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OPTIMIZACION DE LAS
INSTALACIONES
ELÉCTRICAS
CONTENIDO TÉCNICO
 DIMENSIONAMIENTO
DE CONDUCTORES
ELÉCTRICOS
 CALIDAD
DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
 PROTECCIONES
 SISTEMAS
ELÉCTRICAS
DE PUESTAS A TIERRA.
DIMENSIONAMIENTO
DE CONDUCTORES
ELÉCTRICOS
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.
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,
contenidos
de impurezas.
· Etc...
con
alto
INTRODUCCIÓN

Lo anterior , origina en los Sistemas Eléctricos :

Funcionamiento irregular , donde se acrecientan
las Pérdidas de Energía por Calentamiento en :
 Maquinas Eléctricas.
 Líneas Eléctricas.

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.
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.
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 :

R I
2
Esta elevación de Temperatura ,genera en los
aislantes :
* · Disminución de la Resistencia de Aislación.
* · Disminución de la Resistencia Mecánica.
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.
Intensidad de Corriente Admisible para
Conductores de Cobre (Secc. milimetricas.)
SECCIÓN NOMINAL
2
(mm)
TEMPERATURA DE SERVICIO = 70°C
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
Intensidad de Corriente Admisible para
Conductores de Cobre (Secciones AWG)
TEMPERATURA AMBIENTE = 30° C
TEMPERATURA DE SERVICIO
SECCIÓN NOMINAL
2
GRUPO A
GRUPO B
(mm)
AWG
60°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

75°C
60°C
75°C
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
Capacidad de transporte de los
conductores

Finalmente la capacidad de transporte de los
conductores queda consignada a la siguiente
expresión :
Donde:

· I

f
N

f
T

·
I
I
I
T

f
N

: Corriente admisible corregida
T
f
T
 
(A)
: Factor de corrección por N° de conductores.
: Factor de corrección por temperatura.
: Corriente admisible por sección según tablas (A) .
FACTORES DE CORRECCIÓN

FACTORES DE CORRECCIÓN POR CANTIDAD DE
CONDUCTORES
“ f “
N





Cantidad de Conductores
4 a 6
7 a 24
25 a 42
Sobre 42
Factor
0.8
0.7
0.6
0.5
FACTORES DE CORRECCIÓN
FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA AMBIENTE
Secciones Milimetricas “ f T “
Temperatura Ambiente ° C
 Mas de 30 hasta 35
 Mas de 35 hasta 40
 Mas de 40 hasta 45
 Mas de 45 hasta 50
 Mas de 50 hasta 55


FACTORES DE CORRECCIÓN POR TEMPERATURA
Secciones AWG “ f “
Temperatura Ambiente ° C







Factor
0.9
0.87
0.8
0.71
0.62
T
Mas de
Mas de
Mas de
Mas de
Mas de
Mas de
30 hasta
40 hasta
45 hasta
50 hasta
55 hasta
60 hasta
40
45
50
55
60
70
Temperatura de servicio
60 ° C
75 ° C
0.82
0.88
0.71
0.82
0.58
0.75
0.41
0.67
0.58
0.35
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 
I 
T
f 
N
f  13.9( A )
T
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)
RESISTENCIA DE UN CONDUCTOR
ELECTRICO

La resistencia de un conductor eléctrico esta dado por la

siguiente expresión:
k*
r *l
Rc =

A
2
: Resistividad especifica del Conductor (Ohm-mm / m )
2
( Cu = 0.018 (Ohm-mm / m ) )

·
r

·
l
·
2
A : Sección de Conductor ( mm )

r
: Longitud del conductor ( m )
DIMENSIONAMIENTO POR VOLTAJE DE
PERDIDA

Finalmente la expresión , para Determinar la sección del
conductor en función del Vp queda :
k *

r
A =
*l
2
*
Vp
I
(mm )
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.
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
l
Carga
Sección del Conductor

La Expresión para determinar la sección del Conductor es:
k*r *l
A=

2
* I ( mm )
Vp

k=2
(Alimentadores Monofásicos)

k=1
(Alimentadores Trifásicos)
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
S=
2 * 0.018 * 60 * 10
=
Vp
2
= 3.27 mm
6.6
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

· Criterio de Sección Constante.

· Criterio de Sección Cónica.
I5
CRITERIO DE SECCION CONSTANTE
La
Sección del Alimentador, es Constante en toda su extensión
l1
i2
i1
i3
l2
l3
i1;
·
i1; i3 : Corrientes de rama de los consumos asociados al Alimentador (A)
l 1 ; l 2 ; l 3 : Longitud de cada uno de los tramos del
Alimentador
(m)
CRITERIO DE SECCION CONSTANTE

La expresión de Cálculo resulta ser:
k*

r
2
( l1 * i1 + l2 * i2 + l3 * i 3 )
A =
( mm )
Vp
• k=2
• k=1
(Alimentadores Monofásico
(Alimentadores Trifásicos)
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
CRITERIO DE SECCIÓN CÓNICA

La Sección del conductor Disminuye a lo largo del
Alimentador.
I1
I2
i1
L1
I1
I3
i3
i2
L2
L3
= i1 + i2 + i3 (A)
 I 2 = i2 + i3
(A)
 I 3 = i3
(A)
CRITERIO DE SECCIÓN CONICA

La sección del Alimentador se determina a través de
la Densidad de corriente constante.
d=


Vp
k* r * L T
L T= L 1 + L 2 + L 3
• k=2
• k=1
2
( A/mm)
(m)
(Alimentadores Monofásico
(Alimentadores Trifásicos)
CRITERIO DE SECCIÓN CONICA
 A1
=
 A2=
 A3
=
I1
d
I2
d
I3
d
2
( mm )
2
( mm )
2
( mm )
EJEMPLO 4
Se tiene un alimentador monofásico con carga
• distribuida , que presenta las sig. características:
80 A
70 A
10 A
50 A
20 A
50 A
180m
 r  0.018 Ohm-mm / m 
Vp

d=
2* r * L T
;
Vp = 6.6 V
6.6
=
2 * 0.018 * 180
2
= 1.01 ( A/mm)
CRITERIO DE SECCIÓN CONICA
I1
• A1 =
80
=
= 72.72 ( mm )
d
1.1
I2
70
• A2=
=
d
50
=
d
2
= 63.63 ( mm )
1.1
I3
• A3 =
2
1.1
2
= 45.45 ( mm )
SOLICITACION ANTE LOS CORTO
Circuitos

Los Conductores antes las solicitaciones de
los corto circuitos , responden según su
capacidad de disipación Térmica : 2
i*t
t(s)
S1 > S2 >S3
S1
S2
S3
Icc (A)
SOLICITACION ANTE LOS CORTO
CIRCUITOS
ZONAS
t (s)
1 :Normal
1
2
3
2 :Sobrecarga
3 :Corto Circuito
I (A)
Curva de operación de un disyuntor