Material de clase, instalaciones eléctricas.

1. DIMESIONAMIENTO DEDIMESIONAMIENTO DE
CONDUCTORESCONDUCTORES
OPTIMIZACION DE LASOPTIMIZACION DE LAS
INSTALACIONES ELÉCTRICASINSTALACIONES ELÉCTRICAS
INSTALACIONES ELÉCTRICASINSTALACIONES ELÉCTRICAS
FIUNI-2012FIUNI-2012

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

3. DIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO
DEDE
CONDUCTORESCONDUCTORES
ELÉCTRICOSELÉCTRICOS

4. DIMENSIONAMIENTO DEDIMENSIONAMIENTO DE
CONDUCTORES ELÉCTRICOSCONDUCTORES ELÉCTRICOS
El dimensionamiento de Conductores EléctricosEl dimensionamiento de Conductores Eléctricos
debe cumplir , con los requerimientosdebe cumplir , con los requerimientos ::
Capacidad de Transporte.Capacidad de Transporte.
Control de la Tensión deControl de la Tensión de
Pérdida.Pérdida.
Soportar las Solicitaciones deSoportar las Solicitaciones de
los Corto Circuitos.los Corto Circuitos.

5. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
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. Señal de tensión, con alto
contenidos de impurezas.contenidos de impurezas.
 Etc...· Etc...·

6. INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
Lo anterior , origina en los Sistemas Eléctricos :
Funcionamiento irregular , donde se acrecientanFuncionamiento irregular , donde se acrecientan
las Pérdidas de Energía por Calentamiento en :las Pérdidas de Energía por Calentamiento en :
 Maquinas Eléctricas.Maquinas Eléctricas.
 Líneas Eléctricas.Líneas Eléctricas.

7. La norma ANSI/IEEE C57.110-1986 , 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.

8. Capacidad de Transporte de losCapacidad de Transporte de los
ConductoresConductores
La energía Eléctrica , transportada a través de losLa energía Eléctrica , transportada a través de los
conductores eléctricos, debe estar presente en elconductores eléctricos, debe estar presente en el momentomomento yy
en lasen las cantidadescantidades que el usuario requiere enque el usuario requiere en las mejoreslas mejores
condiciones decondiciones de Seguridad y OperaciónSeguridad y Operación para los finespara los fines
requeridos.requeridos.
La seguridad y la operación están en directaLa seguridad y la operación están en directa relaciónrelación
con la calidad econ la calidad e Integridad de las AislacionesIntegridad de las Aislaciones de losde los
conductores eléctricos ; y estas están en directaconductores eléctricos ; y estas están en directa relación conrelación con
lala Carga servidaCarga servida por los conductores y porpor los conductores y por lala SecciónSección de losde los
mismos.mismos.

9. Capacidad de Transporte de losCapacidad de Transporte de los
ConductoresConductores
La corriente eléctrica Al circular , a través de unLa corriente eléctrica Al circular , a través de un
conductor origina un Calentamientoconductor origina un Calentamiento queque obedece aobedece a
la expresión de :la expresión de :
JouleJoule ::
Esta elevación de Temperatura ,genera en losEsta elevación de Temperatura ,genera en los
aislantes :aislantes :
* · Disminución de la Resistencia de Aislación.· Disminución de la Resistencia de Aislación.
* · Disminución de la Resistencia Mecánica.· Disminución de la Resistencia Mecánica.
R I∗
2

10. Capacidad de Transporte de losCapacidad de Transporte de los
ConductoresConductores
• · 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 losRepresentan algunos de los
Principales efectos de unPrincipales efectos de un
mal usomal uso òò dimensionamientodimensionamiento
de los conductores, en unade los conductores, en una

11. Intensidad de Corriente AdmisibleIntensidad de Corriente Admisible
para Conductores de Cobre (Secc.para Conductores de Cobre (Secc.
milimetricas.)milimetricas.)
SECCIÓNSECCIÓN NOMINALNOMINAL TEMPERATURA DE SERVICIO = 70°CTEMPERATURA DE SERVICIO = 70°C
22
(mm)(mm) GRUPO I GRUPO II GRUPO IIIGRUPO I GRUPO II GRUPO III
1.51.5 1515 1919 2323
2..52..5 2020 2525 3232
44 2525 3434 4242
66 3333 4444 5454
1010 4545 6161 7373
1616 6161 8282 9898
GRUPO 1 :Monoconductores Tendidos al Interior de Ductos .GRUPO 1 :Monoconductores Tendidos al Interior de Ductos .
GRUPO 2 :Multiconductores con Cubierta Común, que van al interiorGRUPO 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.....
GRUPO 3 :Monoconductores Tendidos Sobre AisladoresGRUPO 3 :Monoconductores Tendidos Sobre Aisladores
TEMPERATURA AMBIENTE = 30° CTEMPERATURA AMBIENTE = 30° C

12. Intensidad de Corriente AdmisibleIntensidad de Corriente Admisible
para Conductores de Cobrepara Conductores de Cobre
(Secciones AWG)(Secciones AWG)
TEMPERATURA AMBIENTE = 30° CTEMPERATURA AMBIENTE = 30° C
SECCIÓNSECCIÓN NOMINALNOMINAL TEMPERATURA DE SERVICIOTEMPERATURA DE SERVICIO
22 GRUPO A GRUPO BGRUPO A GRUPO B
(mm)(mm) AWGAWG 60°C 75°C60°C 75°C 60°C60°C 75°C75°C
.82.82 1818 7.57.5 7.57.5 -- --
1.311.31 1616 1010 1010 -- --
2.082.08 1414 1515 1515 2020 2020
3.313.31 1212 2020 2020 2525 2525
5.265.26 1010 3030 3030 4040 4040
8.368.36 88 4040 4545 5555 6565
13.3013.30 66 5555 6565 8080 9595
21.15 421.15 4 7070 8585 105105 125125
Grupo A : Hasta 3 Conductores en tubo o en Cable o DirectamenteGrupo A : Hasta 3 Conductores en tubo o en Cable o Directamente
Enterrados.Enterrados.
Grupo B : Conductor Simple al Aire LibreGrupo B : Conductor Simple al Aire Libre

16. Factores de corrección a laFactores de corrección a la
capacidad de transporte.capacidad de transporte.
La capacidad de transporte de los conductores
Se define por la capacidad de los mismos para disiparSe define por la capacidad de los mismos para disipar
la temperatura al medio que los rodea ; a efecto que losla temperatura al medio que los rodea ; a efecto que los
aislantes no sobrepasen su temperatura de servicio.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

17. Capacidad de transporte de losCapacidad de transporte de los
conductoresconductores
Finalmente la capacidad de transporte de losFinalmente la capacidad de transporte de los
conductores queda consignada a la siguienteconductores queda consignada a la siguiente
expresión :expresión :
Donde:
· : Corriente admisible corregida (A)
: Factor de corrección por N° de conductores.
: Factor de corrección por temperatura.
· : Corriente admisible por sección según tablas (A) .
( )I = ∗ ∗T N TI f f Α
N
f
T
f
TI
I

18. FACTORES DE CORRECCIÓNFACTORES DE CORRECCIÓN
FACTORES DE CORRECCIÓN POR CANTIDAD DEFACTORES DE CORRECCIÓN POR CANTIDAD DE
CONDUCTORESCONDUCTORES
“ ““ “
Cantidad de ConductoresCantidad de Conductores FactorFactor
4 a 64 a 6 0.80.8
7 a 247 a 24 0.70.7
25 a 4225 a 42 0.60.6
Sobre 42Sobre 42 0.50.5
N
f

19. FACTORES DE CORRECCIÓNFACTORES DE CORRECCIÓN
FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA AMBIENTEFACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA AMBIENTE
Secciones Milimetricas “ “Secciones Milimetricas “ “
Temperatura Ambiente ° CTemperatura Ambiente ° C FactorFactor
Mas de 30 hasta 35 0.9Mas de 30 hasta 35 0.9
Mas de 35 hasta 40 0.87Mas de 35 hasta 40 0.87
Mas de 40 hasta 45Mas de 40 hasta 45 0.80.8
Mas de 45 hasta 50Mas de 45 hasta 50 0.710.71
Mas de 50 hasta 55Mas de 50 hasta 55 0.620.62
FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURAFACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA
Secciones AWG “ “Secciones AWG “ “
Temperatura Ambiente ° CTemperatura Ambiente ° C Temperatura de servicioTemperatura de servicio
60 ° C 75 ° C60 ° C 75 ° C
Mas de 30 hasta 40Mas de 30 hasta 40 0.820.82 0.880.88
Mas de 40 hasta 45Mas de 40 hasta 45 0.710.71 0.820.82
Mas de 45 hasta 50Mas de 45 hasta 50 0.580.58 0.750.75
Mas de 50 hasta 55Mas de 50 hasta 55 0.410.41 0.670.67
Mas de 55 hasta 60Mas de 55 hasta 60 -- 0.580.58
Mas de 60 hasta 70Mas de 60 hasta 70 -- 0.350.35
T
f
Tf

20. EJEMPLO 1
Verificar la capacidad de transporte de un conductorVerificar la capacidad de transporte de un conductor
en las sig...... condiciones :en las sig...... condiciones :
22
 Sc = 2.5 mmSc = 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:
fNfN =0.8=0.8
fTfT =0.87=0.87
ITIT =20 (A)=20 (A)
Luego :Luego : I = ∗ ∗ =T N TI f f A13 9. ( )

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

22. RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR
ELECTRICO
La resistencia de un conductor eléctrico esta dado por laLa resistencia de un conductor eléctrico esta dado por la
siguiente expresión:siguiente expresión:
k*k* ρρ * l* l
Rc =Rc =
AA
22
· ρρ : Resistividad especifica del Conductor (Ohm-mm / m ): Resistividad especifica del Conductor (Ohm-mm / m )
22
((ρρCu = 0.018 (Ohm-mm / m ) )Cu = 0.018 (Ohm-mm / m ) )
· l : Longitud del conductor ( m )· l : Longitud del conductor ( m )
22
· A : Sección de Conductor ( mm )· A : Sección de Conductor ( mm )

23. DIMENSIONAMIENTO POR
VOLTAJE DE PERDIDA
Finalmente la expresión , para Determinar la sección del
conductor en función del Vp queda :
k *k * ρρ ** l 2l 2
A = *A = * II (mm )(mm )
VpVp

24. CALCULO DE ALIMENTADORES
La exigencia establece que laLa exigencia establece que la Pérdida de TensiónPérdida de Tensión en la Línea noen la Línea no
debedebe exceder a un (ver reglamento de ANDE) % la “ Tensiónexceder a un (ver reglamento de ANDE) % la “ Tensión
Nominal de Fase “Nominal de Fase “ ; siempre que la pérdida de voltaje en el punto; siempre que la pérdida de voltaje en el punto
mas desfavorable de la instalaciónmas desfavorable de la instalación no exceda a un (verno exceda a un (ver
reglamento de ANDE) % de la tensión nominal.reglamento de ANDE) % de la tensión nominal.
CALCULO DE ALIMENTADORESCALCULO DE ALIMENTADORES
Para determinar la sección de los conductores que alimentan a unPara determinar la sección de los conductores que alimentan a un
conjunto de Cargas ( Alimentadores ) , se procede según laconjunto de Cargas ( Alimentadores ) , se procede según la
siguiente situación :siguiente situación :
• · Alimentadores con Carga Concentrada.· Alimentadores con Carga Concentrada.
• · Alimentadores con Carga Distribuida· Alimentadores con Carga Distribuida..

25. ALIMENTADORES CON CARGA
CONCENTRADA
En los Alimentadores con carga concentrada , el centro de carga seEn los Alimentadores con carga concentrada , el centro de carga se
sitúa solo a una distancia del punto de Empalme o alimentación delsitúa solo a una distancia del punto de Empalme o alimentación del
sistema.sistema.
AlimentaciónAlimentación
II CargaCarga
ll

26. Sección del Conductor
La Expresión para determinar la sección del Conductor es:
kk ** ρρ ** ll 22
A = *A = * I ( mm )I ( mm )
VpVp
k = 2 (Alimentadores Monofásicos)k = 2 (Alimentadores Monofásicos)
k = 1 (Alimentadores Trifásicos)k = 1 (Alimentadores Trifásicos)

27. EJEMPLO 2
• Se tiene un alimentador monofásico con carga
concentrada , que presenta las sig..... características:
• L = 60 m.
° ρ = 0.018 (Ohm-mm / m ).
° Ι = 10 Α.
• Vp = 6.6 V.
2*2* ρρ * L * I* L * I 2 * 0.018 * 60 * 10 22 * 0.018 * 60 * 10 2
S =S = = = 3.27 mm= = 3.27 mm
VpVp 6.66.6

28. ALIMENTADORES CON CARGA
DISTRIBUIDA
En la situación que las cargas se encuentren distribuidas a loEn la situación que las cargas se encuentren distribuidas a lo
largo de la línea , se presentan dos criterios para ellargo de la línea , se presentan dos criterios para el
Dimensionamiento de Conductores :Dimensionamiento de Conductores :
II11 II22 II33 II44 II55
·· Criterio de Sección Constante.Criterio de Sección Constante.
· Criterio de Sección Cónica.· Criterio de Sección Cónica.

29. CRITERIO DE SECCIONCRITERIO DE SECCION
CONSTANTECONSTANTE
La Sección del Alimentador, es Constante en toda su extensiónLa Sección del Alimentador, es Constante en toda su extensión
i1; i1; i3i1; i1; i3 : Corrientes de rama de los consumos asociados al Alimentador (A)Corrientes de rama de los consumos asociados al Alimentador (A)
· ll 11 ; l; l 22 ; l; l 33 :: Longitud de cada uno de los tramos delLongitud de cada uno de los tramos del
Alimentador (m)Alimentador (m)
ii 11 ii 22 ii 33
ll11
ll33
ll22

30. CRITERIO DE SECCIONCRITERIO DE SECCION
CONSTANTECONSTANTE
La expresión de Cálculo resulta ser:La expresión de Cálculo resulta ser:
kk **
ρρ 22
A = (A = ( ll1 * i1 +1 * i1 + ll2 * i2 +2 * i2 + ll3 * i 3 )3 * i 3 ) ( mm )( mm )
VpVp
• k = 2 (Alimentadores Monofásicok = 2 (Alimentadores Monofásico
• k = 1 (Alimentadores Trifásicos)k = 1 (Alimentadores Trifásicos)

31. 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
∀ ρ = 0.018 (ρ = 0.018 (Ohm-mm / mOhm-mm / m ) ;) ; Vp = 6.6 VVp = 6.6 V
S = (2*S = (2* ρρ / Vp ) * ( L1*i1 +L2*i2 + L3*i3 )/ Vp ) * ( L1*i1 +L2*i2 + L3*i3 )
22
S =(2 * 0.018 / 6.6 ) * ( 30* 10 + 80*20 + 180*50 ) = 59.45 mmS =(2 * 0.018 / 6.6 ) * ( 30* 10 + 80*20 + 180*50 ) = 59.45 mm

32. CRITERIO DE SECCIÓN CÓNICACRITERIO DE SECCIÓN CÓNICA
La Sección del conductor Disminuye a lo largo delLa Sección del conductor Disminuye a lo largo del
Alimentador.Alimentador.
II 11 II 22 II 33
II 11 = i= i11 + i+ i22 + i+ i33 (A)(A)
II 22 = i= i22 + i+ i33 (A)(A)
II 33 = i= i33 (A)(A)
ii 11
ii 22 ii 33
LL11 LL33LL22

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

34. CRITERIO DE SECCIÓN CONICACRITERIO DE SECCIÓN CONICA
II 11 22
AA11 == ( mm )( mm )
dd
II 22 22
AA22== ( mm )( mm )
dd
II 33 22
AA33 == ( mm )( mm )
dd

35. EJEMPLO 4
Se tiene un alimentador monofásico con carga
• distribuida , que presenta las sig. características:
80 A 70 A 50 A80 A 70 A 50 A
10 A 20 A 50 A
180m
∀ ρ = 0.018 (ρ = 0.018 (Ohm-mm / mOhm-mm / m ) ;) ; Vp = 6.6 VVp = 6.6 V
Vp 6.6 2Vp 6.6 2
d = = = 1.01 ( A/mm)d = = = 1.01 ( A/mm)
22** ρρ * L* L TT 2 * 0.018 * 1802 * 0.018 * 180

36. CRITERIO DE SECCIÓN CONICACRITERIO DE SECCIÓN CONICA
II 11 8080 22
• A1 = = = 72.72 ( mm )A1 = = = 72.72 ( mm )
d 1.1d 1.1
II 22 7070 22
• A2= = = 63.63 ( mm )A2= = = 63.63 ( mm )
d 1.1d 1.1
II 33 5050 22
• A3 = = = 45.45 ( mm )A3 = = = 45.45 ( mm )
d 1.1d 1.1

37. SOLICITACION ANTE LOS CORTOSOLICITACION ANTE LOS CORTO
CircuitosCircuitos
Los Conductores antes las solicitaciones deLos Conductores antes las solicitaciones de
los corto circuitos , responden según sulos corto circuitos , responden según su
capacidad de disipación Térmica :capacidad de disipación Térmica : 2
i * t
Icc (A)Icc (A)
t ( s )t ( s )
S 1S 1
S2S2
S3S3
S1 > S2 >S3S1 > S2 >S3

38. SOLICITACION ANTE LOS CORTOSOLICITACION ANTE LOS CORTO
CIRCUITOSCIRCUITOS
11 22 33
1 :Normal1 :Normal
2 :Sobrecarga2 :Sobrecarga
3 :Corto Circuito3 :Corto Circuito
ZONASZONAS
Curva de operación de un disyuntorCurva de operación de un disyuntor
t (s)t (s)
I (A)I (A)