unidad iii - estudio de carga
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INSTALACIONES ELECTRICAS
RESIDENCIALES Y COMERCIALES
PNF Ingenieria Electrica
IUT Agroindustrial
San Cristobal
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CLCULO DE CONDUCTORES
El buen diseo y clculo de los conductores en una instalacin
elctrica, va a influir directamente en la seguridad y eficiencia
del sistema as como en su economa.
Los criterios para el clculo de conductores son:
En primer lugar, determinar la corriente que va a circular por el
circuito en las condiciones nominales.
Luego se debe verificar que este conductor cumpla con los limites
de cada de tensin establecidos para el circuito en particular.
En instalaciones tipo industrial o de gran consumo, se hace
necesario determinar la capacidad del conductor para soportar la
corriente de cortocircuito.
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CLCULO POR AMPACIDAD
La ampacidad se refiere a la capacidad de corriente del conductor.
En este clculo se determina la corriente ocasionada por la carga
conectada al circuito (Ic), disendose el conductor para que
soporte esta carga mas un 25% a fin de que no se exceda del 80%
de su capacidad nominal (Norma 220-2A del Cdigo Elctrico
Nacional).
Con este objeto, se disea el conductor para que soporte una
corriente de diseo (Id) igual al 125% de la corriente del circuito
(Ic), o sea
Id = 1.25*Ic.
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CLCULO POR AMPACIDAD El clculo de la corriente a plena carga del circuito (Ic) depende De las caractersticas de la instalacin y puede ser:
a) Para circuitos monofsicos de 2 hilos:
b) Para circuitos monofsicos de 3 hilos:
c) Para circuitos bifsicos (sin neutro):
d) Para sistemas trifsicos:
=()
Siendo: Vf = Voltaje de fase a neutro VL = Voltaje entre fases P(w) = Potencia del circuito en vatios Cos = Factor de potencia del circuito
En caso de circuitos con motores, la potencia activa de estos se calcula de la siguiente manera: P(w) = (HP*745)/
Siendo: HP la potencia mecnica que entrega el motor = Eficiencia del motor
Luego de determinado el conductor por ampacidad se procede a verificar que este cumpla por cada de tensin.
=()
2
=()
=()
3
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CLCULO POR CAIDA DE TENSIN Debido a la resistencia por unidad de longitud que presentan los
conductores, se produce una cada de voltaje en stos, que aumenta
proporcionalmente con la corriente y con la resistencia del conductor
(longitud). Segn una de las leyes elementales de fsica, se sabe que
R = *L S
Donde: = Resistividad del material en *mm2/m L = Longitud del conductor (metros)
S = seccin transversal del conductor (mm2)
De aqu se deduce que a mayor longitud, se tiene mayor resistencia
y por tanto mayor cada de tensin.
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CLCULO POR CAIDA DE TENSIN
Las cadas de tensin permitidas segn el tipo de carga
que se tenga son:
3% Para circuitos ramales
1% Para alimentadores y acometidas
3% Para redes de distribucin en B. T.
4% Para redes de alumbrado publico
1% Para alimentadores de A. T.
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CLCULO POR CAIDA DE TENSIN Para realizar el clculo por V, se determina el momento elctrico que
presenta el circuito en estudio multiplicando los amperios o KVA de la
carga por la longitud de dicho circuito, esto es valido cuando se tiene una
carga puntual. En caso de que las cargas sean distribuidas a lo largo del
circuito, el momento elctrico se determina por la suma de los momentos
que presentan las cargas individuales.
Carga concentrada L(m)
(Ic)
Mec = Ic*L
Carga distribuida
(Ic1) (Ic3) (Ic2)
L1 L2 L3
Mec = Ic1*L1 + Ic2*(L1+L2) + Ic3*(L1+L2+L3)
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PROCEDIMIENTO DE CLCULO
En primer lugar se determina la corriente de plena carga del circuito
(Ic), con este valor se halla la corriente de diseo del conductor (Id),
La cual permite seleccionar el conductor por ampacidad buscndolo
En la tabla de clculo de conductores, se debe prever que la corriente
Nominal del conductor sea mayor o igual a la corriente de diseo.
Luego se procede a verificar que este conductor cumpla por cada
de tensin, para ello se calcula el momento elctrico del circuito:
(Mec = Ic*L).
Se busca en la tabla de conductores el valor de amperios-metro que
soporta el conductor seleccionado de acuerdo a las caractersticas
de fp, V permitida, tensin de servicio del circuito y tipo de conductor.
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PROCEDIMIENTO DE CLCULO En la tabla de conductores se indican diversos factores de
correccin por los que hay que multiplicar el Momento elctrico
del conductor, estos coeficientes de correccin dependen del valor
de la tensin de servicio segn se observa en la tabla de conductores.
Tambin se tienen factores de correccin para cadas de tensin
diferentes al 1%. Para una cada de tensin diferente al 1%, se
multiplica el valor de Mec obtenido en la tabla para el 1% de V
exigido para el tipo de circuito en estudio. Se debe cumplir que el momento
elctrico nominal del conductor, sea mayor o igual que el momento elctrico
del circuito Menc Mec.
Vreal = (Mec/Menc)*(%V) %V permitido
En caso contrario se debe buscar el conductor inmediato de mayor calibre
y verificar que cumpla por V.
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CLCULO Y SELECCIN DE PROTECCIONES
En el clculo de las protecciones se tomar en cuenta la corriente
de plena carga del circuito (Ipc)
y la corriente nominal del conductor (Inc).
Se debe cumplir el siguiente criterio:
1.20*Inc > Iprot 1.25*Ipc
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EJEMPLO 1 Calcular los conductores para alimentar las siguientes cargas de acuerdo al circuito que se indica, determinar adems el ducto y la proteccin.
Circuito ramal monofsico 2 hilos de 20m de longitud con 3400W de carga, tensin de 120V y f.p. = 0.9 Solucin:
Ic = 3400 / 120*0.9 = 31.48A
Id = 1.25*Ic = 1.25*34.48A Id = 39.35A
Tabla de conductores: TW de cobre # 8 para 120V. INC = 40A
Mec = 31.48A*20m = 629,6A-m.
Valor obtenido de la tabla de calculo de conductores para una cada de tensin del 3%, el conductor soporta un Menc = 1542A-m
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El Menc (1542 A-m) es mayor que el Mec (629 A-m)
Vreal = (629,6)*3 = 1.22% < 3% Cto ramal. Por lo tanto cumple por V. 1542
Ducto seleccionado para dos conductores: fase y neutro
En la misma tabla de conductores se observa que el ducto de 3/4 Tiene capacidad para 3 conductores de este tipo.
Clculo de la proteccin: 1.20*Inc > Iprot 1.25*Ipc
1.20*40 A > Iprot 1.25*31.48 A
48 A > Iprot 39.35 A
Seleccin: 1P 40A
En conclusin se expresa la seleccin como:
2 TW de cobre #8 en con proteccin termomagntico o de fusible de 1P40 A
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EJEMPLO 2 Calcular los conductores para alimentar las siguientes cargas de acuerdo al circuito que se indica, determinar adems el ducto y la proteccin.
Circuito ramal monofsico de 3 hilos de 9500W de carga, tensin 120-240V y f.p. = 0.9 con 25m de longitud Solucin:
Ic = 9500W / (2*120V*0.9) Ic = 43.98A
Id = 1.25*Ic = 1.25*43.98A Id = 54.98A
De la tabla de conductores: El conductor TW de cobre # 6 soporta INC = 55A
Clculo del momento elctrico:
Mec = Ic*L = 43.98A*25m Mec = 1099.5 A-m
El conductor TW # 6 para 240V con V = 3% y f.p = 0.9 soporta Menc = 2324 A-m
Vreal = 1099.5*3% = 1.42% < 3% Cto ramal. Por lo tanto cumple por V. 2324
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Ducto seleccionado para tres conductores: 2 fases y 1 neutro
En la misma tabla de conductores se observa que el ducto de 1 Tiene capacidad para 3 conductores de este tipo.
Clculo de la proteccin: 1.20*INC > Iprot 1.25*Ipc
1.20*55 A > Iprot 1.25*43.98 A
66 A > Iprot 54.97 A
Seleccin: 2P 60A
En conclusin se expresa la seleccin como:
3 TW de cobre #6 en 1con proteccin termomagntico o de fusible de 2P60 A
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Gracias por su atencin.
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