1. CALCULO DE LINEAS
PARA MAQUINAS ELECTRICAS
UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO
FACULTAD NAL.INGENIERIA
CARRERA ING.MECANICA ELECTROMECANICA
2. IDENTIFICACION DE LA MATERIA
2.- Contenido Mínimo
CALCULO DE LINEAS PARA MAQUINAS
Asignatura: Instalaciones Electromecánica
Código : MEC – 3342
Carga Horaria: 6 Hrs / Sem.
Carrera : Ing. Mecánica – Electromecánica
Facultad: Nacional de Ingeniería
3.- Objetivo.
La selección y cálculo de la red de conductores de una instalación de baja tensión, así como de
su representación gráfica (planos de disposición en planta y esquema unifilar). Se va a
considerar el cálculo de la protección a las personas, la instalación de acuerdo ha Reglamento,
deberá dimensionar correctamente el conductor eléctrico principal de alimentación para uno o
varios motores eléctricos industriales
1. Introducción
2. Conductores para alimentar a cargas concentradas
3. Líneas de baja tensión corriente continua
4. Líneas de baja tensión corriente alterna.
5. Calculo circuito trifásico
5. Ejercicios
3. Conjunto de conductores que llevan la energía desde los
centros de generación a los consumos interesa
conocer los factores que influyen en los parámetros
eléctricos con el fin de realizar una modelación desde el
punto de vista de tecnico todo el sistema.
INTRODUCCION
Tipo de transmisión: corriente continua,
corriente alterna
Formas constructivas : Líneas aéreas(A.T.),
Lineas de distribucion (M.T.; B.T.)
Red de Distribución de Baja Tensión
Son redes que, partiendo de los centros
de transformación citados anteriormente,
alimentan directamente los distintos
receptores, constituyendo pues, el último
escalón en la distribución de la energía
eléctrica.
Las tensiones utilizadas son:
220/127 V. y 380/220 V
4. · Acometida.
· Caja General de Protección (CGP).
· Línea de Enlace o Línea General
de Alimentación (LGA).
· Interruptor General de Maniobra.
· Caja de derivación.
· Centralización de contadores.
· Derivación Individual (DI).
· Fusibles de seguridad.
· Contador.
· Caja para Interruptor Controlador
de Potencia (ICP).
· Dispositivos generales de mando
y protección (Interruptores
Diferenciales e Interruptores
Magneto térmicos).
· Circuito o línea que alimenta los
equipos eléctricos.
· Toma de tierra.
Esta instalación está formada por los siguientes
tramos y dispositivos:
INSTALACION DE ENLACE
GRADO DE ELECTRIFICACION
ELEVADO
5. MEMORIA DE CALCULO ELECTRICA DE LA PLANTA DE BOMBEO
1.- MEMORIA DESCRIPTIVA.
2.- DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA.
El sistema eléctrico correspondo a la planta de bombeo, de la ciudad Miguel
Alemán Tamaulipas,.
Acometida Eléctrica. La acometida será proporcionada por la compañía
suministradora en baja tensión 220/127 volts, 3F, 4H, 50Hz.
Centro de Control de Motores: estará formado por arrancadores a tensión plena
individuales (2) en gabinete interior NEMA-1, usos generales, para operar a 220 V.,
3F, 3H, 50 Hz. el cual aloja, arrancador a tensión plena.
Alumbrado interior. En la caseta se emplean luminarias fluorescentes a base de
lámparas de 2x32 W, la energía que se emplea para este fin proviene de un sistema
a 127 V, 50 Hz.
Alumbrado exterior. Se emplean luminarias tipo punta de poste, con lámparas de
aditivos metálicos de 175 W., 220 V. Y 50 Hz.
Distribución de fuerza. Se da a través de cables con aislamiento THW-LS 75°C., en
tubos conduit pared gruesa y condulets en los cambios de dirección. La conexión del
motor se hará mediante cable submarino.
Sistema de tierras. Está compuesto por un electrodo de cobre tipo copperweld y
cable desnudo para interconectar: gabinetes de arrancadores y tablero de alumbrado
y motores eléctricos.
Red de Fuerza. Los elementos básicos que componen la red de fuerza en baja
tensión son interconexión entre: acometida eléctrica - tablero, tablero - arrancador,
arrancador - alimentación a motores y tablero a alumbrado
6. Las líneas constituyen uno de los principales elementos que intervienen
en la composición de una red eléctrica. La interconexión de sistemas y
el transporte, reparto y distribución de la energía dentro de un sistema
determinado se realizan por medio de líneas aéreas o cables aislados.
La interconexión entre redes regionales o nación, así como el transporte
entre grandes centros de producción y consumo, para los que siempre
se emplean A.T. con distancias de orden elevado, son dominio exclusivo
de las líneas aéreas(cables de aluminio con mensajero).
En las redes de distribución M.T., comienzan ya a existir dos campos de
utilización perfectamente delimitados: las líneas aéreas y los cables
aislados.
Conductividad para Cu y Al para cálculos eléctricos Valores de conductividad (γ) en
m/(Ω mm²
∙
7. La clasificación de los conductores eléctricos. Depende del alma, estará constituida:
Según su constitución
Alambre: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por un solo elemento o
hilo conductor.
Se emplea en líneas aéreas, como conductor desnudo o aislado, en instalaciones eléctricas a la
intemperie, en ductos o directamente sobre aisladores.
Cable: Conductor eléctrico cuya alma conductora está formada por una serie de hilos
conductores o alambres de baja sección, otorga una gran flexibilidad.
• Según Número de Conductores
Monoconductor: Conductor eléctrico con una sola alma conductora, con aislación y con o
sin cubierta protectora.
Multiconductor: Conductor de dos o más almas conductoras aisladas entre sí, envuelta
cada una por su respectiva capa de aislación y con una o más cubiertas protectoras
comunes.
Características de los aislantes
El objetivo de la aislación en un conductor es evitar que la energía eléctrica que circula por él,
entre en contacto con las personas o con objetos, ya sean éstos ductos, artefactos u otros
elementos que forman parte de una instalación. Entre los materiales usados para la aislación
de conductores podemos mencionar el PVC o cloruro de polivinilo, el polietileno o PE, el
caucho, la goma, el neopreno y el nylon.
ELALMA O ELEMENTO CONDUCTOR
8. CONDICIONES DE USO PARA CONDUCTORES AISLADOS CON SECCIONES
AWG
(Fabricados según Normas UL ó IPCEA)
Tipo de Aislación Designación T º Max de
Servicio. º C
Tensión Max. Admisible V
(AC)
Condiciones de Empleo
(Tendido Fijo)
Mono conductor con aislación de PVC. T 60 600 En Interiores con ambiente seco, colocaciones dentro de tubos embutidos o
sobrepuestos o directamente sobre aisladores.
Mono conductor con aislación PVC
resistentes a la humedad.
THW (1) 60 600 Id. T pero para ambiente seco o húmedo y mayor temperatura.
Mono conductor con aislación de PVC y
cubierta de un Nylon resistente a la
humedad, mayor temperatura, a los
lubricantes y combustibles.
THHN 75 600 Id. THW, y para utilizarse en ambientes en que se manipulen lubricantes y
combustibles.
Multiconductor: aislación y chaqueta de
PVC. TN-60 60 600
Para instalar en recintos secos y húmedos a la intemperie, sin exponerse a rayos
solares en chaqueta de PVC. canaletas directamente enterradas en el suelo y bajo
el agua con protección adicional cuando esté expuesto a posibles daños
mecánicos.
Multiconductor con aislación de PVC
resistente mayor temperatura TN-75 75 600 Id. TN-60 con mayor temperatura.
Cable multiconductor con aislación de PVC
resistente a mayores temperaturas. TN-90 90 600 Id. TN-75 con mayor temperatura.
Mono conductor con aislación de
polietileno y chaqueta de PVC
TTU (1)
PT
75 600 Ambiente húmedo u corrosivo sobrepuesto en canaletas, instalaciones
subterráneas en ductos, directamente bajo tierra, en agua y a la intemperie sin
exponerse a los rayos solares.
Conductor multipolar con aislación y
chaqueta de PVC.
TTMU (1) 75 600 Id. TTU
Multiconductor aislación de polietileno y
chaqueta de PVC
PMT 75 600 Id. TTU ó PT multiple
Mono conductor de aislación de goma R 60 600 Id. T
Mono conductor de aislación de goma
resistente a la humedad
RW 60 600 Id. TW
Mono conductor de aislación de goma
resistente a la humedad resistente a la
temperaturas
RHW 75 600 Id. THW
Mono conductor de aislación de goma
resistente a la humedad y mayor
temperaturas
RH 75 600 Id. R con mayor temperatura
9. 1. CONDUCTORES PARA ALIMENTAR A CARGAS CONCENTRADAS
A). Por capacidad de corriente:
LÍNEAS DE CORRIENTE CONTINUA
mm²
LÍNEAS DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICA
LÍNEAS DE CORRIENTEALTERNA MONOFASICA
mm²
mm²
LÍNEAS DE INTERIORES
10. Las fórmulas útiles para el cálculo de la Sección mínima o la Longitud máxima, en función
de la caída de tensión e (V) o Pp (%) son
Máximas caídas de tensión admisibles :
Acometidas: no se considera, debido a que las compañías suministradoras están obligadas a
mantener en un margen la tensión que llega al cuadro general.
5 % considerando la carga de Fuerza o Equipos Industriales
Líneas generales de alimentación:
0.5 % en caso de centralización de contadores en planta baja (caso normal).
1 % en caso de centralizaciones en varias plantas.
Derivaciones individuales: 1 % en caso de centralización de contadores en planta baja (caso normal).
0.5 % en caso de centralizaciones en varias plantas
Circuitos interiores: 3 % considerando la carga de cálculo.
11. 2. LINEAS DE BAJA TENSION CORRIENTE CONTINUA
LÍNEAS ABIERTAS C.C.
Ej. Calcular la sección de Cobre deberá darse a una línea bifilar a 220 V, sabiendo que tiene
conectado tres motores que consumen I5, I10 y I12 A. y que las distancias de estas máquinas al punto
de conexión de la red es de L140, L2100 y L3130 m., respectivamente (, caída tensión máxima 1,5%.
Caída de tensión
Sección
Se adopta la sección superior normalizada según tabla de
CÁLCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN
La caída de tensión (ΔV) se produce como consecuencia de la resistencia de los conductores.
Como regla general se permite una C.D.T. máxima de:
3 % en instalaciones de alumbrado.
5 % en el resto de instalaciones.
El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión establece, para derivaciones individuales:
Instalaciones de Enlace. Derivaciones Individuales" La caída de tensión máxima admisible será:
• Para el caso de contadores concentrados en más de un lugar: 0,5 %
• Para el caso de contadores totalmente concentrados: 1 %
• Para el caso de derivaciones individuales en suministros individuales para un único usuario en
el que no existe Línea General de Alimentación: 1,5 %
12. LÍNEAS CON FINALES RAMIFICADOS C.C.
Ej. Se fija arbitrariamente las caídas de tensión en el tramo GA y en los ramales AB y Ac, de forma que
la caída total admisible (1,5%) sea igual a Calcular las secciones que deberán darse a una línea con
dos ramales finales y la de cada uno de estos ramales, sabiendo que: U = 220 V, longitud 150 m; La
caída de tensión en los ramales se cifra 0,5% y en la línea general 1%
Sección
Se adopta la sección superior normalizada según tabla de
Sección
Se adopta la sección superior normalizada según tabla de
Sección
Se adopta la sección superior normalizada según tabla de
Nota. Para que el volumen de cobre se mínimo a utilizar, las caídas GA y GB se elige l caída de tensión entre
los puntos G y A sea:
Del problema anterior
Para mayor exactitud, podríamos 2,3 Voltios en lugar de 2,2 V que hemos fijado arbitrariamente, siendo
I2
I1
13. 3. LINEAS DE BAJA TENSION CORRIENTE ALTERNA.
LÍNEAS MONOFASICAS ABIERTAS C.A.
Ej. Calcular la línea monofásica de cobre que se representa, sabiendo que la tensión
U=220V, conectadas a tres receptores; caída de tensión 1,5 %; ;
;
Caída de tensión
Sección
Se adopta la sección superior normalizada según tabla de
14. LÍNEAS TRIFASICAS ABIERTAS C.A.
LINEAS DE BAJA TENSION CORRIENTE ALTERNA.
Ej. Calcular la línea trifásica con neutro de cobre que se representa , sabiendo que la
tensión U=220V, conectadas a tres receptores; caída de tensión 1,5 %; ; ;
Caída de tensión
Sección
Se adopta la sección superior normalizada según tabla de
Para el NEUTRO se toma sección
Ej. La sección
15. El calibre se selecciona calculando la corriente de diseño
PARA UN MOTOR
19. B) Por caída de tensión:
PARA VARIOS MOTORES
Donde:
20. MOTORES TRIFÁSICOS DE CORRIENTE, CORRIENTE PLENA CARGA
EN AMPERES
Promedio para todas las velocidades y frecuencias
21. Motor 1 Motor 2 Motor 3
Ejercicio En el siguiente esquema eléctrico, la
alimentación es 3Ф , 220V A.C., el conductor es
en aire, determinar el conductor alimentador de
los motores.
P1= 40HP,Cosϕ= 0.86
P2= 20HP,Cosϕ= 0.90
P3= 15HP,Cosϕ=0.82
Donde:
• IAG: Interruptor general
• IA1: Interruptor termo magnético para motor 1
• IA2: Interruptor termo magnético para motor 2.
• IA3: Interruptor termo magnético para motor 3.
5. CALCULO CIRCUITO TRIFÁSICO
23. Determinando sección del conductor
Los conductores que alimentan
un motor deben tener una
capacidad de conducción no
menor que el 125% de su
corriente nominal
Ahora se calculará para el
conductor principal, ósea el que
llega hasta el T.G.(Tablero General)
A) Por capacidad de corriente:
Selección de conductores
eléctricos individuales por
cada motor, cumplen con el
requisito de la corriente y la
caída de tensión.
24. Sabemos que las corrientes de diseño de cada motor son:
Entonces:
Por lo tanto:
“Los conductores que alimentan a un grupo de 2 o mas motores deben
tener una capacidad de corriente no menor que 125% de la corriente
nominal a plena carga del motor mayor, mas la corriente nominal a plena
carga de todos los otros motores del grupo”
Calculando
obtenemos:
25. Sección del conductor principal
B) Por caída de tensión:
No cumple ambos criterios para el dimensionado del conductor principal
Utilizamos 25mm2
27. Dimensionamiento de las Llaves
Determinando IN
llaves termo magnéticas
Obteniendo un valor comercial
28. Valores comerciales de llaves termo magnéticas
Dimensionamiento de llave térmica general
Teniendo en cuenta que la corriente de diseño del conductor principal
fue de:
Porque se eligue un conductor de:
Dimensionamiento de llave térmica general
• Se utilizará un conductor de 25 mm2 soporta como máximo 77 A
• La intensidad nominal de la llave termo magnética general deberá
encontrarse en el rango de:
58.97 <
𝐴 𝑰𝑨𝑮 < 77 S =
𝐴
25 2
𝑚𝑚
31. CALCULO DE CONDUCTORES ELECTRICOS
Ej. La línea de alimentación de un motor de C.C., de 220V/3.5 KW, η= 064, tiene la
longitud de 42 m., la pérdida de potencia en la línea de alimentación no debe sobre pasar
en 2% Averiguar: a) la corriente del motor; b) la pérdida de potencia admisible en w; c) la
sección necesaria, considerando la pérdida de potencia admisible; d) la sección mínima,
según la norma, para una línea, considerando la corriente nominal del motor; e) la
sección a colocar
d) según normas VDE 0100 grupo 2 S = 2
e) Debido a , debe instalarse S = 10
32. Ej. Se conecta a una red trifásica con neutro y con tensión entre fase
de 380 V, 3 motores monofásicos de 1000 W, 220 V, cos 𝛗 = 0,6
cada uno, a 10 m . Calcular la corriente de línea que
alimenta y la sección, la caída de tensión es 2%
La potencia tota
conectada
a la red trifásica es:
= =
La tensión de fase es:
P = 3
= = 7, 60 A
La corriente de línea es:
Suministro trifásico
cobre, es:
S = =
Caída de tensión
34. Ej. Corriente alterna trifásica de 220V50Hz; P1 2 % ; L1 = 12m, I = 6 A; L2 =
18m I = 10A; L3 = 10m I= 12A cos = 1. Averiguar: a) la sección de la línea
principal, considerando la caída de tensión Max. Admisible; b) la sección de
la línea principal, según la norma; c) la sección a colocar; d) la caída de
tensión, en la sección a colocar
Según VDE 0100 grupo 2
35. Ejemplo:
En un toma corriente se mide una tensión de 2224 V. Al conectarse un ventilador
fluye una corriente de 10 A y la tensión en los bornes baja a 221 V. el circuito está
protegido con un interruptor de una línea (tipo L) de 16 A.
¿Se puede aplicar para el ventilador calentador la puesta a neutro?
Solución:
𝑹𝒃=
𝑼𝑽
𝑰
=
224 − 221
10
=0,3 𝛀
𝑰𝒄=
𝑼1
𝑹𝒃
=
224
0,3
=747 𝑨
𝑰𝒓 =𝒌∙ 𝑰 𝑵=3.5∙16=56 𝑨
Admisible la puesta a neutro
36. Ejemplo:
Una taladro de mano absorbe, a 220 V una potencia de 400 W. Fluye una corriente
de 1,9 A la taladradora se conecta a tensión, por medio de un transformador de 220
V/220V. a esta carga, el rendimiento del transformador es de 85 % y el factor de
potencia, en la bobina de entrada, de 0,93.
Determina: a) la potencia activa conectada,, del transformador.
b) la corriente en la bobina de entrada
c) el factor de potencia en la parte de salida
Solución:
𝑎 ¿ 𝑃1=
𝑃2
𝜂
=
400
0,85
=471𝑊
𝑏¿ 𝐼1=
𝑃1
𝑈1cos 𝜑1
=
471
220∙0,93
=2,3 𝐴
𝑐 ¿cos𝜑2=
𝑃2
𝑈2 ∙ 𝐼2
400
220∙1,9
=0,957
37. Para usar ésta planilla es necesario conocer la potencia y la tensión de la carga.
Ejemplo: si tenemos una potencia de 2,2 KW en 380 V, se debe posicionar en la columna de la potencia, buscar
el valor de 2,2 KW y desplazándose hacia la derecha se obtendrán los valores de la sección del cable (2,5 mm2
)
un valor de corriente (5 A) y un guarda motor (hasta 10 A). Si la tensión fuera de 220 V, debe desplazarse hacia la
izquierda. Cabe destacar que todos estos valores son aproximados.
Cálculo de carga para motores eléctricos
43. Calcular un grupo electrógeno, según sus necesidades.
Es importante saber qué tipo de trabajo va a realizar el grupo electrógeno:
– Si es un trabajo pesado (6 a 12 hrs. o más de uso constante) o solo de
emergencia.
– La temperatura ambiente y la altitud donde estará instalado.
El grupo electrógeno pierde un 2% de eficiencia por cada 5° que superan
los 20°C de la temperatura ambiente
El cálculo que debe hacer para saber de cuantos KVA tiene que ser su grupo electrógeno
es el siguiente:
Todos los artefactos eléctricos tienen un consumo y este se expresa en Watts
(W). Para saber el consumo que Ud. tiene es necesario sumar todas estas
cargas.
Si observa casi todos los artefactos eléctricos tienen una equiteta o chapa
que indica el consumo que estos tienen. Al sumar todas estas cargas
podemos saber en promedio que equipo va a necesitar.
Características técnicas de un artefacto eléctrico. En este
caso, de un Horno Microonda SURREY
A tener en cuenta, que sería raro tener todos los artefactos
eléctricos consumiendo energía simultáneamente, pero esa
parte quedaría a su criterio.
Calculo de Grupo Electrógeno
44. Los artefactos eléctricos tales como: Aire Acondicionado, Heladeras, Lavarropas,
etc. al momento del arranque, consumen tres veces más del valor de consumo
normal que se indica (pico de arranque), que luego se estabiliza.
Esta observación deberá tenerse en cuenta al momento de realizar el cálculo sobre
el grupo electrógeno que se necesita
Ejemplo:
1 Lavarropas sami-automático ---------> 400 W
5 Lámparas de 75W ----------------------> 375 W
1 Computadora ----------------------------> 400 W
1 Plancha -----------------------------------> 1200 W
Consumo total-----------------------------> 2375 W
P = 2375/1000 = 2,37 KW.
Para saber los KVA que necesito, realizo la siguiente división:
S = 2,37 / 0.8 (Cos) = 2,96 KVA
Se recomienda considerar un 20% más como margen para otras utilidades.
S = 2,96 + 20% = 3,55 KVA
Necesitarías un grupo electrógeno que en el mercado viene de 4 KVA
