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5/24/2018 Clculo de cada de tensin en conductores de BT.pdf

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Boletn Tcnico EI 002

CAIDA DE TENSIN CLCULO DE CONDUCTORES

Norman Toledo Carrin

Ing. Electricista (ISPJAE)[email protected]://www.elistas.net/lista/electric/ficheros/3/verFichero/3/

Resumen : Este trabajo pretende resumir con elementos bsicos, el clculo de la cada de tensin en un conductorpara una carga (corriente) definida y de hecho el dimensionamiento adecuado del mismo, en este trabajo se incluyen losconductores de aluminio que en algunas ocasiones han sido tambin utilizados, no obstante sus mayores perdidas conrespecto a las de los conductores de cobre. Tanto los valores de Cu como los del Al son los mas generales del mercado,

esta por dems indicar que cada sector y pas se debe ajustar a los que tienen a su disposicin. Buena parte de estetrabajo ha sido experiencia personal del autor.

Las tablas para calcular la cada de tensin enconductores de aluminio y cobre, en tuberas bandejas

magnticas (hierro y acero) o no magnticas (aluminio ono metlicos), aparecen en las tablas a continuacin.Estas tablas dan la cada de tensin de AMPERES PORCADA 100 metros de la longitud de un circuito.

Estas tablas estn basadas en las siguientes condiciones;

1. - Tres o cuatro conductores simples en una bandeja,en tubera directamente enterrado a una temperaturaambiente de 30C. Para cables de tres conductores, lacada real de voltaje ser aproximadamente la mismapara conductores de pequeos tamaos y alto factor de

potencia. La cada real de voltaje ser de 10 a 15%menor para conductores de gran tamao y bajo factor depotencia.

2. - La cada de voltaje es de fase a fase, para circuitostrifsicos, 3 hilos o tres fases, 4 hilos 60 Hz. Para otros

circuitos multiplique la cada de tensin dadas en lastablas por el siguiente factor de correccin:

tres fases, 4 hilos, fase a neutro x 0.577monofsico, 2 hilos x 1.155monofsico, 3 hilos, fase a fase x 1.155monofsico, 3 hilos, fase a neutro x 0.577

3. - Cada de voltaje son para conductores a unatemperatura de 75 C. Estos pueden usarse paratemperaturas de conductores entre 60 C y 90 C conuna razonable precisin (con +/- 5%). Sin embargo, losfactores de correccin en las tablas pueden aplicarse acriterio. El valor en las tabla es en por ciento de la cada

de voltaje.

Para temperaturas de conductores de 60 C RESTE elporcentaje de la tabla.Para temperaturas de conductores de 90 C SUME elporcentaje de la tabla.

TAMAO DELCONDUCTOR

100% 90% 80% 70% 60%N 14 a N 4 (2 a 21 mm2) 5 4,7 4,7 4,6 4,6N 2 a 3/0 ( 33 a 85 mm2) 5 4,2 3,7 3,5 3,24/0 a 500 MCM ( 107 a 250 mm2) 5 3,1 2,6 2,3 1,9

600 a 1000 MCM ( 300 a 500 mm2) 5 2,6 2,1 1,5 1,3

PORCENTAJE DE CORRECCINFACTOR DE POTENCIA

CLCULO DE CAIDA DE TENSIN

1. - Multiplique la corriente en amperios por la longitud

del circuito en metros para obtener Amper-metro(longitud del circuito, no la longitud del conductor).

2. - Divida para 100.3. - Multiplique por el valor de la cada del voltaje enlas tablas. El resultado es la cada de voltaje.

Ejemplo n1 :

Un motor de 100 HP (75 Kw.), 460 Vol., tiene unacorriente de plena carga de 124 amp con un factor de

potencia del 80%. Es alimentado por tres conductoresde cobre 2/0 en tubera de acero. La longitud de

alimentacin es de 45.72 mts. Cul es la cada devoltaje en el alimentador? Cul es el porcentaje de la

cada de voltaje?.

1. - 124 amp. X 45.72 mts = 5669.28 amp-mt.2. - Dividido para 100 = 56.693. - De la Tabla: para el cable 2/0 de cobre en tuberade hierro.

80% de fp. = 0.06135

56.69 x 0.06135 = 3.477 cada de voltaje(3.477 / 460) x 100 = 0.76% de cada MUY

ACEPTABLE


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Ejemplo n2 :

Un circuito trifsico, 4 hilos, 208 Vol., 76 metros. Lacarga es de 175 amp a 90% de factor de potencia, Sedesea usar conductor de aluminio en tubera de

aluminio. Que tamao de conductor es el requerido paralimitar la cada de tensin a 2% de fase a fase?.

1. - Cada de tensin = (2/100) x 208 = 4.162. - 4.16 /(175 x 76) = 9.5783. - 0.000312 x 100 = 0.0312784. - en la tabla para conductor de aluminio en tubera

no ferrosa a pf 90% el valor ms cercano a 0.031278 esel del conductor de 500 MCM con 0.0298

Mtodo Exacto para el clculo de la Cada deTensin.

22 **cos**

**cos**

senRIXIEsenXIRIEE

S

SVD

Donde:

EVD = Cada de tensin, lnea a neutro, Volt.ES = Fuente de voltaje, lnea a neutro, Volt.I = Corriente de lnea (Carga) amp.R = Resistencia del circuito (ramal, alimentador),

ohm.X = Reactancia del circuito (ramal, alimentador),

ohm.

Cos = factor de potencia de la carga.Sen = factor reactivo de la carga.

Mtodo Aproximado para el clculo de la Cadade Tensin.

La cada de tensin que se produce en un cable puedecalcularse sobre la base de las siguientes frmulasaproximadas:

para circuitos de corriente contnua

SVD E

RILE

100****2

%

= para circuitos monofsicos

S

VDE

senXRILE

100**cos****2%

=para circuitos trifsicos

S

VDE

senXRILE

100**cos****3%

=Donde:E VD(%)= es la cada de tensin porcentual,ES = es la tensin de lnea, Volt.L = es la longitud del circuito, Km.

I = es la intensidad de corriente de fase deltramo del circuito,

R = Resistencia en corriente contnua del cable a

la temperatura de servicio,en /Km.

R =es la resistencia del conductor /Km a la

temperatura de servicio,X =es la reactancia del conductor /Km a la

frecuencia de red ycos = es el factor de potencia de la instalacin.

Mtodo Rpido.

senXIRIEVD **cos**

Donde:

Las abreviaciones son las mismas que en el mtodoexacto

Criterio para la consideracin de cada detensin

Se ha realizado el clculo de la cada de tensin en lalnea deseada y ahora el problema consiste en saber siese es el valor permisible no.

Bsicamente se considerar si el valor de tensin alfinal del ramal a utilizarse es bueno o malo, depender

de que dicho valor sea til para el propsito al cual seha llevado la energa al punto, p.e.; si en el punto deutilizacin llega con carga conectada una tensin de210 Vol., y los equipos conectados all son 240 +/- 10%(entonces tenemos un mnimo de 216 Vol.), el voltaje

que tengo en el punto de uso no me sirve, debo hacerlos clculos para colocar un cable de mayor calibre. Esimportante tener encuenta que debo igualmente tener240 en la fuente un valor que con la cada de tensin

en el conductor pueda operar los equipos all instalados.

El criterio ms prctico que me ha servido durante aoses permitir una cada de tensin del 6% total, desde la

fuente al punto mas alejado de consumo, queda alcriterio de cada profesional repartir ese porcentaje en la

lnea de acuerdo a las caractersticas que tenga tanto enlas condiciones fsicas de la instalacin as como a las

caractersticas del material que tiene para la instalacin(p.e.; barras, blindo barras, cable TTU, TW. THHN,etc). Mientras ms pequeo sea el porcentaje que elusuario destine para la cada de tensin, mayores sern

los calibres del cable a utilizar, mientras mayor sea elporcentaje que el usuario destine como permisible, peor

voltaje tendr el usuario en el punto de consumo.

Prdidas de Transmisin.

Perdidas de transmisin en un circuito de corrientecontinua.


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32 10****2 = RILPperdidas Perdidas de transmisin en un circuito monofsico

de corriente alterna32 10****2 = RILPperdidas

Perdidas de transmisin en un circuito trifsico decorriente alterna32 10****3 = RILPperdidas

perdidasP = Perdidas de transmisin en KW.

L = Longitud del cable, en Km.

R = Resistencia en corriente continua del cable a

la temperatura de servicio, en /Km.

R = Resistencia hmica efectiva del cable a latemperatura de servicio, en /Km.


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TABLASDE

CAIDADEVOLTAJE.

(Voltsporampsporcada100Mt

s.;FaseaFase)

Paraconduct

oresdecobre

Tamao

delco

nduc

tor

AWGMCM

60

70

80

90

100

60

70

80

90

100

14(2.0

8mm2)

1,11220

1,28281

1,45341

1,62073

1,77493

1,10564

1,27953

1,44685

1,61745

1,774

93

12(3.3

1mm2)

0,71194

0,81693

0,92192

1,02690

1,11877

0,70538

0,81365

0,91864

1,02362

1,118

77

10(5.2

6mm2)

0,45604

0,48885

0,58727

0,64961

0,70538

0,44948

0,51837

0,58399

0,64633

0,705

38

8(8.3

7mm

2)

0,29692

0,33793

0,37730

0,41339

0,44291

0,29134

0,33136

0,37402

0,41010

0,442

91

6(13.3

0mm2)

0,19521

0,21982

0,24344

0,26542

0,27887

0,18996

0,21522

0,23950

0,26247

0,278

54

4(21.1

5mm2)

0,13091

0,14534

0,15912

0,17126

0,17520

0,12598

0,14108

0,15518

0,16831

0,174

87

2(33.6

2mm2)

0,09022

0,09843

0,10597

0,11220

0,11024

0,08530

0,09416

0,10236

0,10925

0,109

91

1

0,07644

0,08235

0,08760

0,09154

0,08760

0,07152

0,07808

0,08399

0,08858

0,087

27

1/0(53.5m

m2)

0,06496

0,06923

0,07283

0,07513

0,06988

0,06004

0,06496

0,06923

0,07218

0,069

23

2/0(67.4m

m2)

0,05610

0,05906

0,06135

0,06234

0,05577

0,05118

0,05479

0,05774

0,05938

0,055

45

3/0(5.0mm2)

0,04856

0,05052

0,05184

0,05184

0,04462

0,04396

0,04626

0,04823

0,04888

0,043

96

4/0(107.2m

m2)

0,04265

0,04396

0,04462

0,04364

0,03576

0,03806

0,03970

0,04068

0,04068

0,035

10

250(126.6m

m2)

0,04003

0,04068

0,04068

0,03937

0,03084

0,03510

0,03642

0,03675

0,03609

0,029

86

300(152.0m

m2)

0,03642

0,03675

0,03642

0,03478

0,02625

0,03182

0,03248

0,03248

0,03150

0,025

26

350(177.4m

m2)

0,03412

0,03412

0,03346

0,03150

0,02264

0,02953

0,02986

0,02986

0,02854

0,021

65

500(253.4m

m2)

0,03281

0,02986

0,02854

0,02625

0,01739

0,02559

0,02526

0,02461

0,02297

0,016

08

600(304.0m

m2)

0,02887

0,02822

0,02690

0,02428

0,01509

0,02428

0,02362

0,02297

0,02100

0,013

78

750(380.0m

m2)

0,02756

0,02657

0,02526

0,02264

0,01312

0,02264

0,02198

0,02100

0,01903

0,011

48

1000(506.7mm2)

0,02625

0,02526

0,02362

0,02067

0,01148

0,02100

0,02034

0,01903

0,01706

0,009

51

Tuber

amet

licamagne

tica

(ferrosa

)

Factor

depo

tenc

iaconcarga

%

Tuber

ano-magne

tica

(no-

ferrosayalum

inio)

Factor

depo

tenc

iaconcarga

%


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Conductores

dealuminio

Tama

o

delcon

duc

tor

AWGMCM

60

70

80

90

100

60

70

80

90

100

12

1.08136

1.2503

3

1.42684

1.59055

1.74869

1.08661

1

.24738

1.41995

1.59055

1.74902

10

0.69980

0.7969

2

0.89928

1.04331

1.10335

0.68570

0

.79068

0.89895

1.00131

1.10335

8

0.42815

0.5091

9

0.57677

0.64009

0.69094

0.42192

0

.50328

0.57251

0.63419

0.69390

6

0.29462

0.3339

9

0.37467

0.41142

0.44259

0.29101

0

.33169

0.36975

0.40978

0.44652

4

0.19521

0.2165

4

0.24508

0.26542

0.28281

0.19127

0

.21457

0.23589

0.26247

0.27854

2

0.13222

0.1453

4

0.15846

0.17159

0.17552

0.12762

0

.14272

0.15518

0.16864

0.17848

1

0.10892

0.1171

3

0.12992

0.13878

0.14042

0.10433

0

.11450

0.12828

0.13484

0.14042

1/0

0.09383

0.1000

7

0.10958

0.11483

0.11188

0.08629

0

.09416

0.10564

0.11056

0.11122

2/0

0.07677

0.0807

1

0.09022

0.09318

0.08990

0.07448

0

.08005

0.08661

0.08990

0.08957

3/0

0.06857

0.0721

8

0.07579

0.07907

0.07119

0.05249

0

.05610

0.07152

0.07644

0.07283

4/0

0.05643

0.0570

9

0.05873

0.05807

0.05577

0.04987

0

.05217

0.05610

0.05873

0.05643

250

0.05184

0.0534

8

0.05315

0.05217

0.04757

0.04528

0

.04724

0.04823

0.05085

0.04528

300

0.04495

0.0456

0

0.04692

0.04724

0.04003

0.04134

0

.04199

0.04364

0.04331

0.04101

350

0.04265

0.0436

4

0.04199

0.04298

0.03281

0.04003

0

.04035

0.03904

0.03937

0.03314

500

0.03675

0.0364

2

0.03740

0.03248

0.02493

0.03051

0

.03084

0.03084

0.02986

0.02362

600

0.03314

0.0347

8

0.03182

0.02953

0.02067

0.02756

0

.02789

0.02789

0.02657

0.01969

750

0.03117

0.0308

4

0.02953

0.02756

0.01837

0.02657

0

.02625

0.02559

0.02362

0.01673

1000

0.02789

0.0269

0

0.02559

0.02329

0.01411

0.02264

0

.02231

0.02133

0.01903

0.01247

Tuberametlicamagnetica(ferrosa)

Factord

epotenciaconcarga%

Tuberan

o-magnetica(no-ferrosayaluminio)

Fa

ctordepotenciaconcarga

Paraseleccionareltamaomnimodeconductor.

1.-Determinela

mximacadadetensindeseada,en

Vol..

2.-Dividalacadadevoltajepara(amperiosxmetrodecircuito)

3.-Multipliquep

or100

4.-Encuentrela

mscercanacadadevoltajeenlatabla,enlacolumnacorrectaportipodeconductor,tuberayfactordepoten

cia.Leaeltamaodelconductorparaestevalor.


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ANEXO 1

Para temperaturas ambiente mayores a los 30C, multiplique la capacidad en amperaje de los conductores por el factorapropiado mostrado en la tabla a continuacin.

Temperatura ambiente Conductores diseados a75CConductores diseados a 90C

21-25 1.05 1.04

26.30 1.00 1.00

31-35 0.94 0.96

36-40 0.88 0.91

41-45 0.82 0.87

46-50 0.75 0.82

51-55 0.67 0.76

56-60 0.58 0.71

61-70 0.33 0.58

71-80 0.41

Bibliografa.

1.- Westinghouse Consulting Application Guide .Westinghouse Catalog 55-000 10

thEdition 1991-1992.

Westinghouse Electric Corporation. MarketingCommunications Department. Five Parway Center.Pittsburg, Pennsylvania 155220.

2.- Tablas de ayuda para el proyectista elctrico.EPROIB CECE. Departamento de ProyectoElctricos- Cuba, 1976.

3.- Catlogo de conductores elctricos. Cablec.

4.- Power. Handbook. Part one. McGraw-HillPublication. Publicacin 21-9

5.- Instalaciones Elctricas. Tomo I. Publicado por:Albert F. Spitta. Redaccin: Gnter G. Seip. Manuales

Siemens-Dossat. SA. ISBN: 84-237-0417-3 Tomo I.1981.

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