Giuliano Bozzo Moncada memoria

MEMORIA DE CÁLCULO
ALIMENTADORES Y SUBALIMENTADORES
Preparó Giuliano Bozzo Moncada
José Luis Rojas.
SEDE RENCA
INGENIERIA ELECTRICA MENCION
INSTALACIONES

SEDE RENCA
INDICE
Contenido
Índice
Introducción
Resumen
Ejemplo de Cálculo
Normativa
Condiciones de instalación
Calculo alimentadores de Alumbrado
Calculo alimentadores de Fuerza
Cuadro de resumen de cargas

SEDE RENCA
INTRODUCCIÓN
Bajo el punto de vista constructivo en el proyecto debemos considerar una serie de
variables que intervienen en el calculo de alimentadores y subalimentadores, vale decir
desde que conocemos los valores de las cargas asociadas y el recorrido total aproximado
de cada conductor podemos calcular con mayor precisión las secciones de cada
alimentador y con ello definir adecuadamente los alimentadores y subalimentadores.
Al dimensionar adecuadamente los alimentadores y subalimentadores tendremos la
confianza necesaria que estamos cumpliendo a cabalidad los aspectos técnicos, de
seguridad para las personas e instalación y exigidos de acuerdo a las normas
establecidas.
En general, el cálculo de un alimentador se basa en requerimientos técnicos,
teniendo en cuenta los posibles problemas que pueden acontecer durante su vida útil.
Esto se realiza a partir de tres criterios: el de capacidad de transmisión, que asegura la
posibilidad de transmitir potencia suficiente en régimen permanente; el de caída de
tensión, que asegura que se mantenga entre los valores requeridos por la normativa
aplicable; y el de cortocircuito: que asegura que el cable resiste la condición de
cortocircuito un tiempo lo suficientemente largo para que la protección asociada al
conductor actúe. La combinación de estos tres criterios se detallará en la siguiente
memoria.

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RESUMEN
En general se pueden utilizar varios métodos y factores de calculo para los
alimentadores y su respectiva sección (alimentador o subalimentador), entre los cuales se
pueden nombrar los siguientes
- La caída de tensión.
- Coeficiente de resistividad.
- Factor de Demanda.
- Factor de Diversidad.
- Factores de corrección por temperatura y por número de conductores.
- Factor de Potencia.
- Condiciones de instalación y tipo de conductor utilizado.
- Factor de seguridad.
Nosotros utilizamos la siguiente formulación para nuestro proyecto en el calculo de
la sección de los conductores obtenidos de apuntes “Calculo Aplicado al Proyecto”,
considerando la Impedancia de la línea podemos llegar a la sección en forma directa.

I*R
Zoom del dibujo anterior
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A. CONSIDERANDO LA IMPEDANCIA EN LA LÍNEA.
Analizando el diagrama fasorial se puede aceptar como valida “para desfases
pequeños” la relación VpVaVc −=
En donde: ϕ⋅⋅+ϕ⋅⋅= senXIjcosRIVp
ϕϕ senRIjRIVp ⋅⋅+⋅⋅= cos
Si expresamos los valores de R y X en función de la resistencia y reactancia por
unidad de longitud “r” y “x” respectivamente el valor de VP, de puede expresar como:
)senxjcosr(LIVp ϕ⋅+ϕ⋅⋅⋅=
formula general r = R/L ohm/mt)
x = X/L ohm/mt)
también: ZLIVp ⋅⋅= )senxjcosr(Z ϕ⋅+ϕ⋅=
De este modo, conociendo los datos de un problema dado podemos calcular la
sección EN FORMA INDIRECTA
VaI*R*cos j I*R*sen
Vc
I*X
ϕ
ϕ
ϕ
ϕ
I*R
I*X
j I*R*senI*R*cos
I*R
I*X
Va
I*Z
Vc
ϕ
I

forma polar
forma rectangular
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Ejemplo: dada una línea de 240 metros que debe alimentar un consumo de 16KW
con un cos ϕde 0.87 alimentado con una tensión de 220v. Se pide determinar la sección
del alimentador de manera que la caída de tensión no exceda 3%.
Datos:
L=240m Angulo ϕ=29,541º
V=220v VP=3% de Vn =6,6v
P=16kw Cos ϕ=0.87
monofásico
A595,83
87.0220
16000
cosV
P
I
cosIVP
=
⋅
=
ϕ⋅
=
ϕ⋅⋅=
.mt/mili1645,0Z
)mt/(10645,1
240595,832
6,6
LI2
Vp
Z
ZLI2Vp
4
Ω=
Ω⋅=
⋅⋅
=
⋅⋅
=
⋅⋅⋅=
−
también:
mt/mili081,0j143,0Z
º541,291645,0Z
1645,0Z
Ω+=
∠=
ϕ∠=
El valor de Z calculado es el que se precisa para el VP no exceda 6,6 volt de
perdida. Debemos encontrar un conductor comercial que se aproxime al cálculo teórico.
Según la tabla de conductores el conductor que se aproxima es el de 152mm2
cuya
impedancia es:
Z= 0.1706*0.83+ j 0.1295*0.8
mt/mili081,0j143,0Z
)493,0j87,0(1645,0Z
)jsen(cos1645,0Z
senxjcosrZ
Ω+=
+⋅=
ϕ+ϕ⋅=
ϕ⋅+ϕ⋅=

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Cuando el conductor es canalizado en tubería no metálica (pvc) es necesario
aplicar factores de corrección a r y x, en este caso son 0.83 y 0.8 respectivamente.
Z= 0.1706*0.83+ j 0.1295*0.8
Z= 0.1416+ j 0.1036 (mili ohm/mt)
Transformando Z a polar: º191.361754,0Z ∠= o sea la parte real de Z es 0,1754
(mili ohm/mt) )mt/(101754,0Z 3
Ω⋅= −
El voltaje de perdida será:
v038,7Vp
)101754,0(24059,832Vp
ZLI2Vp
3
=
⋅⋅⋅⋅=
⋅⋅⋅=
−
Este valor de VP excede al preestablecido en el enunciado.
El nuevo conductor elegido de la tabla es de 177,3mm2
cuya impedancia es de 0.1512+ j
0.1282, cuyos factores de corrección son; 0.83 y 0.8 respectivamente.
)mt/ohmmili(º489,39162.,0Z
103,0j125,0Z
)mt/ohmmili(8.01282,0j83.01512,0Z
∠=
+=
⋅+⋅=
)mt/ohm(10162,0Z 3−
⋅=
luego:
vVp
Vp
ZLIVp
5,6
)10162,0(24059,832
2
3
=
⋅⋅⋅⋅=
⋅⋅⋅=
−
En este tipo de cálculo calculamos cuanto debe valer la impedancia del conductor
para que VP no exceda el valor exigido, comparamos la impedancia y buscamos la
impedancia más próxima en una tabla y esta nos dice la sección del conductor..

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Tabla de impedancias secuencia positiva y negativa “Por unidad de longitud para
conductores”
SECCIÓ
N
mm2
3 Conductores
Monopolares
en Ducto Metálico
mili ohm / metro
Cable de 3 Conductores
En Ducto Metálico
mili ohm / metro
Factores de
Corrección
Para Ductos
no
Metálico
R X R X R X
2, 08 10, 2854 J 0, 2099 10, 2854 J 0, 1279
1, 0
0, 8
3, 31 6, 4698 J 0, 1948 6, 4698 J 0, 1246
5, 26 4, 0682 j 0, 1878 4, 0682 J 0, 1224
8, 37 2, 5557 J 0, 1744 2, 5557 J 0, 1167
13, 3 1, 6338 J 0, 1634 1, 6174 J 0, 1068
0, 96
21, 2 1, 0433 J 0, 1506 1, 0236 J 0, 0989
33, 6 0, 666 J 0, 1402 0, 6463 J 0, 0940
42, 4 0, 5347 J 0, 1366 0, 515 J 0, 0935
53, 5 0, 4297 J 0, 1353 0, 4101 J 0, 0929
67, 4 0, 3477 J 0, 1340 0, 328 J 0, 0918
0, 93
85 0, 2821 J 0, 1328 0, 2624 J 0, 0910
107, 2 0, 2296 J 0, 1317 0, 2099 J 0, 0894
126, 7 0, 1994 J 0, 1312 0, 1794 J 0, 0880
152 0, 1706 J 0, 1295 0, 1509 J 0, 0863
0, 83
177, 3 0, 1512 J 0, 1282 0, 1312 J 0, 0847
202, 7 0, 1374 J 0, 1263 0, 1161 J 0, 0831
253 0, 1177 J 0, 1230 0, 0958 J 0, 0806
304 0, 1075 J 0, 1215 0, 0815 J 0, 0790
0, 72354, 7 0, 0980 J 0, 1201 0, 0742 J 0, 0782
380 0, 0918 J 0, 1197 0, 0682 J 0, 0776

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De acuerdo a la norma vigente bajo los puntos siguientes se puede sustraer lo siguiente :
8.7.5 ALIMENTADORES
- alimentadores serán desde la subestación hasta los tableros generales auxiliares.
- subalimentadores serán los que derivan de un subalimentador a través de un

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tablero.
Los alimentadores se canalizaran utilizando algunos de los sistemas da
canalización indicados en la sección 8.
Los alimentadores destinados a energizar departamentos de edificios de altura se
canalizaran a través de conductos verticales ubicados estratégicamente en la
construcción.
Los conductos serán accesibles en todos los pisos pero permanecerán cerrados
mediante puertas cerradas con llave.
8.7.5.1 los alimentadores que se utiliza desde la acometida hasta la barra 3X4/0
AWG XAT 15 KV y desde la barra hasta la SS/EE 3X1 /0 AWG 15 KV
8.7.5.2 El alimentador neutro de un alimentador se dimensionara según el siguiente
criterio:
El neutro de alimentadores monofásicos tendrá la misma sección del
conductor fase.
El neutro de alimentadores trifásicos que sirvan cargas lineales tales como
alumbrado incandescentes, calefacción, y fuerza se dimensionara de modo tal que
su sección sea a los menos igual al 50% de la sección de fases.
Cargas no lineales se dimensionara dé modo que tal de sección sea a los
menos igual a la sección de los conductores de fases
8.7.5.3 la sección de los alimentadores y sub alimentadores será tal que la caída de
tensión no supere el 3 % de la tensión nominal y el punto más desfavorable de la
instalación no supere el 5 % de dicha tensión.
8.7.5.4 los alimentadores se deben proteger contra sobrecarga y cortocircuitos, sé
protegerá sobre la sobrecarga de acuerdo a la potencia utilizada, cada alimentador
debe tener una protección individual.
Dimensionamiento
Para alimentadores que sirvan cargas permanentes y intermitentes el
alimentador se dimensionaran de acuerdo a la suma de cargas intermitentes.
Para alimentadores de alumbrado exclusivamente a la carga total de los circuitos
determinada a la sección. Sobre subalimentadores no es necesario hacer aplicar
factores de demanda a los conductores
FACTOR DE DEMANDA:
Para la comprensión del factor de demanda debemos definir los siguientes conceptos:

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DEMANDA: (según Nch Elec 4/2003), La demanda de una instalación, sistema eléctrico o
parte de él, es la carga de consumo en el punto considerado, promediada sobre un
intervalo de tiempo dado. Se expresa en unidades de potencia.
Es decir que si se considera un periodo de tiempo determinado, por Ej. De 9:00hrs
a 10:00hrs y se miden los valores de potencia de una o varias cargas en cada
segundo, se obtiene una curva de consumo de la carga en dicho periodo de
tiempo, y al promediar todos estos valores se obtiene el promedio de consumo de
la carga en el determinado tiempo.
DEMANDA MÁXIMA: (según Nch Elec 4/2003), Es la mayor demanda de la instalación,
sistema eléctrico o parte de él que ocurre en un período de tiempo dado. Se expresa en
unidades de potencia.
De los conceptos anteriores se define factor de demanda:
FACTOR DE DEMANDA:

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(según Nch Elec 4/2003), Es la razón, definida sobre un período de tiempo dado, entre
la demanda máxima de la instalación o sistema y la carga total conectada (Potencia
Instalada). Se entenderá por carga total conectada a la suma aritmética de las potencias
nominales de los artefactos o componentes de la instalación. Se puede también aplicar
esta definición a partes de la instalación o sistema.
1,0
InstaladaPotencia
MaximaDemanda
FD ≤=
El factor de demanda es en la mayoría de los casos menor que 1, debido a que en
un periodo de tiempo determinado no todos los consumos conectados al alimentador
están en funcionamiento (cargas de fuerza, calefacción, etc.), la excepción la constituyen
los circuitos de alumbrado.
En la tabla 7.5 de la Nch Elec 4/2003 de indican los factores de demanda para el
calculo de alimentadores de alumbrado.
FACTOR DE DIVERSIDAD:
(según Nch Elec 4/2003), Es la razón entre la suma de las demandas máximas
individuales de cada una de las subdivisiones de una instalación o sistema y la demanda
máxima de la instalación o sistema completo.
1,0
ConjuntodelMaximaDemanda
esIndividualMaximasdemandaslasdeSumatoria
Fd ≥=
Ya que no todos los consumos están utilizando su demanda máxima individual al
mismo tiempo y la suma de demanda del conjunto es menor que la sumatoria de las
demandas individuales, el factor de diversidad siempre será mayor a 1. (el factor de
diversidad no se aplica a sub-alimentadores).
CONDICIONES DE INSTALACIÓN:
Dependiendo de las características de instalación será necesario determinar el tipo
de aislación del alimentador, para ello se utilizan las tablas 8.6 y 8.6a de la Nch Elec
4/2003.

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Las demandas máximas (F/D) fueron determinadas en función de la potencia total
instalada, considerando los siguientes factores para cada tipo de Servicio.
- Alumbrado Factor de Demanda 0,9
- Fuerza Factor de Demanda 0,5
De tal relación obtendremos la siguiente expresión:
Pot. total = Pot. Inst. x F.D.
De esta manera la “In” del servicio será:
Potencia total
In = --------------------
Voltaje x √3
Conociendo este valor podremos determinar la capacidad del transformador o
empalme, Protección General y la Sección del Alimentador General (Capacidad de
Transporte de éste).
SELECCIÓN DEL AUTOMÁTICO GENERAL
Pot. Tot. x 1.5 (Tol. 50%)
In = -------------------------------------
Voltaje x√3

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SELECCIÓN ALIMENTADOR
Para determinar el alimentador, se debe considerar el tipo de aislación, tipo de
canalización, temperatura de servicio y capacidad de la protección termomagnética.
Scond = In = In Código Eléctrico o indicaciones del fabricante.
CALCULO DE CAÍDA DE TENSIÓN
Monofásica
2 x L x In x 0.018 (expresión monofásica)
Vp = ---------------------------------------------------------------
S cond
2 = Factor doble por formula monofásica
L = Largo en metros
In = Intensidad nominal
Rho del Cu. = Resistencia especifica del cobre (0.018)
S cond. = Sección del conductor
Trifásica
L x In x 0.018 (expresión trifásica)
Vp = ----------------------------------------------------------
S cond
L = Largo en metros
In = Intensidad nominal
Rho del Cu. = Resistencia especifica del cobre (0.018)
S cond. = Sección del conductor
No obstante, los valores obtenidos, no deben superar el Vp, permitido según norma
SEC.

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CALCULOS
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José Luis Rojas.
Giuliano Bozzo Moncada
Giulianno Bozzo Moncada
Giuliano David Bozzo Moncada
Giuliano-Bozzo-Moncada
Giulianno-Bozzo-Moncada
Giuliano-David-Bozzo-Moncada

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