6. Determinación de la sección de los conductores. Consejos para un Cableado Seguro Propiedad de Prysmian, Inc.

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1 6. Determinación de la sección de los conductores

2 Características Funcionales de los Cables Las líneas o cables deben ser capaces de transportar la corriente normal de funcionamiento, y la que se presenta en situaciones de emergencia. En emergencias se admite sobrecargar los cables; el limite estará dado por la temperatura que alcance el material conductor sin degradar el aislante. La temperatura del cable depende del ambiente, por lo que su capacidad de sobrecarga esta ligada a estas condiciones (temperatura, velocidad del aire, etc.). Si el cable es relativamente largo, la caída de tensión (diferencia entre las tensiones en sus extremos) asume importancia y puede ser necesario verificar estas condiciones, no olvidemos que la distribución de energía eléctrica se hace a tensión constante.

3 Vida útil de los cables En general es elevada (superior a 20 años) En la práctica la duración del cable depende de como se conserve el aislante. Este esta sometido a temperaturas que aceleran el proceso de envejecimiento y que se reflejan en perdida de sus cualidades mecánicas. El estudio de los aislantes ha conducido a definir que respetando cierta temperatura máxima en operación se espera alcanzar cierta vida útil, si la temperatura es mayor la vida útil se abrevia, cada sobretemperatura que se presenta quita al cable algo de su vida útil. Se considera aceptable que sobrecargas y cortocircuitos hagan perder al cable el 10% de su vida útil, este criterio define la temperatura máxima que puede presentarse en estas condiciones.

4 Corriente de Proyecto Es la intensidad en régimen permanente que soportará el cable. Algunas consideraciones para calcularla son: Considerar la potencia nominal de los equipos Prever oscilaciones de consumo Prever ampliaciones futuras considerar posibles sobrecargas. Se debe conocer el tipo de cargas para verificar la distorsión armónica que introducen.

5 Dimensionamiento de Conductores La SECCIÓN dependerá de: Modo de Instalación Potencia a Transportar Agrupamientos Temperatura ambiente Número de conductores por fase Tipo de cable Caída de Tensión admisible Cortocircuito admisible Secciones mínimas permitidas

6 Instalaciones de referencia El RIEI indican "modos de instalación" adecuados a las distintas situaciones previstas en la obra. Los mismos se resumen en una serie de instalaciones tipo", cuya capacidad de disipación del calor generado por las pérdidas es similar. Modo A Conductores aislados en tubos empotrados en paredes térmicamente aislantes. Modo B1 y B2 Modo C Modo E Modo F Modo G Cables multiconductores en tubos embutidos en una pared térmicamente aislante o caños colocados a la vista. Un cable multiconductor o cables unipolares en contacto, sobre una bandeja no perforada o de fondo sólido. Cables multiconductores instalados al aire libre, sobre una bandeja perforada o bandeja tipo escalera, separados de la pared una distancia superior a 0,3 veces su diámetro. Cables unipolares instalados al aire libre en contacto mutuo, sobre una bandeja perforada o bandeja tipo escalera, separados de la pared una distancia superior al diámetro del cable. - Cables unipolares instalados al aire libre, sin contacto mutuo, sobre una bandeja perforada o tipo escalera

7 Corrientes admisibles Condiciones de Referencia Tipo de Instalación de Referencia Capacidad de Carga del Cable

8 Corrientes admisibles Condiciones distintas a las de Referencia Las capacidades de carga de tablas se deben afectar por los coeficientes de corrección para las condiciones reales de instalación.

9 Verificación por Caída de Tensión El cable puede ser considerado como un elemento de parámetros concentrados con cierta resistencia y cierta reactancia, y cuando conduce corriente la variación de tensión que por su causa se produce es: U = K * I * L * ( R. cos ϕ + X. sen ϕ) ; donde: K = 2 para líneas monofásicas K = 1.73 para líneas trifásicas (raíz de 3) L = longitud de la línea, en km. I = corriente transportada, en A R = resistencia eléctrica a la temperatura de ejercicio, en Ohm / km. X = reactancia inductiva del cable a 50 hz, en Ohm/km cos ϕ = factor de potencia de la carga La caída de tensión se puede verificar también por Tablas de los fabricantes, donde se indica la caída de tensión en V/A Km, mediante ábacos que indican la distancia máxima de las líneas para caídas de tensión máximas del 3 y 5% o a través de software de cálculo

10 Verificación por corrientes de cortocircuito Utilizando dispositivos con tiempos de apertura entre 0,1 y 5 seg. Se considera protegido el conductor cuya sección nominal cumpla con la siguiente expresión: t = (k * S / I) 2 ; donde: t = duración del cc en segundos S = Sección nominal de los conductores en mm2 I = Intensidad de corriente de cortocircuito, en A k = coeficiente que tiene en cuenta las características del conductor K = 115 para Cu + PVC k = 135 para Cu + XLPE k = 74 para Al + PVC k = 87 para Al + XLPE Es decir que se determina una sección mínima que ocasione que actúen las protecciones antes que se dañe el cable.

11 Tipos de Líneas de acuerdo al RIEI Tipo Líneas principales Líneas seccionales Líneas de circuitos de uso general Líneas de circuitos de uso especial Líneas de circuitos de conexión fija Derivaciones y retorno de los interruptores Conductor de Protección Características vinculan los bornes de salida del medidor con los bornes de entrada del tablero principal. vinculan los bornes de salida del tablero ppal. con los bornes de entrada del siguiente vinculan los bornes de salida del último tablero con los puntos de utilización Posibilitan interrumpir el conductor de fase en los circuitos de iluminación Vinculan a tierra las corrientes de falla Sección Mínima 4mm² 2,5 mm² 1,5 mm² 2,5 mm² 2,5 mm² 1,5 mm² 2,5 mm²

12 Cargas Lineales y No Lineales En los circuitos de corriente alterna con cargas lineales el valor eficaz de la corriente se incrementa de forma proporcional a la tensión. En los circuitos de corriente alterna con cargas no lineales el valor eficaz de la corriente no se incrementa de forma proporcional a la tensión

13 Forma de Onda - Valores Instantáneos Figura 1 Figura 2 En la Figura 1 se puede observar la forma de onda de la corriente fundamental (senoidal) con terceras y quintas Armónicas. En la Figura 2 se muestra la onda resultante, distorsionada por el agregado de un 20% de terceras Armónicas y un 10% de quintas Armónicas

14 Armónicas Las Armónicas son tensiones o corrientes sinusoidales con frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia a la que está diseñada para operar el sistema de alimentación (llamada frecuencia fundamental; en nuestro país de 50 Hz). Se originan en elementos tales como: Computadoras y otros equipos de oficinas que tienen una alimentación de corriente continua de tipo switch. Balastos fluorescentes. Variadores electrónicos de velocidad. UPS. Rectificadores. Filtros de ruidos.

15 Parámetros para caracterizar la presencia de Armónicas Tasa Individual de Armónica: representa la amplitud de cada armónica individual (a n ) expresada como porcentual de la fundamental (a 1 ); D n = 100 (%) Tasa Global de Distorsión: expresa el disturbio global presente. (%)

16 Circulación de corriente por el Neutro Cargas equilibradas y sin Armónicas En sistemas trifásicos de 4 hilos las corrientes de cargas fase a neutro fluyen por cada fase del conductor y retornan por el neutro común. Si las cargas trifásicas son lineales y están balanceadas la corriente en el neutro es igual a cero, Corriente con 50% de 3ras. Armónicas Las Armónicas de secuencia Cero (3ra y 9na) se suman en el neutro en vez de cancelarse como sucedería en cargas lineales balanceadas. El problema se denomina del Neutro Recalentado

17 Dimensionamiento de Conductores Elemento a dimensionar Fase Neutro Práctica corriente Aplicación de los valores de portada tabulados, corregidos según las diversas modalidades de tendido Conductor de neutro de sección inferior o igual a la adoptada para los conductores de fase Circuito de neutro compartido entre varias líneas Solución correcta Aumento de las secciones de los conductores considerando las corrientes reales, las condiciones de sobrecarga, la caída de tensión y las variaciones de la misma Conductor de neutro de sección mayor o igual a la adoptada para los conductores de fase y correlacionada a las corrientes reales que lo atraviesan Circuito de neutro separado para cada línea

18 Coeficientes de Reducción de la Portada considerando la Presencia de Armónicas Corriente de tercera armónica en la fase 0 15% Conductor seleccionado en base a la corriente de fase 1 Conductor seleccionado en base a la corriente de neutro - 15% 33% % 45% > 45% - 1 Para una primera aproximación se puede utilizar el método de la IEC 60364, válido para sistemas trifásicos equilibrados, donde la única armónica significativa que no se cancela en el neutro es la tercera:

19 Consideraciones adicionales Cuando por razones prácticas no se puede aumentar la sección del neutro se debe limitar las cargas o dimensionar en forma concordante las secciones de fase. Para los circuitos terminales debe preverse circuitos de neutro separados para cada línea y circuitos separados para cada carga deformante. El recurso de balancear las cargas entre las fases evita ulteriores contribuciones a la corriente de neutro ligadas al desequilibrio. Cuando ocurre una deformación de las corrientes de carga debido a una componente de tercera Armónica la sección del circuito de neutro nunca debe ser inferior a la del conductor de fase. El Contenido Armónico se puede estimar utilizando los manuales o catálogos de las cargas de la instalación o de mediciones realizadas sobre instalaciones similares.

20 Ejemplo de Selección de cables en presencia de Armónicas Circuito: trifásico (4 conductores) instalado sobre pared Carga nominal: 34 A Cable a utilizar (criterio tradicional): Requiere cable de 6 mm2(max. 37 A.) Cable a utilizar (con 20% de 3ras. Armónicas): Selección por corriente de fase Coef 0,86 para la carga: 34 / 0,86 = 40 A Requiere cable de 10 mm2 Cable a utilizar (con 50% de 3ras. Armónicas): Selección por corriente de neutro = 34 * 0,5 * 3 = 51 A Requiere cable de 16 mm2

21 Conductor de Protección Sección nominal de los conductores de fase Sección nominal del conductor de protección S<= 16 mm² S> 16 mm² S<= 35 mm² S> 35 mm² Sp = S Sp = 16 mm² Sp = S/2 La sección mínima del conductor de protección es de 2,5 mm²

22 Enero de 2006 Preguntas?

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