CAIDA DE TENSIÓN CÁLCULO DE CONDUCTORES

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1 Lista de Correo de Ingeniería léctrica Boletín Técnico I 00 CAIDA D TNIÓN CÁLCULO D CONDUCTO Norman Toledo Carrión Ing. lectricista (IPJA norman_toledo@ecuabox.com esumen : ste trabajo pretende resumir con elementos básicos, el cálculo de la caída de tensión en un conductor para una carga (corriente definida y de hecho el dimensionamiento adecuado del mismo, en este trabajo se incluyen los conductores de aluminio que en algunas ocasiones han sido también utilizados, no obstante sus mayores perdidas con respecto a las de los conductores de cobre. Tanto los valores de Cu como los del Al son los mas generales del mercado, esta por demás indicar que cada sector y país se debe ajustar a los que tienen a su disposición. Buena parte de este trabajo ha sido experiencia personal del autor. Las tablas para calcular la caída de tensión en conductores de aluminio y cobre, en tuberías ó bandejas magnéticas (hierro y acero o no magnéticas (aluminio o no metálicos, aparecen en las tablas a continuación. stas tablas dan la caída de tensión de AMP PO CADA 100 metros de la longitud de un circuito. stas tablas están basadas en las siguientes condiciones; 1. - Tres o cuatro conductores simples en una bandeja, en tubería ó directamente enterrado a una temperatura ambiente de 30ºC. Para cables de tres conductores, la caída real de voltaje será aproximadamente la misma para conductores de pequeños tamaños y alto factor de potencia. La caída real de voltaje será de 10 a 15% menor para conductores de gran tamaño y bajo factor de potencia.. - La caída de voltaje es de fase a fase, para circuitos trifásicos, 3 hilos o tres fases, 4 hilos 60 Hz. Para otros circuitos multiplique la caída de tensión dadas en las tablas por el siguiente factor de corrección: tres fases, 4 hilos, fase a neutro x monofásico, hilos x monofásico, 3 hilos, fase a fase x monofásico, 3 hilos, fase a neutro x Caída de voltaje son para conductores a una temperatura de 75 ºC. stos pueden usarse para temperaturas de conductores entre 60 ºC y 90 ºC con una razonable precisión (con +/- 5%. in embargo, los factores de corrección en las tablas pueden aplicarse a criterio. l valor en las tabla es en por ciento de la caída de voltaje. Para temperaturas de conductores de 60 ºC T el porcentaje de la tabla. Para temperaturas de conductores de 90 ºC UM el porcentaje de la tabla. TAMAÑO DL CONDUCTO POCNTAJ D COCCIÓN FACTO D POTNCIA 100% 90% 80% 70% 60% Nº 14 a Nº 4 ( a 1 mm 5 4,7 4,7 4,6 4,6 Nº a 3/0 ( 33 a 85 mm 5 4, 3,7 3,5 3, 4/0 a 500 MCM ( 107 a 50 mm 5 3,1,6,3 1,9 600 a 1000 MCM ( 300 a 500 mm 5,6,1 1,5 1,3 CÁLCULO D CAIDA D TNIÓN 1. - Multiplique la corriente en amperios por la longitud del circuito en metros para obtener Amper-metro (longitud del circuito, no la longitud del conductor.. - Divida para Multiplique por el valor de la caída del voltaje en las tablas. l resultado es la caída de voltaje. jemplo nº1 : Un motor de 100 HP (75 Kw., 460 Vol., tiene una corriente de plena carga de 14 amp con un factor de potencia del 80%. s alimentado por tres conductores de cobre /0 en tubería de acero. La longitud de alimentación es de 45.7 mts. Cuál es la caída de voltaje en el alimentador? Cuál es el porcentaje de la caída de voltaje? amp. X 45.7 mts amp-mt.. - Dividido para De la Tabla: para el cable /0 de cobre en tubería de hierro. 80% de fp x caída de voltaje (3.477 / 460 x % de caída MUY ACPTABL 3C4058-6ABF-495C.doc 1

2 Lista de Correo de Ingeniería léctrica jemplo nº : Un circuito trifásico, 4 hilos, 08 Vol., 76 metros. La carga es de 175 amp a 90% de factor de potencia, e desea usar conductor de aluminio en tubería de aluminio. Que tamaño de conductor es el requerido para limitar la caída de tensión a % de fase a fase? Caída de tensión (/100 x /(175 x x en la tabla para conductor de aluminio en tubería no ferrosa a pf 90% el valor más cercano a es el del conductor de 500 MCM con Método xacto para el cálculo de la Caída de Tensión. VD Donde: VD I X Cosφ enφ + ( I * * cosϕ + ( I * X * senϕ ( I * X * cosϕ I * * senϕ ( Caída de tensión, línea a neutro, Volt. Fuente de voltaje, línea a neutro, Volt. Corriente de línea (Carga amp. esistencia del circuito (ramal, alimentador, ohm. eactancia del circuito (ramal, alimentador, ohm. factor de potencia de la carga. factor reactivo de la carga. Método Aproximado para el cálculo de la Caída de Tensión. La caída de tensión que se produce en un cable puede calcularse sobre la base de las siguientes fórmulas aproximadas: para circuitos de corriente contínua VD VD (% (% ( * L * I * ϑ *100 VD( % para circuitos monofásicos ( * cosϕ + X * senϕ * L * I * para circuitos trifásicos 3 * L * I * ( * cosϕ + X * senϕ Donde: VD(% es la caída de tensión porcentual, es la tensión de línea, Volt. L es la longitud del circuito, Km. *100 *100 I ϑ X cos φ es la intensidad de corriente de fase del tramo del circuito, esistencia en corriente contínua del cable a la temperatura de servicio,en Ω/Km. es la resistencia del conductor Ω/Km a la temperatura de servicio, es la reactancia del conductor Ω/Km a la frecuencia de red y es el factor de potencia de la instalación. Método ápido. ( I * * cosϕ + ( I * X senϕ VD * Donde: Las abreviaciones son las mismas que en el método exacto Criterio para la consideración de caída de tensión e ha realizado el cálculo de la caída de tensión en la línea deseada y ahora el problema consiste en saber si ese es el valor permisible ó no. Básicamente se considerará si el valor de tensión al final del ramal a utilizarse es bueno o malo, dependerá de que dicho valor sea útil para el propósito al cual se ha llevado la energía al punto, p.e.; si en el punto de utilización llega con carga conectada una tensión de 10 Vol., y los equipos conectados allí son 40 +/- 10% (entonces tenemos un mínimo de 16 Vol., el voltaje que tengo en el punto de uso no me sirve, debo hacer los cálculos para colocar un cable de mayor calibre. s importante tener encuenta que debo igualmente tener 40 en la fuente ó un valor que con la caída de tensión en el conductor pueda operar los equipos allí instalados. l criterio más práctico que me ha servido durante años es permitir una caída de tensión del 6% total, desde la fuente al punto mas alejado de consumo, queda al criterio de cada profesional repartir ese porcentaje en la línea de acuerdo a las características que tenga tanto en las condiciones físicas de la instalación así como a las características del material que tiene para la instalación (p.e.; barras, blindo barras, cable TTU, TW. THHN, etc. Mientras más pequeño sea el porcentaje que el usuario destine para la caída de tensión, mayores serán los calibres del cable a utilizar, mientras mayor sea el porcentaje que el usuario destine como permisible, peor voltaje tendrá el usuario en el punto de consumo. Pérdidas de Transmisión. Perdidas de transmisión en un circuito de corriente continua. 3C4058-6ABF-495C.doc

3 Lista de Correo de Ingeniería léctrica P perdidas * L* I * ϑ *10 3 Perdidas de transmisión en un circuito monofásico de corriente alterna 3 * L* I * *10 P perdidas Perdidas de transmisión en un circuito trifásico de corriente alterna 3 3 * L* I * *10 P perdidas P L perdidas ϑ Perdidas de transmisión en KW. Longitud del cable, en Km. esistencia en corriente continua del cable a la temperatura de servicio, en Ω/Km. esistencia óhmica efectiva del cable a la temperatura de servicio, en Ω/Km. 3C4058-6ABF-495C.doc 3

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5 Lista de Correo de Ingeniería léctrica TABLA D CAIDA D VOLTAJ. (Volts por amps por cada 100 Mts. ; Fase a Fase Para conductores de cobre Tamaño del conductor AWG ó MCM Tubería metálica magnetica (ferrosa Tubería no-magnetica (no-ferrosa y aluminio (.08mm 1,110 1,881 1, ,6073 1, , ,7953 1, , , (3.31mm 0, , ,919 1,0690 1, , , , ,036 1, (5.6mm 0, , ,5877 0, , , , , , , (8.37mm 0,969 0, , , ,4491 0,9134 0, ,3740 0, , (13.30mm 0,1951 0,198 0,4344 0,654 0,7887 0, ,15 0,3950 0,647 0, (1.15mm 0, , ,1591 0,1716 0,1750 0,1598 0, , , ,17487 (33.6mm 0,090 0, , ,110 0,1104 0, , ,1036 0,1095 0, , ,0835 0, , , ,0715 0, , , ,0877 1/0 (53.5mm 0, ,0693 0,0783 0, , , , ,0693 0,0718 0,0693 /0 (67.4mm 0, , , ,0634 0, , , , , , /0 (5.0 mm 0, ,0505 0, , ,0446 0, ,0466 0,0483 0, , /0 (107.mm 0,0465 0, ,0446 0, , , , , , , (16.6mm 0, , , , , , ,0364 0, , , (15.0mm 0,0364 0, ,0364 0, ,065 0,0318 0,0348 0,0348 0, , (177.4mm 0,0341 0,0341 0, , ,064 0,0953 0,0986 0,0986 0,0854 0, (53.4mm 0,0381 0,0986 0,0854 0,065 0, ,0559 0,056 0,0461 0,097 0, (304.0mm 0,0887 0,08 0,0690 0,048 0, ,048 0,036 0,097 0,0100 0, (380.0mm 0,0756 0,0657 0,056 0,064 0,0131 0,064 0,0198 0,0100 0, , (506.7mm 0,065 0,056 0,036 0,0067 0, ,0100 0,0034 0, , , C4058-6ABF-495C.doc 5

6 Lista de Correo de Ingeniería léctrica Conductores de aluminio Tamaño del conductor AWG ó MCM Tubería metálica magnetica (ferrosa Tubería no-magnetica (no-ferrosa y aluminio / / / / Para seleccionar el tamaño mínimo de conductor Determine la máxima caída de tensión deseada, en Vol... - Divida la caída de voltaje para (amperios x metro de circuito 3. - Multiplique por ncuentre la más cercana caída de voltaje en la tabla, en la columna correcta por tipo de conductor, tubería y factor de potencia. Lea el tamaño del conductor para este valor. 3C4058-6ABF-495C.doc 6

7 ANXO 1 Para temperaturas ambiente mayores a los 30ºC, multiplique la capacidad en amperaje de los conductores por el factor apropiado mostrado en la tabla a continuación. Temperatura ambiente Conductores diseñados a Conductores diseñados a 90ºC 75ºC Bibliografía. 1.- Westinghouse Consulting Application Guide. Westinghouse Catalog th dition Westinghouse lectric Corporation. Marketing Communications Department. Five Parway Center. Pittsburg, Pennsylvania Tablas de ayuda para el proyectista eléctrico. POIB CC. Departamento de Proyecto léctricos- Cuba, Catálogo de conductores eléctricos. Cablec. 4.- Power. Handbook. Part one. McGraw-Hill Publication. Publicación Instalaciones léctricas. Tomo I. Publicado por: Albert F. pitta. edacción: Günter G. eip. Manuales iemens-dossat. A. IBN: Tomo I C4058-6ABF-495C.doc Página 7 de 7