Cálculo de secciones de líneas eléctricas
Objetivos:
El objetivo principal es el saber calcular las sección idónea de los conductores empleados
para así poder transportar la potencia con total seguridad , que dicho transporte se efectúe con un
mínimo de perdida de energía y mantener los costos de instalación en un nivel aceptable.
Concepto:
El cálculo de secciones de líneas eléctricas es un método de cálculo para obtener la sección idónea de los conductores empleados, siendo el conjunto de conductores capaz de:
· transportar la potencia requerida con total seguridad;
· que dicho transporte se efectúe con un mínimo de pérdidas de energía;
· mantener los costes de instalación en unos valores aceptables.
A la hora de dimensionar un conductor se aplican tres criterios básicos:
· que su caída de tensión ( ) esté dentro de los límites admisibles;
· que el calentamiento por efecto Joule no destruya el material aislante del conductor;
· que en caso de cortocircuito, no se destruya el conductor.
Cálculo por caída de Tensión
La caída de tensión (
) se produce como consecuencia de la resistencia de los conductores. Como regla general, en España, se permite una (
) máxima de:
) se produce como consecuencia de la resistencia de los conductores. Como regla general, en España, se permite una ( ) máxima de:
· 3% para cualquier circuito interior de viviendas.
· 3 % en instalaciones de alumbrado.
· 5 % en el resto de instalaciones.
La normativa puede establecer otros valores para la caída de tensión máxima admisible. Existen diversas formas de calcular la sección mínima del conductor para diferentes situaciones:
Líneas de corriente continua
· 3 % en instalaciones de alumbrado.
· 5 % en el resto de instalaciones.
La normativa puede establecer otros valores para la caída de tensión máxima admisible. Existen diversas formas de calcular la sección mínima del conductor para diferentes situaciones:
Líneas de corriente continua
Donde S es la sección del conductor,
la resistividad, la I la intensidad prevista en el conductor yla caída de tensión permitida.Líneas de corriente alterna monofásica
Líneas de corriente alterna (trifásica)
Dónde:
Es el factor de potencia activa.
Es la longitud del cable en metros. 
Es la resistividad en: 
El momento eléctrico de una línea es el producto de la carga eléctrica por la distancia hasta el origen. Puede considerarse como el equivalente de la línea constituido por un único tramo de línea con una única carga en su extremo.
· En corriente continua:
· En corriente alterna:
Dónde:
M, momento eléctrico, en amperios por metro [A·m].
L, longitud de la línea, en metros [m].
I = intensidad de corriente eléctrica, en amperios [A].
CosY , factor de potencia, adimensional.
Líneas con cargas irregularmente repartidas
• Momento eléctrico:
• Expresión desarrollada para este caso:
• Es el método general de cálculo de líneas por caída de tensión.
· Ahora, basándonos en la Ley de Nudos de Kirchoff, vamos restando de izquierda a derecha las intensidades a , hasta el primer resultado negativo. Esta intensidad negativa debe coincidir, tanto si la calculamos de izquierda a derecha como de derecha a izquierda. El punto donde aparece dicha intensidad es el Punto de Mínima Tensión.
Cálculo Por Corriente Máxima de Corto Circuito
Por sus características (gran intensidad y corta duración), durante un cortocircuito se considera un calentamiento adiabático del conductor, es decir, todo el calor generado, se invierte en elevar la temperatura del cable.
Mediante la siguiente expresión se puede calcular la corriente máxima de cortocircuito para una sección determinada:
Líneas con cargas uniformemente repartidas
Son un caso particular de líneas con cargas irregularmente repartidas. Se pueden calcular como las anteriores, o mediante un método específico.
· Momento eléctrico:
Son un caso particular de líneas con cargas irregularmente repartidas. Se pueden calcular como las anteriores, o mediante un método específico.
· Momento eléctrico:
· Expresión desarrollada para este caso:
Líneas alimentadas por ambos extremos a la misma tensión
En este tipo de líneas aparece el punto de mínima tensión, que es aquel en donde la C.D.T. es máxima. Dicho punto puede considerarse como el centro de gravedad de la línea. Para su cálculo:
· Obtenemos el valor de lx e ly.
En este tipo de líneas aparece el punto de mínima tensión, que es aquel en donde la C.D.T. es máxima. Dicho punto puede considerarse como el centro de gravedad de la línea. Para su cálculo:
· Obtenemos el valor de lx e ly.
· Ahora, basándonos en la Ley de Nudos de Kirchoff, vamos restando de izquierda a derecha las intensidades a , hasta el primer resultado negativo. Esta intensidad negativa debe coincidir, tanto si la calculamos de izquierda a derecha como de derecha a izquierda. El punto donde aparece dicha intensidad es el Punto de Mínima Tensión.
...
· Sustituimos el valor de la última intensidad empleada en los cálculos antes de llegar a un valor negativo por el valor obtenido.
División de la red por el punto de mínima tensión
Una vez seccionada la línea en dos ramas, calculamos cualquiera de las dos por uno de los métodos anteriores. El resultado será válido para las dos ramas.
Ejemplo de cálculo
Líneas en anillo
Estas líneas son, en realidad, líneas alimentadas por ambos extremos a la misma tensión, y se calculan de forma idéntica a las anteriores
Líneas con ramificaciones
En este caso, se calcula la rama principal, según los métodos anteriores, considerando la suma de todas las cargas de las ramas secundarias aplicadas en el punto de unión entre las ramas principal y secundaria.
El principal inconveniente puede ser repartir la caída de tensión entre la rama principal y las extremas. Lo podemos hacer de forma heurística o calcular la caída de tensión óptima para conseguir un volumen mínimo de conductor (criterio económico).
Cálculo Por Calentamiento
En todo momento, el conductor ha de soportar la intensidad máxima del circuito sin deteriorarse. Por ello, la intensidad nominal del conductor ha de ser mayor a la intensidad máxima del circuito.
El elemento que va a limitar la temperatura máxima a la que es capaz de trabajar el cable es su aislamiento, generalmente de material plástico. Las temperaturas máximas admisibles para los distintos tipos de aislamiento son:
Una vez seccionada la línea en dos ramas, calculamos cualquiera de las dos por uno de los métodos anteriores. El resultado será válido para las dos ramas.
Ejemplo de cálculo
Líneas en anillo
Estas líneas son, en realidad, líneas alimentadas por ambos extremos a la misma tensión, y se calculan de forma idéntica a las anteriores
Líneas con ramificaciones
En este caso, se calcula la rama principal, según los métodos anteriores, considerando la suma de todas las cargas de las ramas secundarias aplicadas en el punto de unión entre las ramas principal y secundaria.
El principal inconveniente puede ser repartir la caída de tensión entre la rama principal y las extremas. Lo podemos hacer de forma heurística o calcular la caída de tensión óptima para conseguir un volumen mínimo de conductor (criterio económico).
Cálculo Por Calentamiento
En todo momento, el conductor ha de soportar la intensidad máxima del circuito sin deteriorarse. Por ello, la intensidad nominal del conductor ha de ser mayor a la intensidad máxima del circuito.
El elemento que va a limitar la temperatura máxima a la que es capaz de trabajar el cable es su aislamiento, generalmente de material plástico. Las temperaturas máximas admisibles para los distintos tipos de aislamiento son:
Los nuevos aislamientos a base de poliolefinas termoplásticas (cables libres de halógenos) se consideran, a efectos de cálculo, como de PVC.
Cálculo Por Corriente Máxima de Corto Circuito
Por sus características (gran intensidad y corta duración), durante un cortocircuito se considera un calentamiento adiabático del conductor, es decir, todo el calor generado, se invierte en elevar la temperatura del cable.
Mediante la siguiente expresión se puede calcular la corriente máxima de cortocircuito para una sección determinada:
Dónde: El cálculo de secciones de líneas eléctricas es un método de cálculo para obtener la sección idónea del conductor a emplear, siendo este capaz de:
• transportar
la potencia requerida con total seguridad;
• Que dicho transporte se efectúe con un mínimo de pérdidas
de energía;
• mantener los costes de instalación en unos valores
aceptables.
A la hora de dimensionar un
conductor se aplican tres criterios básicos:
• Que su caída de tensión ( ) esté dentro de los límites
admisibles;
• Que el calentamiento por efecto Joule no destruya el
material aislante del conductor;
• Que en caso de cortocircuito, no se destruya el conductor.
IMPORTANCIA DEL TRABAJO:
La seguridad de la instalación eléctrica depende de numerosos factores, incrementándose el peligro con la antigüedad de la instalación y el comportamiento del usuario en la utilización
de la electricidad.
Los conductores eléctricos juegan un papel importante en la seguridad de la instalación eléctrica por su impacto en la presencia de accidentes eléctricos.
El correcto dimensionamiento de las secciones y la adecuada selección de los tipos de conductores eléctricos a usar previene accidentes eléctricos como por ejemplo incendios y electrocuciones.
Es necesaria la evaluación periódica de las instalaciones eléctricas cuando tienen una antigüedad mayor a 20 años, se recomienda la renovación de los conductores eléctricos con el fin de prevenir accidentes eléctricos.
Es importante tener en cuenta que para todo tipo de modificación que se realice en la instalación eléctrica, la participación den un profesional electricista calificado.
Problema 1:
Calcular el momento eléctrico de una linea de corriente continua
considerando:
M=L*I
L=5m
I=20A
Problema 2:
Calcular el momento eléctrico de una linea de corriente alterna
considerando:
M=L*I*Cos(Y)
L=10m
I=15A
Y=30°
Cos(30°)=0.5 -> Factor de Potencia (FP)
Problema 3:
Calcular la sección del conductor de una linea de corriente continua multiplicada por la caída de tensión.
considerando:
p=resistividad 2 ohmios mm2
L=3m
I=5A
IMPORTANCIA DEL TRABAJO:
La seguridad de la instalación eléctrica depende de numerosos factores, incrementándose el peligro con la antigüedad de la instalación y el comportamiento del usuario en la utilización
de la electricidad.
Los conductores eléctricos juegan un papel importante en la seguridad de la instalación eléctrica por su impacto en la presencia de accidentes eléctricos.
El correcto dimensionamiento de las secciones y la adecuada selección de los tipos de conductores eléctricos a usar previene accidentes eléctricos como por ejemplo incendios y electrocuciones.
Es necesaria la evaluación periódica de las instalaciones eléctricas cuando tienen una antigüedad mayor a 20 años, se recomienda la renovación de los conductores eléctricos con el fin de prevenir accidentes eléctricos.
Es importante tener en cuenta que para todo tipo de modificación que se realice en la instalación eléctrica, la participación den un profesional electricista calificado.
Problema 1:
Calcular el momento eléctrico de una linea de corriente continua
considerando:
M=L*I
L=5m
I=20A
Problema 2:
Calcular el momento eléctrico de una linea de corriente alterna
considerando:
M=L*I*Cos(Y)
L=10m
I=15A
Y=30°
Cos(30°)=0.5 -> Factor de Potencia (FP)
Problema 3:
Calcular la sección del conductor de una linea de corriente continua multiplicada por la caída de tensión.
considerando:
p=resistividad 2 ohmios mm2
L=3m
I=5A
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