dimensionamiento de conductores electricos

1. SEMINARIO
OPTIMIZACION DE LAS
INSTALACIONES
ELÉCTRICAS
Instructor: Cristián Hernández

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

3. DIMENSIONAMIENTO DE
CONDUCTORES ELÉCTRICOS

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

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

6. INTRODUCCIÓN
 Lo anterior , origina en los Sistemas Eléctricos :
 Funcionamiento irregular , donde se acrecientan
las Pérdidas de Energía por Calentamiento en :
 Maquinas 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 los
Conductores
 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 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.

9. 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 :
Joule :
 Esta elevación de Temperatura ,genera en los
aislantes :
*· Disminución de la Resistencia de Aislación.
*· Disminución de la Resistencia Mecánica.
R I

2

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

11. 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
 1.5 15 19 23
 2.5 20 25 32
 4 25 34 42
 6 33 44 54
 10 45 61 73
 16 61 82 98
 GRUPO 1 :Monoconductores Tendidos al Interior de Ductos .
 GRUPO 2 :Multiconductores con Cubierta Común, que van al interior
de Tubos Metálicos Cables Planos , Cables Portátiles o Móviles ,etc.....
 GRUPO 3 :Monoconductores Tendidos Sobre Aisladores
 TEMPERATURA AMBIENTE = 30° C

12. 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°C 75°C
 .82 18 7.5 7.5 - -
 1.31 16 10 10 - -
 2.08 14 15 15 20 20
 3.31 12 20 20 25 25
 5.26 10 30 30 40 40
 8.36 8 40 45 55 65
 13.30 6 55 65 80 95
 21.15 4 70 85 105 125
 Grupo A : Hasta 3 Conductores en tubo o en Cable o Directamente
Enterrados.
 Grupo B : Conductor Simple al Aire Libre

13. 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.
 Las tablas de conductores consignan :
• Temperatura ambiente = 30°C.
• Numero de conductores por ducto = 3

14. Capacidad de transporte de los
conductores
 Finalmente la capacidad de transporte de los
conductores queda consignada a la siguiente
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 T
I f f 
N
f
T
f
T
I
I

15. FACTORES DE CORRECCIÓN
 FACTORES DE CORRECCIÓN POR CANTIDAD DE
CONDUCTORES
“ “
 Cantidad de Conductores Factor
 4 a 6 0.8
 7 a 24 0.7
 25 a 42 0.6
 Sobre 42 0.5
N
f

16. FACTORES DE CORRECCIÓN
FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA AMBIENTE
 Secciones Milimetricas “ “
Temperatura Ambiente ° C Factor
 Mas de 30 hasta 35 0.9
 Mas de 35 hasta 40 0.87
 Mas de 40 hasta 45 0.8
 Mas de 45 hasta 50 0.71
 Mas de 50 hasta 55 0.62
 FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA
 Secciones AWG “ “
Temperatura Ambiente ° C Temperatura de servicio
60 ° C 75 ° C
 Mas de 30 hasta 40 0.82 0.88
 Mas de 40 hasta 45 0.71 0.82
 Mas de 45 hasta 50 0.58 0.75
 Mas de 50 hasta 55 0.41 0.67
 Mas de 55 hasta 60 - 0.58
 Mas de 60 hasta 70 - 0.35
T
f
T
f

17. EJEMPLO 1
Verificar la capacidad de transporte de un conductor
en las sig...... condiciones :
2
• Sc = 2.5 mm
• Tamb.= 37 ºC.
• Nº de cond./ ducto = 5
 De tablas por factor de corrección:
fN =0.8
fT =0.87
IT =20 (A)
Luego : I    
T N T
I f f A
13 9
. ( )

18. 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 :
 Vp = I * Rc
 · Vp : Voltaje de Pérdida (V)
 · I : Corriente de Carga (A)
 · Rc : Resistencia de los Conductores (Ohm)

19. RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR
ELECTRICO
 La resistencia de un conductor eléctrico esta dado por la
 siguiente expresión:
r * L
 Rc =
S
2
 · r : Resistividad especifica del Conductor (Ohm-mm / m )
2
(rCu = 0.018 (Ohm-mm / m ) )
 · L : Longitud del conductor ( m )
2
 · S : Sección de Conductor ( mm )

20. DIMENSIONAMIENTO POR
VOLTAJE DE PERDIDA
 Finalmente la expresión , para Determinar la sección del
conductor en función del Vp queda :
k * r * l 2
 S = * I (mm )
Vp

21. CALCULO DE ALIMENTADORES
 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.
 CALCULO DE ALIMENTADORES
 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 Distribuida.

22. 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
sistema.
Alimentación
I Carga
L

23. Sección del Conductor
 La Expresión para determinar la sección del Conductor es:
k * r * L 2
 S = * I ( mm )
Vp
 k = 2 (Alimentadores Monofásicos)
 k = 1.73 (Alimentadores Trifásicos)

24. EJEMPLO 2
• Se tiene un alimentador monofásico con carga
concentrada , que presenta las sig..... características:
• L = 60 m.
 r  0.018 Ohm-mm / m .
 I  10 .
• Vp = 6.6 V.
2* r * L * I 2 * 0.018 * 60 * 10 2
S = = = 3.27 mm
Vp 6.6

25. ALIMENTADORES CON CARGA
DISTRIBUIDA
 En la situación que las cargas se encuentren distribuidas a lo
largo de la línea , se presentan dos criterios para el
Dimensionamiento de Conductores :
I1 I2 I3 I4 I5
 · Criterio de Sección Constante.
 · Criterio de Sección Cónica.

26. CRITERIO DE SECCION
CONSTANTE
La Sección del Alimentador, es Constante en toda su extensión
i1; i1; i3 : Corrientes de rama de los consumos asociados al Alimentador (A)
· L 1 ; L2 ; L3 : Longitud de cada uno de los tramos del
Alimentador (m)
i 1 i 2 i 3
L1
L3
L2

27. CRITERIO DE SECCION
CONSTANTE
 La expresión de Cálculo resulta ser:
k * r 2
 S = ( l1 * i1 + l2 * i2 + l3 * i 3 ) ( mm )
Vp
• k = 2 (Alimentadores Monofásico
• k = 1.73 (Alimentadores Trifásicos)

28. 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
 r  0.018 Ohm-mm / m  ; Vp = 6.6 V
S = (2* r / Vp ) * ( L1*i1 +L2*i2 + L3*i3 )
2
S =(2 * 0.018 / 6.6 ) * ( 30* 10 + 80*20 + 180*50 ) = 59.45 mm

29. CRITERIO DE SECCIÓN CÓNICA
 La Sección del conductor Disminuye a lo largo del
Alimentador.
I 1 I 2 I 3
 I 1 = i1 + i2 + i3 (A)
 I 2 = i2 + i3 (A)
 I 3 = i3 (A)
i 1 i 2 i 3
L1 L3
L2

30. CRITERIO DE SECCIÓN CONICA
 La sección del Alimentador se determina a través de
la Densidad de corriente constante.
Vp 2
 d = ( A/mm)
k* r * L T
 L T= L 1 + L 2 + L 3 (m)
• k = 2 (Alimentadores Monofásico
• k = 1.73 (Alimentadores Trifásicos)

31. CRITERIO DE SECCIÓN CONICA
I 1 2
 S1 = ( mm )
d
I 2 2
 S2= ( mm )
d
I 3 2
 S3 = ( mm )
d

32. 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
 r  0.018 Ohm-mm / m  ; Vp = 6.6 V
Vp 6.6 2
 d = = = 1.01 ( A/mm)
2* r * L T 2 * 0.018 * 180

33. CRITERIO DE SECCIÓN CONICA
I 1 80 2
• S1 = = = 79.2 ( mm )
d 1.01
I 2 70 2
• S2= = = 69.3 ( mm )
d 1.01
I 3 50 2
• S3 = = = 49,5 ( mm )
d 1.01

34. SOLICITACION ANTE LOS CORTO
Circuitos
 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

35. SOLICITACION ANTE LOS CORTO
CIRCUITOS
1 2 3
1 :Normal
2 :Sobrecarga
3 :Corto Circuito
ZONAS
Curva de operación de un disyuntor
t (s)
I (A)