en aire con carga continua Ningún factor

Elección del conductor por corriente admisible II

•Corrección por condiciones de instalación

Tramo Cond. de instalación Factor de corrección

Tablero Ilum. – Luminarias

(caño en aire)

Conductores unipolares

(tabla Nº 31 catálogo)

0,92

Observación:

En el catálogo no figura cables instalados en caño suponemos que el conductor está sometido a una circulación de aire entorpecida o nula.

“Apoyadas sobre bandeja (circulación de aire entorpecida)” y agregamos un factor de corrección de 0,85 para contemplar esta circunstancia.

Criterio extraído del Manual de las Instalaciones de Distribución de Energía Eléctrica BBC

Elección del conductor por corriente admisible III

•Corrección por condiciones de ambiente

•Temp. Ambiente 20 ºC Ningún factor

•Cable instalado en caño al aire0,87 para contemplar la influencia de la radiación solar

Tabla Nº 17 catálogo

tomamos cable que soporte una Iadm > I nominal del tramo (25,45 A)

Imax = Iadm * π factores de corrección Cable verifica si su Imax > Itramo

tramo Tipo tend. Icalc

Tipo cond Iadm

Fact de corr

temp acum Nº cables Adic Icorregida

T I- P aire 25,45 2*(1*4) 46 0,87 0,95 1 0,85 32,31 Verifica

Verificación del conductor por caída de tensión

0,0058

• Cálculo de la caída de tensión en los diferentes tramos a corriente nominal

Usamos valores de resistencia e inductancia de la Tabla Nº 32 del catálogo

Calculamos caída de tensión en Volt y en porcentaje para nuestro tramo

tramo Long I [a] fdpTipo de

condR [Ω/Km](80ºC)

R [Ω/Km](20ºC)

X [Ω/Km]

R [Ω](80ºC) X [Ω] ∆V ∆V/V

T I – LdeP 55 25,45 0,5 2*(1*4) 4,47 5,53 0,107 0,304 1,144 0,52 Verifica

• Cálculo de la caída de tensión en la lámpara más alejada cuando arranca la ultima unidad de compresión

Cálculo de la corriente de cortocircuito y verificación de los cables

Impedancias aguas arriba

• Impedancias subtransitoria de la red Zred = 0 Ω

• Impedancias subtransitoria del transformador Zt = 0,0128 Ω Rt = 3,84 m Ω Xt = 0,0122 Ω • Impedancias subtransitoria del

cable Tablero General – Tablero Iluminación R = 0,0407 Ω X = 0,00476 Ω

Corriente de cortocircuito vale Ik = 7,8 KA

Corriente equivalente térmica Ikm = 17,45 KA

I adm = 19.65 KA > Ikm VERIFICA LA SECCIÓN DE 4 mm2

I adm = S / (9,1* (t1/2)

Tabla 17 Catálogo CIMET

Catálogo

Tabla 29 catálogo CIMET

Tabla 32 catálogo CIMET

Anexo I - Secciones mínimas admisibles de conductores

Líneas principales: 4,00 mm2

Líneas seccionales: 2,50 mm2

Líneas de circuitos para iluminación de usos generales: 2,50 mm2

Líneas de circuito para tomacorrientes de usos generales: 2,50 mm2

Líneas de circuito para usos especiales: 2,50 mm2

Líneas de circuito para uso específico (excepto MBTF): 2,50 mm2

Líneas de circuito para uso específico (alimentación a MBTF): 1,50 mm2

Alimentaciones a interruptores de efecto: 2,50 mm2

Retornos de los interruptores de efecto: 1,50 mm2

Conductor de protección: 2,50 mm2

Fuente: Reglamentación para la ejecución de instalaciones eléctricas en inmuebles. (AEA). Parte 7 Sección 771. Tabla 771.13.I

Anexo II – Exigencias generales en la determinación de la sección La intensidad de la corriente no deberá ocasionar un

calentamiento sobre el conductor que eleve su temperatura por encima de la especificada para cada tipo de cable

Los requerimientos de esta Sección están destinados a lograr una expectativa de “vida” suficiente de los conductores y los aislamientos sometidos a los efectos térmicos de las corrientes admisibles transmitidas durante periodos prolongados de servicio normal

Esta sección se refiere solamente a cables para tensiones que no excedan los 0,6 / 1 kV.

La intensidad de corriente no deberá provocar caídas de tensión superiores a las indicadas en la diapositiva “Caída máxima de tensión admisible”

Se deberán respetar las secciones mínimas

Ver

Anexo III – Temperatura máxima admisible de los conductores Temperatura máxima admisible de los conductores en servicio

continuo con una carga del 100%

Aislamiento de poli-cloruro de vinilo (PVC) o de material termoplástico = 70 ºC

Aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) o goma etilén - propilénica (EPR) o de material termoestable = 90 ºC

Temperatura máxima admisible de los conductores en condiciones de cortocircuito (para tiempos de hasta 5 segundos)

Aislamiento de poli-cloruro de vinilo (PVC) o de material termoplástico = 160 ºC

Aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) o goma etilén - propilénica (EPR) o de material termoestable = 250 ºC