Seleccion del Conductor de Alimentación

Para seleccionar un conductor se deben realizar dos tipos de cálculos eléctricos. El primero por capacidad de corriente y el segundo por caída de tensión.

CALCULO POR CAPACIDAD DE CORRIENTE
La condición inicial e importante es tener en cuenta es que los conductores deben trabajar al 80% de su capacidad nominal, es decir al 80% de la corriente máxima que soporta el conductor.

En el siguiente cuadro se muestran datos de algunos conductores con su corriente admisible, según datos del fabricante CELSA. Usted puede tener acceso a todo el archivo en el catalogo de este fabricante.


Si observamos el cuadro tenemos lo siguiente:

1. El conductor de calibre 18 AWG-MCM, sección de 0.821 mm², para una instalación en tubo a una temperatura máxima de operación de 70°C, tiene una capacidad de corriente máxima de 9 amperios.

2. El conductor de calibre 14 AWG-MCM, sección de 2.08 mm², para una instalación en tubo a una temperatura máxima de operación de 70°C, tiene una capacidad de corriente máxima de 20 amperios.

Si usamos el conductor 18 AWG para la alimentación de un circuito eléctrico, su corriente de diseño debe ser de 0.80*9 amperios, que es igual a 7.2 amperios.

Si usamos el conductor 16 AWG para la alimentación de un circuito eléctrico, su corriente de diseño debe ser de 0.80*13 amperios, que es igual a 10.4 amperios.

Esto significa que si para la alimentación de un circuito, se necesita una corriente mayor se debe usar el conductor de mayor sección.

¿Circuito monofásico o trifásico?

Como el conductor se selecciona por capacidad de corriente, en este primera parte, hay que calcular este valor tomando como dato inicial la máxima demanda o máxima potencia, la tensión a la cual va operar ese circuito y, su factor de potencia.

Para un circuito monofásico se debe usar la relación:

P = V * I * fp

Donde P: Potencia activa medida en vatios, V: tensión en la cual va operar el circuito medido en voltios y fp: factor de potencia que es un valor numérico menor o igual a uno.

Para un circuito trifásico se debe usar la relación:

P = 3 * V * I * fp

Ejemplo1
Determinar la sección de conductor que debe utilizar, para la alimentación de un circuito cuya máxima demanda es de 1kW. La tensión de la red a donde se conectará este circuito es de 220V monofásico con un factor de potencia de 0.95.

Solución

La potencia máxima es de 1kW = 1000W, es decir P=1000W
La tensión en la que funcionará el circuito es de 220V, es decir V=220V
El factor de potencia es de 0.95, es decir fp=0.95

Como el circuito es monofásico, reemplazamos en la relación correspondiente y obtenemos el valor de la corriente que debe soportar el conductor.

I = P / ( V * fp )
I = 1000W / ( 220V * 0.95 )
I = 4.78 Amperios  


Para este valor de corriente seleccionamos el conductor de calibre 18 AWG (ver catalogo)

Ejemplo2
Determinar la sección de conductor que debe utilizar, para la alimentación de una vivienda cuya máxima demanda es de 5kW. La tensión de la red a donde se conectará este circuito es de 220V monofásico con un factor de potencia de 0.95.

Solución

La potencia máxima es de 5kW = 5000W, es decir P=5000W
La tensión en la que funcionará el circuito es de 220V, es decir V=220V
El factor de potencia es de 0.95, es decir fp=0.95

Como el circuito es monofásico, reemplazamos en la relación correspondiente y obtenemos el valor de la corriente que debe soportar el conductor.

 I = P / (V*fp)
I = 5000W / (220V*0.95)
I = 23.92 Amperios  

Para este valor de corriente seleccionamos el conductor de calibre 10 AWG.

Ejemplo3
Determinar la sección de conductor que debe utilizar, para la alimentación de una vivienda cuya máxima demanda es de 5kW. La tensión de la red a donde se conectará este circuito es de 220V trifásico con un factor de potencia de 0.95.

Solución

La potencia máxima es de 5kW = 5000W, es decir P=5000W
La tensión en la que funcionará el circuito es de 220V, es decir V=220V
El factor de potencia es de 0.95, es decir fp=0.95

Como el circuito es trifásico, reemplazamos en la relación correspondiente y obtenemos el valor de la corriente que debe soportar el conductor.


Para este valor de corriente seleccionamos el conductor de calibre 14 AWG.

Con los resultados del ejemplo 2 y 3 puede darse cuenta de la ventaja de usar un circuito trifásico o un circuito monofásico.

CALCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN
Creo que su nombre correcto debe ser "disminución de tensión", para entenderlo mejor. Bueno, el término ya esta difundido de esta forma, así que empezaré indicando que la tensión es una diferencia de potencial entre dos puntos y se mide en voltios.

En nuestra casa, por ejemplo, la diferencia de potencial existente entre los dos conductores que hacen funcionar nuestros artefactos es de 220 voltios, que en forma resumida se escribe 220V.

Pero esa diferencia de potencial no es constante, a lo largo de toda nuestra casa, ya que al pasar por cada artefacto esta tensión va disminuyendo. Esta diferencia de potencia disminuye cada vez que hace funcionar una resistencia, inductancia o capacitancia. Una licuadora, por ejemplo, esta formada por una bobina que hace rotar unas cuchillas para disminuir el tamaño de los alimentos. Esta bobina tiene una resistencia y una inductancia, por lo tanto la diferencia de potencia será menor después de pasar por este artefacto.

Ahora, un conductor, tiene una resistencia, pues es una de sus características físicas. Así que la diferencia de potencial, también disminuirá al pasar por el conductor. Lo mismo sucederá al pasar por los contactos de un interruptor termo magnético. En fin, disminuirá por cada componente,dispositivo o elemento que consuma corriente y que se comporte como una resistencia, inductancia o capacitancia.

¿Cómo se calcula la caída de tensión?

Para una resistencia la disminución de la tensión es igual al producto de la corriente por la resistencia:

Ahora, ya sabemos que la corriente (I) se puede calcular de la potencia máxima (o máxima demanda) que se tiene que suministrar y también del tipo de circuito si es monofásico o trifásico.

La resistencia de un conductor depende de su longitud, de su sección y del tipo de material y se puede calcular usando la siguiente relación matemática:

R = ρ * L / A

Donde: R es la resistencia en ohmios, L es la longitud en metros y A es la sección del conductor en m2


Con estos datos ya es posible calcular la caída de tensión en un alimentador o conductor principal de un suministro.

Ejemplo1
Determinar la caída de tensión en el conductor que se debe utilizar, para la alimentación de un circuito cuya máxima demanda es de 1kW. La tensión de la red a donde se conectará este circuito es de 220V monofásico con un factor de potencia de 0.95 y su longitud hasta el tablero es de 15m.

Solución

La sección del conductor, por capacidad de corriente, la hemos determinado en el Ejemplo1 y, el resultado fue un conductor 18 AWG cuya sección, según el catalogo de CELSA es de 0.821 mm2.

Ahora calculamos la resistencia del conductor para esos 15 m, usando la resistividad del cobre de 0.0171*10(-6)

R = ρ * L / A

R = 0.0171*10(-6) * 15 / 0.821 mm2

R = 3.12 Ohm

Ahora calculamos la caída de tensión que es igual a:


Si analizamos el circuito y consideramos que a nuestro punto de suministro, que es donde esta el medidor de energía, llega una tensión de 220V, a nuestro tablero, con una máxima demanda de 1kW, llegará 220V - 1.48V = 218.5V

Podemos decir que este valor es aceptable, pero existe una mayor caída de tensión desde nuestro tablero hasta cada una de los artefactos de nuestra casa, por lo que debemos ser muy rigurosos es la selección de este conductor.

Para una mejor selección del conductor de alimentación, el código nacional de electricidad recomienda una caída de tensión máxima del 2.5% de la tensión nominal y, 1.48 V representa el 0.7% de la tensión nominal.

Por lo tanto, por caída de tensión seleccionamos el conductor de calibre 18 AWG.

12 comentarios:

  1. hola amigo el factor de potencia siempre es 0.95 o como sacas o de donde lo calculas y no entendí como sacaste la intensidad del circuito trifasico y peor aun los ejercicios para la caída de tencion no tengo idea de donde sacas esos valores porfa explícate mejor para entenderte gracias

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  2. Hola Adriano.
    El factor de potencia es un dato del comportamiento de un circuito y que depende de los equipos que estén conectados.
    Este factor para una casa es en promedio 0.95 y puede ser un poco mayor, llegando en algunos casos a 0.99, pero nunca 1, porque siempre hay artefactos electrónicos y estos son una combinación de R, L y C.
    Gracias por las demás observaciones.

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    2. Hola Julio,
      Gracias por tu comentario

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  4. amigo, cayeron algunas imagenes de los ejemplos 1 y 2, podrias subirlas por vfavor? , gracias por el post, estubo muy bueno..

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  5. muy bueno!
    me ayudaste en mi tarea

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  6. OBSERVACIÓN: A la caída de tensión hay que multiplicarla por el factor 2(dos) en caso monofásicO ya que es la manera de tener en cuenta la caída que se debe a la circulación de corriente por el conductor Neutro.
    Saludos.

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    1. Hola Denis. En los ejemplos desarrollados se trata de un circuito monofásico con neutro, tal como lo indicas. Para efectos de cargas balanceadas, por el neutro de cualquier circuito, no circula corriente y no existe caida de tensión.

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  7. Hola muy interesante tu artículo, pero en la fórmula que relaciona la potencia con la corriente he visto que para el caso del circuito de un motor eléctrico consideran la eficiencia del motor en algunas bibliografías (P = √ 3 * V * I * fp * n donde n sería la eficiencia del motor), pero en otras usan la fórmula tal cual tu lo has hecho, ¿podrías explicarme a que se debe esto? Gracias.

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    1. Hola Omar. La potencia de un circuito trifásico, si las fases estan balanceadas es, siempre: P = √ 3 * V * I * fp
      Pero, en un motor eléctrico, trifásico, parte de la potencia se consume en las bobinas para generar el campo magnético que le permite funcionar, por eso es afectado por la eficiencia que siempre es menor que 1 o menor al 100%.

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