Ducto de PVC. Conduit de Acero 10 6,6 3,9 2,6 1,6 0,240 0,223 0,207 0,213 0,210 1,0 0,82 0,62 0,49 0,197 0,194 0,187 0,187 0,39 0,33 0,25 0,20
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- Ángela Sandoval Herrera
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2 RESISTENCIA ELECTRICA CA, REACTANCIA INDUCTIVA E IMPEDANCIA PARA CABLES DE 600 V, OPERANDO A 75 o C EN UN SISTEMA TRIFASICO A 60 HZ: 3 CABLES UNIPOLARES EN UN MISMO DUCTO Ω/km, al neutro Tamaño o designación AWG / kcmil /0 2/0 3/0 4/ Reactancia Inductiva X 1 Ducto de PVC o AL 0,190 0,177 0,164 0,171 0,167 0,157 0,154 0,148 0,151 0,144 0,141 0,138 0,135 0,135 0,135 0,131 0,131 0,128 0,128 0,125 Conduit de Acero 0,240 0,223 0,207 0,213 0,2 0,197 0,194 0,187 0,187 0,180 0,177 0,171 0,167 0,171 0,167 0,164 0,161 0,157 0,157 0,157 Ducto de PVC 6,6 3,9 2,6 1,6 1,0 0,82 0,62 0,49 0,39 0,33 0,25 0,20 0,17 0,14 0,12 0,11 0,089 0,075 0,062 Resistencia a CA ara conductores de Cu, 75 o C, 60 Hz Conduit de 6,6 3,9 2,6 1,6 1,0 0,82 0,66 0,52 0,43 0,33 0,27 0,2 0,19 0,16 0,14 0,12 0, 0,092 0,079 0,062 Conduit de Acero 6,6 3,9 2,6 1,6 1,0 0,82 0,66 0,52 0,39 0,33 0,26 0,21 0,18 0,15 0,13 0,11 0,095 0,082 0,069 NOTAS: 1.- Cálculos ara: 3 cables tio THW-2-LS / THHW-LS RAD en arreglo acunado (cradle). Conductividad: del cobre 0% IACS, del conduit de aluminio 45% IACS. La reactancia caacitiva no se toma en cuenta or ser muy equeña. 2.- La imedancia se define como: Rcosø + Xsenø, en donde "ø" es el ángulo del factor de otencia (FP) del circuito. Multilicando la corriente or la imedancia se obtiene una buena aroximación de la caída de tensión al neutro. 3.- Para obtener la imedancia a otros valores de factor de otencia, se uede usar la fórmula siguiente: Z = R cosø + X L sen(arccosfp). FP = cosø. 64
3 RESISTENCIA ELECTRICA CA, REACTANCIA INDUCTIVA E IMPEDANCIA PARA CABLES DE 600 V, OPERANDO A 75 C EN UN SISTEMA TRIFASICO A 60 HZ: 3 CABLES UNIPOLARES EN UN MISMO DUCTO (CONTINUACIÓN) Tamaño o Designación AWG / kcmil NOTAS: Cálculos ara: 3 cables tio THW-2-LS / THHW-LS RAD en arreglo acunado (cradle). Conductividad: del cobre 0% IACS, del conduit de aluminio 45% IACS. La reactancia caacitiva no se toma en cuenta or ser muy equeña. 2.- La imedancia se define como: Rcosø + Xsenø, en donde "ø" es el ángulo del factor de otencia (FP) del circuito. Multilicando la corriente or la imedancia se obtiene una buena aroximación de la caída de tensión al neutro. 3.- Para obtener la imedancia a otros valores de factor de otencia, se uede usar la fórmula siguiente: Z = R cosø + X L sen(arccosfp). FP = cosø. Ω/km, al neutro "Imedancia Z de conductores de Cobre Factor de otencia = 0.9" Ducto de PVC Conduit de aluminio Conduit de acero 14 9,2 9,2 9,3 12 6,0 6,0 6,0 3,6 3,6 3,6 8 2,4 2,4 2,4 6 1,5 1,5 1,5 4 0,98 0,98 1,0 3 0,81 0,81 0,82 2 0,63 0,65 0,67 1 0,51 0,54 0,55 1/0 0,42 0,45 0,43 2/0 0,36 0,36 0,37 3/0 0,29 0,30 0,31 4/0 0,24 0,26 0,26 0,21 0,23 0, ,19 0,20 0, ,17 0,18 0, ,15 0,17 0, ,14 0,15 0, ,12 0,14 0, ,11 0,13 0, ,097 0,11 0,12 65
4 I. CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO PERMISIBLE EN EL CONDUCTOR. CABLES CON AISLAMIENTO DE PE, PVC, XLPE o EPR. Una vez determinado el tamaño o desingación del conductor or los criterios de caacidad de conducción de corriente y de regulación de tensión, es necesario verificar dicho tamaño o desingación en base a las condiciones de corto circuito del sistema (magnitud y tiemo). El área A C del conductor requerida en estas condiciones se calcula or medio de la siguiente ecuación: A = C I t c c en donde: A = c I = t = C = c Area efectiva de la sección transversal del conductor en kcmil. Corriente de corto circuito, en miles de Amere (ka). Duración del corto circuito, en segundos.= Número de ciclos/60, Constante que deende del tio de material emleado en el conductor y en el aislamiento del cable. Ver tabla. Temeratura máxima del conductor Aislamiento Conductor Oeración normal Conductor Cc PE o PVC Cobre ,89 PE o PVC ,86 XLPE o EPR Cobre 90 13,90 XLPE o EPR 90 21,26 XLPE o EPR Cobre 5 14,76 XLPE o EPR 5 22,57 66
5 II. CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO PERMISIBLE EN LA PANTALLA METALICA El área A de la antalla metálica de cobre, necesaria ara soortar la corriente corto circuito del sistema, durante el tiemo que dura éste, se calcula or medio de la siguiente ecuación: A = C I t en donde: A = I = t = C = Area efectiva de la sección transversal de la antalla, en kcmil. Corriente de corto circuito, en miles de Amere (ka). Duración del corto circuito, en segundos = Número de ciclos/60, Constante que deende del tio de material emleado en la antalla metálica y en la cubierta del cable. Ver tabla siguiente. Valores de C ara antallas de cobre Temeratura de la antalla en condiciones normales de oeración, en C* Cubierta Termolástica: PVC o PE 14,04 14,35 14,68 15,03 15,40 15,79 16,20 16,65 17,12 Termofija (vulcanizada): Neoreno, Hyalon, CPE.,58,71,84,98 11,12 11,27 11,41 11,57 11,72 67
6 * Este valor se determina restando el valor de F 1 al valor de la temeratura máxima del conductor en condiciones normales de oeración. Tensión de Oeración (kv) F t 5 15 Habiendo calculado el área de A en kcmil, se uede determinar la construcción de la antalla, con las ecuaciones siguientes: a) Pantalla de alambres de cobre alicados helicoidalmente. A = 00* nd 2 s en donde: n = Número de alambres. d s = Diámetro de los alambres en milésimos de ulgada. b) Pantalla de cintas alicadas helicoidalmente con traslae. (Para cables nuevos antes de instalarse). en donde: b = Esesor de la cinta en milésimas de ulgada. A = 00*4bd m 0 2(0 - L) d m = Diámetro medio de la antalla, en milésimas de ulgada. L = Traslae de la cinta, en orciento. 68
7 Factores de correción ara obtener la caacidad de conducción de corriente de conductores eléctricos, en eríodos cortos* de sobrecarga Conductores de Cobre o PVC-60 PE Material del Aislamiento HYPALON y PVC-75 XLPE y EPR Tensión [kv] Hasta 0,6 35 0,6 35 Temeratura máxima del conductor [ C] Temeratura ambiente Oeración Normal Oeración de Sobrecarga C 30 C 40 C 50 C 1,22 1,13 1,18 1,3 1,17 1,22 1,44 1,22 1,26 1,8 1,3 1,33 * No más de 0 h/año y no más de 5 de tales eríodos durante la vida del cable Ejemlo: Calcular la caacidad de conducción de corriente en condiciones de sobrecarga de tres cables Viakon THW-2-LS / THHW-LS RAD RoHS con conductor de cobre designación 1/0 AWG, con una temeratura ambiente de 30 C instalados en un tubo conduit. De la tabla anterior se toma el renglón corresondiente al PVC-75 C y en la columna de 30 C de temeratura ambiente se uede leer el factor 1,17. Este factor se multilica or la caacidad de conducción de corriente del cable : 150 A (Ver tabla de amacidad 3-15(b)(16) en la sección de tablas de caacidad de conducción de corriente de este manual), obteniéndose una caacidad de conducción de corriente en condiciones de sobrecarga de A. 69
8 Resistencia Eléctrica nominal de conductores eléctricos a CD en Ohm/km a 25 o C. Tamaño o designación AWG/kcmil /0 2/0 3/0 4/ ,73 5,48 4,33 3,44 2,73 2,17 1,72 1,36 1,08 0,856 0,679 0,538 0,426 0,338 0,269 0,228 0,190 0,162 Alambres Cobre Desnudos Estañados Clases B, C, D. 8,43 6,69 5,32 4,23 3,35 2,65 2, 1,67 1,32 1,05 0,830 0,659 0,522 0,413 0,328 0,260 0,207 0,164 8,76 6,96 5,51 4,40 3,48 2,73 2,16 1,71 1,36 1,08 0,856 0,679 0,538 0,426 0,335 0,267 0,212 0,168 * El cableado concéntrico incluye cables comrimidos y comactados. 8,86 5,58 4,43 3,51 2,79 2,21 1,75 1,39 1, 0,872 0,692 0,551 0,436 0,344 0,274 0,232 0,194 0,166 Cables en cableado concéntrico* Cobre Desnudos Estañados Clase B, C, D, Clase B Clase C Clase D 8,63 6,82 5,45 4,30 3,41 2,71 2,14 1,70 1,35 1,07 0,846 0,672 0,531 0,423 0,335 0,266 0,211 0,167 0,141 0,118 0,1 8,96 7,09 5,64 4,46 3,54 2,81 2,22 1,76 1,40 1,11 0,882 0,699 0,554 0,440 0,348 0,276 0,219 0,172 0,147 0,123 0,5 9,15 7,25 5,74 4,46 3,54 2,81 2,22 1,76 1,40 1,11 0,882 0,699 0,554 0,440 0,348 0,276 0,219 0,174 0,147 0,123 0,5 2,23 1,76 1,40 1,11 0,882 0,699 0,554 0,440 0,348 0,276 0,219 0,174 0,147 0,123 0,5 70
9 Resistencia Eléctrica nominal de conductores eléctricos a CD en Ohm/km a 25 o C. Tamaño o designación AWG/kcmil ,142 0,126 0,114 Alambres Cobre Desnudos Estañados Clases B, C, D. 0,145 0,129 0,116 0,5 0,0968 0,0892 0,0830 0,0774 0,0725 0,0643 0,0581 0,0528 0,0482 0,0462 0,0446 0,0413 0,0387 0,0364 0,0341 0,0331 0,0322 0,0305 0,0290 * El cableado concéntrico incluye cables comrimidos y comactados. Cables en cableado concéntrico* Cobre Desnudos Estañados Clase B, C, D, Clase B Clase C Clase D 0,0882 0,0787 0,0708 0,0643 0,0590 0,0544 0,0505 0,0472 0,0443 0,0394 0,0354 0,0322 0,0295 0,0283 0,0272 0,0253 0,0236 0,0221 0,0208 0,0202 0,0196 0,0186 0,0177 0,0909 0,0807 0,0728 0,0669 0,0613 0,0561 0,0522 0,0485 0,0456 0,0403 0,0364 0,0331 0,0303 0,0291 0,0280 0,0260 0,0243 0,0228 0,0214 0,0208 0,0202 0,0192 0,0182 0,0918 0,0817 0,0735 0,0669 0,0613 0,0564 0,0525 0,0489 0,0459 0,0413 0,0364 0,0335 0,0306 0,0294 0,0282 0,0260 0,0243 0,0230 0,0216 0,02 0,0202 0,0192 0,0182 0,0918 0,0817 0,0735 0,0669 0,0613 0,0567 0,0525 0,0492 0,0459 0,0413 0,0367 0,0335 0,0306 0,0294 0,0283 0,0263 0,0245 0,0230 0,0216 0,02 0,0204 0,0193 0,
10 Factores de Corrección or Temeratura ara obtener la Resistencia Eléctrica de conductores de cobre o aluminio a temeraturas diferentes de 25 C Temeratura del Conductor C Factores de correción or temeratura Cobre 0,904 0,901 0,923 0,921 0,942 0,941 0,961 0,960 0,981 0,980 1,019 1,020 1,038 1,039 1,058 1,059 1,077 1,079 1,096 1,099 1,116 1,119 1,135 1,138 1,154 1,158 1,173 1,178 1,193 1,198 1,212 1,217 1,231 1,237 1, 1,257 Ejemlo: Para corregir la resistencia eléctrica de un cable desnudo de cobre en cableado concéntrico clase B tamaño o designación 1/0 AWG a 75 C, de la tabla de resistencias eléctricas a 25 C se obtienen 0,335 Ohm/km., valor que se corrige usando el factor de 1,193 que aarece arriba ara cobre a 75 C, dando 0,400 Ohm/km. 72
11 Factores de Conversión CA/CD ara calcular la Resistencia Eléctrica de conductores de cobre y aluminio en cableado concéntrico, a 60 Hz Tamaño o designación AWG/kcmil Hasta /0 2/0 3/0 4/ Sin cubierta metálica Nota 1 1 Cobre 1,001 1,001 1,002 1,004 1,005 1,006 1,009 1,011 1,018 1,025 1,039 1,067 1,2 1,142 1,185 1,233 1,001 1,001 1,001 1,002 1,003 1,004 1,005 1,007 1,0 1,015 1,026 1,040 1,058 1,079 1,0 Sin cubierta metálica Nota 1 1 Cobre 1,00 1,01 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1, 1,13 1,16 1, ,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,01 1,01 1,02 1,02 1,03 1,04 1,06 1,08 1,11 1,19 1,27 1,36 1,46 1,56 Nota 1. Usar la columna 1 ara: 1.- Cables monoconductores sin cubierta metálica en el aire o en ductos no metálicos. 2.- Cables monoconductores con cubierta metálica instalados con las cubiertas aisladas, en el aire o en ductos no metálicos (un conductor or ducto). Nota 2. Usar la columna 2 ara: 1.- Cables multiconductores con cubierta metálica. 2.- Cables multiconductores sin cubierta metálica en conduit metálico. 3.- Dos o más cables monoconductores sin cubierta metálica en el mismo conduit metálico. 4.- Cables multiconductores sin cubierta metálica en el aire o en ductos no metálicos. La columna 2 incluye las correcciones or efecto iel, roximidad y todas las demás érdidas inductivas en CA. 73
12 TABLA PARA LA CORRECION DEL FACTOR DE POTENCIA FACTOR DE POTENCIA ORIGINAL 50% ,732 1,687 1,643 1,600 1,559 1,518 1,479 1,442 1,405 1,368 1,333 1,299 1,266 1,233 1,201 1,169 1,138 1,8 1,078 1,049 1,020 0,992 0,964 0,936 0,909 0,882 0,855 0,829 0,802 0,776 0,750 0,724 0,698 0,672 0,646 0,620 0,593 0,567 0,540 0,512 0,484 0,456 0,426 0,395 0,363 0,329 0,292 0,251 0,203 0,143 FACTOR POTENCIA DESEADO 0% 95% 90% 1,403 1,358 1,314 1,271 1,230 1,189 1,150 1,113 1,076 1,040 1,004 0,970 0,937 0,904 0,872 0,840 0,8 0,799 0,750 0,720 0,691 0,663 0,635 0,608 0,580 0,553 0,527 0,500 0,474 0,447 0,421 0,395 0,369 0,343 0,317 0,291 0,265 0,238 0,211 0,183 0,155 0,127 0,097 0,066 0,034 1,248 1,202 1,158 1,116 1,074 1,034 0,995 0,957 0,920 0,884 0,849 0,815 0,781 0,748 0,716 0,685 0,654 0,624 0,594 0,565 0,536 0,507 0,480 0,452 0,425 0,398 0,371 0,344 0,318 0,292 0,266 0,240 0,214 0,188 0,162 0,136 0,9 0,082 0,056 0,028 Alinear el renglón y columna del factor de otencia original y el factor de otencia deseado y obtener en la intersección el factor de corrección. Multilicar los kilowatts or el factor de corrección obtenido y obtendrá los KVAR requeridos. 74 Ejemlo: Se tiene una carga de 750 kw a 80% de factor de otencia, y se desea encontrar la cantidad de KVAR del caacitor ara corregir el factor de otencia a 95%., de la tabla se determina un factor de multilicación de 0,421, Entonces, KVAR caacitivos = 0,421 x 750= 315, 8
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