Dimensionamiento de cables Alumnos: Briones, Marcos Zubigaray, Ariel Ángel Fecha de la...
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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
2
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
3
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
4
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