Consejos para un Cableado Seguro Propiedad de Prysmian, Inc.

6. Determinación de la sección de los conductores

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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 deemergencia.� 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.

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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 perdidade sus cualidades mecánicas.�El estudio de los aislantes ha conducido a definir que respetandocierta 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.

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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 distorsiónarmónica que introducen.

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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

Dimensionamiento de Conductores

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Instalaciones de referencia

- Cables unipolares instalados al aire libre, sin contacto mutuo, sobre una bandeja perforada o tipo escalera

Modo G

– Cables unipolares instalados al aire libre en contacto mutuo, sobre una bandeja perforada o bandeja tipo escalera, separados de la pared unadistancia superior al diámetro del cable.

Modo F

– Cables multiconductores instalados al aire libre, sobre una bandejaperforada o bandeja tipo escalera, separados de la pared una distanciasuperior a 0,3 veces su diámetro.

Modo E

– Un cable multiconductor o cables unipolares en contacto, sobre unabandeja no perforada o de fondo sólido.

Modo C

– Cables multiconductores en tubos embutidos en una pared térmicamenteaislante o caños colocados a la vista.

Modo B1 y B2

– Conductores aislados en tubos empotrados en paredes térmicamenteaislantes.

Modo A

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.

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Capacidad de Carga del

Cable

Tipo de“Instalación de

Referencia”

Corrientes admisiblesCondiciones de Referencia

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Corrientes admisiblesCondiciones 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.

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Verificación por Caída de Tensión

∆ 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

El cable puede ser considerado como un elemento de parámetros concentra-dos con cierta resistencia y cierta reactancia, y cuando conduce corriente la variación de tensión que por su causa se produce es:

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

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Verificación por corrientes de cortocircuito

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

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:

Es decir que se determina una sección mínima que ocasione que actúenlas protecciones antes que se dañe el cable.

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Tipos de Líneas de acuerdo al RIEI

2,5 mm²Vinculan a tierra las corrientes de fallaConductor de Protección

1,5 mm²Posibilitan interrumpir el conductor de fase en los circuitos de iluminación

Derivaciones y retorno de los interruptores

2,5 mm²Líneas de circuitos de conexión fija

2,5 mm²Líneas de circuitos de uso especial

1,5 mm²

vinculan los bornes de salida del último tablero con los puntos de utilización

Líneas de circuitos de uso general

2,5 mm²vinculan los bornes de salida del tablero ppal.con los bornes de entrada del siguiente

Líneas seccionales

4 mm²vinculan los bornes de salida del medidor con los bornes de entrada del tablero principal.

Líneas principales

SecciónMínima

CaracterísticasTipo

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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

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Forma de Onda - Valores Instantáneos

�En la Figura 1 se puede observar la forma de onda de la corriente fundamental (senoidal) con terceras y quintas Armónicas.

Figura 1 Figura 2

� 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

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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 alimentaciónde corriente continua de tipo switch.�Balastos fluorescentes.�Variadores electrónicos de velocidad.�UPS.�Rectificadores.�Filtros de ruidos.

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Parámetros para caracterizar la presencia de Armónicas

�Tasa Individual de Armónica: representa la amplitud de cada armónica individual (an) expresada como porcentual de la fundamental (a1);

Dn = 100 (%)

�Tasa Global de Distorsión: expresa el disturbio global presente.

(%)

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Circulación de corriente por el Neutro

� 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

Corriente con 50% de 3ras. ArmónicasCargas 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,

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Dimensionamiento de Conductores

Circuito de neutro separado para cada línea

Circuito de neutro compartido entre varias líneas

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

Conductor de neutro de sección inferior o igual a la adoptada para los conductores de fase

Neutro

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

Aplicación de los valores de portada tabulados, corregidos según las diversas modalidades de tendidoFase

Solución correctaPráctica corrienteElemento a dimensionar

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Coeficientes de Reducción de la Portada considerando la Presencia de Armónicas

1-> 45%

0.86-33% – 45%

-0.8615% – 33%

-10 – 15%

Conductor seleccionado en base a la corriente de neutro

Conductor seleccionado en base a la corriente de fase

Corriente de tercera armónica en la fase

Para una primera aproximación se puede utilizar el método de la IEC 60364, válido para sistemas trifásicos equilibrados, donde la únicaarmónica significativa que no se cancela en el neutro es la tercera:

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Consideraciones adicionales

�Cuando por razones prácticas no se puede aumentar la seccióndel 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 ulteriorescontribuciones 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.

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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

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Conductor de Protección

La sección mínima del conductor de protección es de 2,5 mm²

Sp = S/2S> 35 mm²

Sp = 16 mm²S> 16 mm²S<= 35 mm²

Sp = SS<= 16 mm²

Sección nominal del conductor de protección

Sección nominal de los conductores de fase

Enero de 2006

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