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OPTIMIZACION DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS OPTIMIZACION DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS.

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2 OPTIMIZACION DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS OPTIMIZACION DE LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS

3 CONTENIDO TÉCNICO u DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS u CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA u PROTECCIONES ELÉCTRICAS u SISTEMAS DE PUESTAS A TIERRA.

4 DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

5 DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS El dimensionamiento de Conductores Eléctricos debe cumplir, con los requerimientos : Capacidad de Transporte. Capacidad de Transporte. Control de la Tensión de Pérdida. Control de la Tensión de Pérdida. Soportar las Solicitaciones de los Corto Circuitos. Soportar las Solicitaciones de los Corto Circuitos.

6 INTRODUCCIÓN Z Las instalaciones eléctricas hoy en día, presentan una serie de problemas originados en la calidad de la energía eléctrica.. · Variaciones de voltaje. · Variaciones de voltaje. · Variaciones de frecuencia. · Variaciones de frecuencia.. Señal de tensión, con alto contenidos. Señal de tensión, con alto contenidos de impurezas. de impurezas. · Etc... · Etc...

7 INTRODUCCIÓN Z Lo anterior, origina en los Sistemas Eléctricos : u Funcionamiento irregular, donde se acrecientan las Pérdidas de Energía por Calentamiento en : Maquinas Eléctricas. Maquinas Eléctricas. Líneas Eléctricas. Líneas Eléctricas.

8 u La norma ANSI/IEEE C , recomienda que los equipos de potencia que deben servir cargas no lineales ( Computadoras ), deben operar a no más de un 80% su potencia Nominal ; es decir, los sistemas deben ser Sobredimencionados a un 120% la potencia nominal que el sistema de cargas requiera.

9 Capacidad de Transporte de los Conductores La energía Eléctrica, transportada a través de los conductores eléctricos, debe estar presente en elmomentoy en lascantidadesque el usuario requiere enlas mejores condiciones deSeguridad y Operación para los fines requeridos. u La energía Eléctrica, transportada a través de los conductores eléctricos, debe estar presente en el momento y en las cantidades que el usuario requiere en las mejores condiciones de Seguridad y Operación para los fines requeridos. La seguridad y la operación están en directarelación con la calidad eIntegridad de las Aislaciones de los conductores eléctricos ; y estas están en directarelación con la Carga servida por los conductores y porlaSección de los mismos. u La seguridad y la operación están en directa relación con la calidad e Integridad de las Aislaciones de los conductores eléctricos ; y estas están en directa relación con la Carga servida por los conductores y por la Sección de los mismos.

10 Capacidad de Transporte de los Conductores La corriente eléctrica Al circular, a través de un conductor origina un Calentamiento que obedece a la expresión de : T La corriente eléctrica Al circular, a través de un conductor origina un Calentamiento que obedece a la expresión de : Joule : Joule : T Esta elevación de Temperatura,genera en los aislantes : *· Disminución de la Resistencia de Aislación. *· Disminución de la Resistencia Mecánica.

11 Capacidad de Transporte de los Conductores · Sobrecalentamiento de las líneas.· Sobrecalentamiento de las líneas. · Caídas de tensión.· Caídas de tensión. · Corto circuitos y Riesgos de incendios.· Corto circuitos y Riesgos de incendios. · Fallas de aislación a tierra.· Fallas de aislación a tierra. · Cortes de suministro.· Cortes de suministro. · Pérdidas de energía.· Pérdidas de energía. Representan algunos de los Principales efectos de un mal uso ò dimensionamiento de los conductores, en una instalación eléctrica.

12 Intensidad de Corriente Admisible para Conductores de Cobre (Secc. milimetricas.) SECCIÓN NOMINAL TEMPERATURA DE SERVICIO = 70°C 2 (mm) GRUPO I GRUPO II GRUPO III u u u u u u u GRUPO 1 :Monoconductores Tendidos al Interior de Ductos. u GRUPO 2 :Multiconductores con Cubierta Común, que van al interior de Tubos Metálicos Cables Planos, Cables Portátiles o Móviles,etc..... de Tubos Metálicos Cables Planos, Cables Portátiles o Móviles,etc..... u GRUPO 3 :Monoconductores Tendidos Sobre Aisladores TEMPERATURA AMBIENTE = 30° C TEMPERATURA AMBIENTE = 30° C

13 Intensidad de Corriente Admisible para Conductores de Cobre (Secciones AWG) TEMPERATURA AMBIENTE = 30° C SECCIÓN NOMINAL TEMPERATURA DE SERVICIO 2 GRUPO A GRUPO B (mm) AWG 60°C 75°C 60°C75°C u u u u u u u u u Grupo A : Hasta 3 Conductores en tubo o en Cable o Directamente Enterrados. Enterrados. u Grupo B : Conductor Simple al Aire Libre

14 Factores de corrección a la capacidad de transporte. \ La capacidad de transporte de los conductores Se define por la capacidad de los mismos para disipar la temperatura al medio que los rodea ; a efecto que los aislantes no sobrepasen su temperatura de servicio. Se define por la capacidad de los mismos para disipar la temperatura al medio que los rodea ; a efecto que los aislantes no sobrepasen su temperatura de servicio. Las tablas de conductores consignan : \ Las tablas de conductores consignan : Temperatura ambiente = 30°C.Temperatura ambiente = 30°C. Numero de conductores por ducto = 3Numero de conductores por ducto = 3

15 Capacidad de transporte de los conductores u Finalmente la capacidad de transporte de los conductores queda consignada a la siguiente expresión : Donde: u · : Corriente admisible corregida (A) u : Factor de corrección por N° de conductores. u u : Factor de corrección por temperatura. u · : Corriente admisible por sección según tablas (A).

16 FACTORES DE CORRECCIÓN u FACTORES DE CORRECCIÓN POR CANTIDAD DE CONDUCTORES u Cantidad de Conductores Factor u 4 a u 7 a u 25 a u Sobre

17 FACTORES DE CORRECCIÓN FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA AMBIENTE Y Secciones Milimetricas Y Secciones Milimetricas Temperatura Ambiente ° C Factor a Mas de 30 hasta a Mas de 35 hasta a Mas de 40 hasta a Mas de 45 hasta a Mas de 50 hasta u FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA Y Secciones AWG Y Secciones AWG Temperatura Ambiente ° C Temperatura de servicio Temperatura Ambiente ° C Temperatura de servicio 60 ° C 75 ° C 60 ° C 75 ° C a Mas de 30 hasta a Mas de 40 hasta a Mas de 45 hasta a Mas de 50 hasta a Mas de 55 hasta a Mas de 60 hasta

18 EJEMPLO 1 Verificar la capacidad de transporte de un conductor en las sig condiciones : Verificar la capacidad de transporte de un conductor en las sig condiciones : 2  Sc = 2.5 mm Tamb.= 37 ºC.Tamb.= 37 ºC. Nº de cond./ ducto = 5Nº de cond./ ducto = 5 De tablas por factor de corrección: De tablas por factor de corrección: fN =0.8 fT =0.87 IT =20 (A) Luego : Luego :

19 DIMENSIONAMIENTO POR VOLTAJE DE PERDIDA Al circular una corriente eléctrica a través de los conductores ; se produce una caída de tensión que responde a la siguiente expresión : u Al circular una corriente eléctrica a través de los conductores ; se produce una caída de tensión que responde a la siguiente expresión : u Vp = I * Rc Vp : Voltaje de Pérdida (V) u · Vp : Voltaje de Pérdida (V) u · I : Corriente de Carga (A) u · Rc : Resistencia de los Conductores (Ohm)

20 RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR ELECTRICO u La resistencia de un conductor eléctrico esta dado por la u siguiente expresión: k* * l k* * l u Rc = A 2 : Resistividad especifica del Conductor (Ohm-mm / m ) · : Resistividad especifica del Conductor (Ohm-mm / m ) 2 ( Cu = (Ohm-mm / m ) ) ( Cu = (Ohm-mm / m ) ) u · l : Longitud del conductor ( m ) 2 u · A : Sección de Conductor ( mm )

21 DIMENSIONAMIENTO POR VOLTAJE DE PERDIDA u Finalmente la expresión, para Determinar la sección del conductor en función del Vp queda : k * * l 2 k * * l 2 A = * I (mm ) A = * I (mm ) Vp Vp

22 CALCULO DE ALIMENTADORES u La exigencia establece que la Pérdida de Tensión en la Línea no debe exceder a un 3 % la Tensión Nominal de Fase ; siempre que la pérdida de voltaje en el punto mas desfavorable de la instalación no exceda a un 5 % de la tensión nominal. u CALCULO DE ALIMENTADORES u Para determinar la sección de los conductores que alimentan a un conjunto de Cargas ( Alimentadores ), se procede según la siguiente situación : · Alimentadores con Carga Concentrada.· Alimentadores con Carga Concentrada. · Alimentadores con Carga Distribuida.· Alimentadores con Carga Distribuida.

23 ALIMENTADORES CON CARGA CONCENTRADA En los Alimentadores con carga concentrada, el centro de carga se sitúa solo a una distancia del punto de Empalme o alimentación del u En los Alimentadores con carga concentrada, el centro de carga se sitúa solo a una distancia del punto de Empalme o alimentación del sistema. sistema. Alimentación I Carga I Carga l

24 Sección del Conductor u La Expresión para determinar la sección del Conductor es: k * * l 2 k * * l 2 u A = * I ( mm ) Vp Vp k = 2 (Alimentadores Monofásicos) k = 2 (Alimentadores Monofásicos) u k = 1 (Alimentadores Trifásicos)

25 EJEMPLO 2 Se tiene un alimentador monofásico con carga concentrada, que presenta las sig..... características: L = 60 m. Ohm-mm / m Vp = 6.6 V. 2* * L * I 2 * * 60 * * * L * I 2 * * 60 * 10 2 S = = = 3.27 mm Vp 6.6 Vp 6.6

26 ALIMENTADORES CON CARGA DISTRIBUIDA u En la situación que las cargas se encuentren distribuidas a lo largo de la línea, se presentan dos criterios para el Dimensionamiento de Conductores : I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 u · Criterio de Sección Constante. u · Criterio de Sección Cónica.

27 CRITERIO DE SECCION CONSTANTE u La Sección del Alimentador, es Constante en toda su extensión u i1; i1; i3 Corrientes de rama de los consumos asociados al Alimentador (A) u i1; i1; i3 : Corrientes de rama de los consumos asociados al Alimentador (A) l 1 ; l 2 ; l 3 : Longitud de cada uno de los tramos del u · l 1 ; l 2 ; l 3 : Longitud de cada uno de los tramos del Alimentador (m) Alimentador (m) i 1i 1i 1i 1 i 2i 2i 2i 2 i 3i 3i 3i 3 l1l1l1l1 l3l3l3l3 l2l2l2l2

28 CRITERIO DE SECCION CONSTANTE u La expresión de Cálculo resulta ser: k * k * u A = ( l 1 * i1 + l 2 * i2 + l 3 * i 3 ) ( mm ) Vp Vp k = 2 (Alimentadores Monofásicok = 2 (Alimentadores Monofásico k = 1 (Alimentadores Trifásicos)k = 1 (Alimentadores Trifásicos)

29 EJEMPLO 3 Se tiene un alimentador monofásico con carga distribuida, que presenta las sig..... características: 10 A 20 A 50 A 30 m 80m 180m Ohm-mm / m Vp = 6.6 V Ohm-mm / m Vp = 6.6 V S = (2* / Vp ) * ( L1*i1 +L2*i2 + L3*i3 ) 2 S =(2 * / 6.6 ) * ( 30* * *50 ) = mm

30 CRITERIO DE SECCIÓN CÓNICA u La Sección del conductor Disminuye a lo largo del Alimentador. I 1 I 2 I 3 u I 1 = i 1 + i 2 + i 3 (A) u I 2 = i 2 + i 3 (A) u I 3 = i 3 (A) i 1 i 2 i 3 L1L1L1L1 L3L3L3L3 L2L2L2L2

31 CRITERIO DE SECCIÓN CONICA u La sección del Alimentador se determina a través de la Densidad de corriente constante. Vp 2 Vp 2 u d = ( A/mm) k* * L T k* * L T u L T= L 1 + L 2 + L 3 (m) k = 2 (Alimentadores Monofásicok = 2 (Alimentadores Monofásico k = 1 (Alimentadores Trifásicos)k = 1 (Alimentadores Trifásicos)

32 CRITERIO DE SECCIÓN CONICA I 1 2 I 1 2 u A 1 = ( mm ) d I 2 2 I 2 2 u A 2 = ( mm ) d I 3 2 I 3 2 u A 3 = ( mm ) d

33 EJEMPLO 4 Se tiene un alimentador monofásico con carga distribuida, que presenta las sig. características: 80 A 70 A 50 A 10 A 20 A 50 A 180m Ohm-mm / m Vp = 6.6 V Ohm-mm / m Vp = 6.6 V Vp Vp u d = = = 1.01 ( A/mm) 2* * L T 2 * * 180 2* * L T 2 * * 180

34 CRITERIO DE SECCIÓN CONICA I I A1 = = = ( mm )A1 = = = ( mm ) d 1.1 d 1.1 I I A2= = = ( mm )A2= = = ( mm ) d 1.1 d 1.1 I I A3 = = = ( mm )A3 = = = ( mm ) d 1.1 d 1.1

35 SOLICITACION ANTE LOS CORTO Circuitos u Los Conductores antes las solicitaciones de los corto circuitos, responden según su capacidad de disipación Térmica : 2 i * t Icc (A) t ( s ) S 1 S2 S3 S1 > S2 >S3

36 SOLICITACION ANTE LOS CORTO CIRCUITOS :Normal 2 :Sobrecarga 3 :Corto Circuito ZONAS Curva de operación de un disyuntor t (s) I (A)


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