Dimensionamiento de cables Universidad Nacional de Mar del Plata Facultad de Ingeniería Dimensionamiento de cables Alumnos: Briones, Marcos Zubigaray, Ariel Ángel Fecha de la presentación: Octubre de 2006 Duración de la presentación: 40 minutos Materia: Instalaciones Industriales

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 Cargas Energía

Características funcionales de cables Fuente de energía Cargas Energía Condiciones de emergencia Cable sobrecargado Cable a alta temperatura Degradación de características mecánicas Condiciones ambientales y de agrupamiento de cables Condiciones normales

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 El radio mínimo de curvatura Secciones mínimas 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 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 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

Caño de hierro (en aire) Tipo de tendido 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 A I =

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 aire 0,87 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 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] fdp Tipo de cond R [Ω/Km] (80ºC) (20ºC) X [Ω/Km] R [Ω] 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 0,0058

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 = S / (9,1* (t1/2) I adm = 19.65 KA > Ikm  VERIFICA LA SECCIÓN DE 4 mm2

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: Líneas de circuito para tomacorrientes de usos generales: Líneas de circuito para usos especiales: Líneas de circuito para uso específico (excepto MBTF): Líneas de circuito para uso específico (alimentación a MBTF): 1,50 mm2 Alimentaciones a interruptores de efecto: Retornos de los interruptores de efecto: Conductor de protección: 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