EJEMPLO DE
CÁLCULO DE CONDUCTORES ELECTRICOS
Ejemplo 1
Calcular el conductor a utilizar
para alimentar una carga monofásica de Que absorbe una potencia de 1,5 KVA suponiendo que el factor de potencia
(factor de potencia es = coseno y) Es 0,8
y que el voltaje es de 220 V. Con una
instalación empotrada en la pared (quiere decir que va en una tubería)
utilizando para ello 2 conductores la fase más el neutro. A una temperatura máxima de 35 grados. El
breaker de alimentación está ubicado a 20 metros de la carga.
Hay que recordar que la potencia
puede estar dada en VA= voltioamper,
KVA= kilovoltiamper= 1000 VA, HP=
horse power = 735,5 vatios, W=vatios, KW = Kilovatios= 1000 vatios).
Hay que acordarse también
que potencia aparente
P = Potencia activa / coseno ∂. Y que HP,
Vatios Y Kilovatios son unidades de potencia activa (estudiar triángulo
de potencia).
Primero calculamos la corriente
Sabemos que la potencia
en KVA es
P = V x I
Donde V es el voltaje = 220 voltios
Despejando tenemos que la corriente I es
I = P / V = (1,5 x
1000) / 220
I = 6,81 Amperios
Si buscamos en las tablas observamos que podemos
seleccionar un cable THW 14.
TABLA DE CAPACIDAD DE CORRIENTE
CAPACIDAD DE CORRIENTE (A)
|
FACTORES DE CORRECCION
|
||||||||
1 A 3 CONDUCTORES POR DUCTO
TEMPERATURA AMBIENTE 30O
|
PARA TEMPERATURA AMBIENTE
DIFERENTE A 30O
|
PARA MAS DE TRES CONDUCTORES PORTADORES DE CORRIENTE
|
|||||||
CALIBRE AWG
|
THHN/THWN
|
THW
|
TEMPERATURA OC
|
THHN/THWN
|
THW
|
CANTIDAD
DE CONDUCTORES TRANSPORTANDO CORRIENTE
|
FACTOR
|
||
14
|
25
|
20
|
21-25
|
1,04
|
1,05
|
4-6
|
0,80
|
||
12
|
30
|
25
|
26-30
|
1
|
1
|
7-9
|
0,70
|
||
10
|
40
|
35
|
31-35
|
0,96
|
0,94
|
10-20
|
0,50
|
||
8
|
55
|
50
|
36-40
|
0,91
|
0,88
|
21-30
|
0,45
|
||
6
|
75
|
65
|
41-45
|
0,87
|
0,82
|
31-40
|
0,40
|
||
4
|
95
|
85
|
46-50
|
0,82
|
0,75
|
41 Y MAS
|
0,35
|
||
2
|
130
|
115
|
51-55
|
0,76
|
0,57
|
CUANDO EL NUMERO DE CONDUCTORES PORTADORES DE
CORRIENTE EN UN DUCTO PASE DE TRES, LA CAPACIDAD DE CORRIENTE SE DEBE REDUCIR
MULTIPLICANDOLA POR EL FACTOR INDICADO
|
|||
1/0
|
170
|
150
|
56-60
|
0,71
|
0,68
|
||||
2/0
|
195
|
175
|
61-70
|
0,58
|
0,33
|
||||
3/0
|
225
|
200
|
71-80
|
0,41
|
------
|
||||
4/0
|
250
|
230
|
------
|
------
|
------
|
||||
250
|
290
|
255
|
PARA TEMPERATURA AMBIENTE DISTINTA DE 30O
, MULTIPLICAR LAS CAPACIDADES DE CORRIENTE PRO EL CORRESPONDIENTE FACTOR
|
||||||
350
|
350
|
310
|
|||||||
500
|
430
|
380
|
|||||||
600
|
475
|
420
|
|||||||
En la tabla podemos observar en
las columnas donde dice THHN/THWN, y THW los cuales son tipos de aislamiento,
los números indicados debajo son las capacidades máximas de corriente y al lado
en la columna donde dice Calibre AWG encontramos el calibre
correspondiente ( Todas las tablas de
capacidad de corriente de los conductores
están realizadas de la misma forma). Buscamos el valor que calculamos
para la corriente y tenemos nuestro calibre, para este caso escogemos un cable
tipo THW 14, fíjense que también sirve
un THWN 14.
Al lado derecho de la tabla
también podemos observar los factores de corrección por temperatura y por
cantidad de cables que pasan por la tubería.
Buscamos en la tabla el factor de corrección de acuerdo a
la temperatura que indicada de 35O nos encontramos que es = 0,94.
La capacidad de corriente del conductor en estas
condiciones cambia a
20 amperios x 0,94 = 18,8 amperios
Como nuestra corriente calculada es 6,81 amperios podemos utilizar en mismo conductor.
Como vamos a colocar solo dos cables en la tubería (carga
monofásica) el factor de corrección es 1
por lo cual seguimos utilizando el cable THW 14.
Procedemos ahora a realizar el cálculo de la caída de
tensión.
CALCULO DE LA CAIDA DE TENSIÓN
TABLA DE SECCIONES O AREAS DE CONDUCTORES
AWG
|
Diam. en mm
|
Área mm2
|
AWG
|
Diam. en mm
|
Área mm2
|
1
|
7,35
|
42,40
|
16
|
1,29
|
1,31
|
2
|
6,54
|
33,60
|
17
|
1,15
|
1,04
|
3
|
5,86
|
27,00
|
18
|
1,024
|
0,823
|
4
|
5,19
|
21,20
|
19
|
0,912
|
0,653
|
5
|
4,62
|
16,80
|
20
|
0,812
|
0,519
|
6
|
4,11
|
13,30
|
21
|
0,723
|
0,412
|
7
|
3,67
|
10,60
|
22
|
0,644
|
0,325
|
8
|
3,26
|
8,35
|
23
|
0,573
|
0,259
|
9
|
2,91
|
6,62
|
24
|
0,511
|
0,205
|
10
|
2,59
|
5,27
|
25
|
0,455
|
0,163
|
11
|
2,3
|
4,15
|
26
|
0,405
|
0,128
|
12
|
2,05
|
3,31
|
27
|
0,361
|
0,102
|
13
|
1,83
|
2,63
|
28
|
0,321
|
0,0804
|
14
|
1,63
|
2,08
|
29
|
0,286
|
0,0646
|
15
|
1,45
|
1,65
|
30
|
0,255
|
0,0503
|
De acuerdo a la tabla el
conductor thw 14 tiene un área o sección de 2,08 mm2.
Buscamos una tabla donde tengamos
la impedancia de los conductores en
ohmios por kilómetro de longitud del conductor (quiere decir que en kilómetro o
mil metros de conductor tenemos “x”
cantidad de ohmios).
TABLA DE IMPEDANCIA DE CONDUCTORES
SECCION NOMINAL mm2
|
CABLES UNIPOLARES
OHMIOS POR
KILOMETRO DE LONGITUD
|
|||
COS ∂ = 1
|
COS ∂ = 0,8
|
|||
CU
|
AL
|
CU
|
AL
|
|
1,5
|
26,5
|
---
|
21,36
|
---
|
2,5
|
15,92
|
---
|
12,88
|
---
|
4
|
9,96
|
---
|
8,1
|
---
|
6
|
6,74
|
---
|
5,51
|
---
|
10
|
4
|
---
|
3,31
|
---
|
16
|
2,51
|
4,15
|
2,12
|
3,42
|
25
|
1,59
|
2,62
|
1,37
|
2,19
|
35
|
1,15
|
1,89
|
1,01
|
1,6
|
50
|
0,85
|
1,39
|
0,77
|
1,21
|
70
|
0,59
|
0,97
|
0,56
|
0,86
|
95
|
0,42
|
0,7
|
0,43
|
0,65
|
120
|
0,34
|
0,55
|
0,36
|
0,53
|
150
|
0,27
|
0,45
|
0,31
|
0,45
|
185
|
0,22
|
0,36
|
0,26
|
0,37
|
240
|
0,17
|
0,27
|
0,22
|
0,3
|
300
|
0,14
|
0,22
|
0,19
|
0,26
|
400
|
0,11
|
0,17
|
0,17
|
0,22
|
Para el calibre 14 tenemos que la
sección es 2,08 mm2, en la tabla debemos tomar 2,5 mm2
que es el inmediato superior y vemos que en esa fila corresponde para un
conductor de cobre con factor de potencia 0,8 (de acuerdo al enunciado del
problema) una impedancia de 12,88 ohmios por kilómetro de longitud. En nuestro
caso el enunciado del ejemplo nos dice que la distancia es de 20 metros o sea
L= 20 metros= 20/1000 kilómetros = 0,02 kilómetros
Aplicando la
fórmula de Caída de tensión
Circuitos
Monofásicos
∆
V = (2 x Z x L x I) x 100 / V
Dónde:
∆
V = Caída de tensión en el cable, en %
I =
Corriente eléctrica que circula a través del conductor, en Amperios
L = Longitud
total del circuito, en km
V = Tensión
de fase de trabajo, en Voltios
Z =
Impedancia eléctrica del cable, en ohm/km
= (2 x 12,88 x 0,
0 2 x 6,81) x 100/ 220 %
Caída de tensión = 1,59 %
La máxima caída de tensión debe ser de 3%, por lo podemos
seguir utilizando el cable 14 THW .
EJEMPLO 2
Calcular el conductor de alimentación para una bomba de
agua con un motor
Eléctrico de 5 hp,
trifásica, 220 V, factor de
potencia=0,8, ubicada a 30 metros del tablero de alimentación y a 30o
C.
Calculo de la corriente: Primero pasamos la potencia en
HP a Kw
1 HP = 735,5 W =
0,735 KW KW = 5 x
0,735 = 3,675
KVA = KW
/factor de potencia = 3,675 / 0,8 = 4,593
KVA= 4593 VA
Para un
circuito trifásico la potencia es
P = √ 3 x V x I
Donde V es el voltaje e I es la corriente
Despejando I tenemos
I = 4593 / ((√3) x 220)
Amps = 4,593 x 1000 / (1,732 x 220) =4593 / 381,05 =
12,05 amps, esta corriente debemos multiplicarla
por 1,25 ya que para motores, segun el CEN se debe considerar un 25% de de carga adicional.
I = 12,05 x 1,25 = 15,625
por 1,25 ya que para motores, segun el CEN se debe considerar un 25% de de carga adicional.
I = 12,05 x 1,25 = 15,625
Vamos a la tabla y obtenemos un cable THW y obtenemos un cable # 14
Suponemos que estamos a temperatura ambiente, por lo cual
el factor de corrección de temperatura es
1
Como van a estar 4 conductores en el tubo conduit,
corregimos la capacidad del conductor THW 14 y la llevamos a 20 x 0,8 = 16 amps lo cual está por encima
de 15,625 amps que fue lo que calculamos por lo tanto podemos seguir utilizando
el cable # 14.
Calculamos ahora la caída de tensión
Para el cable # 14 tenemos una impedancia Z= 12,88 Ohms/
Km
Aplicamos la fórmula para un circuito trifásico
∆
V = Raíz cuadrada (3) x (Z x L x I) x
100 / Vff
Dónde:
∆
V = Caída de tensión en el cable, en %
I =
Corriente eléctrica que circula a través del conductor, en A
L = Longitud
total del circuito, en km
Vff =
Tensión entre fases, en Voltios
Z =
Impedancia eléctrica del cable, en ohm/km
Delta V = 1,73 x 12,88 x 0,030 x 15,625 x 100 / 220
Caída de tensión = 4,74 %
Como la caída de tensión debe ser igual o menor a 3 %
Debemos utilizar un cable de mayor calibre por lo cual
escogemos un cable # 12, y recalculamos la caída de tensión.
Caída de tensión =1,73 x 8,1 x 0,030 x 15,625 x 100 /220
Caída de tensión = 2,98 %
Lo cual es aceptable nos que damos con el cable tipo THW # 12.
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