Universidad de la República
Facultad de Ingenierı́a
Electrotécnica 1
Clase 7 - Dimensionado de conductores
Electrotécnica 1
Contenido de la presentación
Bibliografı́a de referencia
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Criterio de corriente admisible
Criterio de caı́da de tensión
Criterio de sección mı́nima admisible
Electrotécnica 1
Bibliografı́a de referencia
Contenido
Bibliografı́a de referencia
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Criterio de corriente admisible
Criterio de caı́da de tensión
Criterio de sección mı́nima admisible
Electrotécnica 1
Bibliografı́a de referencia
Los contenidos de esta presentación se encuentran desarrollados en
la siguiente bibliografı́a:
I Material teórico del curso ”Instalaciones Eléctricas” (IIE) Tema 6 - Canalizaciones Eléctricas
I Reglamento BT de UTE
Electrotécnica 1
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Contenido
Bibliografı́a de referencia
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Criterio de corriente admisible
Criterio de caı́da de tensión
Criterio de sección mı́nima admisible
Electrotécnica 1
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Alimentación de receptores
Los distintos receptores eléctricos o cargas, sean monofásicos o
trifásicos, deben ser alimentados desde la respectiva fuente de
alimentación mediante conductores.
Dependiendo de la potencia de la instalación que se trate, se
utilizan distintos niveles de tensión, de forma de mantener acotada
la corriente hasta niveles manejables (algunos kA).
En función de esto se clasifican las instalaciones en distintos tipos,
según la tensión nominal (tensión de operación normal de diseño)
de los mismos 1
I Baja Tensión (BT): U < 1kV
I Media Tensión (MT): 1 ≤ U < 35kV
I Alta Tensión (AT): U ≥ 35kV
1
Según IEC 60038.
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Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Tableros de distribución
Desde un tablero de distribución se alimentarán las diferentes
cargas.
Los tableros tienen distintas dimensiones según la potencia que se
maneje. Tablero de distribución secundaria:
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Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Tableros de distribución
Para manejar corrientes elevadas se utilizan barras de cobre, para
conectar los interruptores principales:
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Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Cables de BT
En este curso se trabajará con instalaciones de BT. Los cables
eléctricos de BT tienen una disposición como la de la figura:
En la figura se muestra un conductor unipolar. Básicamente se
tiene el conductor y un aislante que lo recubre.
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Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Cables de BT
En el caso de conductores multipolares:
Se observa que en este caso se tienen varios conductores (cada uno
con su respectivo aislante) y una cubierta exterior (éstos últimos
pueden ser de distinto material).
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Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Dimensionamiento de un conductor
Para dimensionar un conductor para una aplicación especı́fica, se
consideran usualmente tres criterios:
I Corriente admisible.
I Caı́da de tensión máxima.
I Secciones mı́nimas.
El conductor elegido deberá satisfacer simultáneamente los tres
criterios. Se elegirá el conductor más económico que cumpla los
criterios.
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Criterio de corriente admisible
Contenido
Bibliografı́a de referencia
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Criterio de corriente admisible
Criterio de caı́da de tensión
Criterio de sección mı́nima admisible
Electrotécnica 1
Criterio de corriente admisible
Corriente admisible en un cable
Para un cable con conductor y aislante dados, la corriente
admisible es el valor eficaz de corriente AC (o corriente DC) que
genera en régimen permanente la temperatura de operación
máxima admisible para el mismo.
Esta corriente admisible depende de:
I Material conductor y aislante.
I Temperatura ambiente (cada catálogo asume una
temperatura de referencia)
I Método de instalación.
I Cercanı́a de otros conductores.
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Criterio de corriente admisible
Cobre vs Aluminio
Como material conductor se utilizan comúnmente dos:
I Cobre (Cu):
I Resistividad: 1, 71x10−8 Ω.m
I Densidad: 8960 kg /m3
I Aluminio (Al) :
I Resistividad: 2, 82x10−8 Ω.m
I Densidad: 2700 kg /m3
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Criterio de corriente admisible
Cobre vs Aluminio
La comparación entre ambos metales es la siguiente:
I Para igual corriente:
I Sección Al = Sección Cu x 1,42
I Peso Al = Peso Cu x 0,40
Actualmente el precio del cobre es aproximadamente el triple que
el del aluminio.
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Criterio de corriente admisible
Aislante
Como materiales aislantes se utilizan comúnmente dos:
I PVC
I Material termoplástico (se ablanda y cambia de forma con la
temperatura)
I Temperatura máxima de operación en régimen permanente:
70ºC
I Temperatura máxima en cortocircuito: 160ºC
I XLPE (polietileno reticulado)
I Material termoestable (no se deforma con la temperatura).
I Temperatura máxima de operación en régimen permanente:
90ºC (admite mayores corrientes para la misma sección de
conductor.)
I Temperatura máxima en cortocircuito: 250ºC
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Criterio de corriente admisible
Evacuación de calor en el conductor
El conductor alcanzará el régimen térmico una vez que el calor
generado en el mismo (por efecto Joule) se evacúa al ambiente a la
misma velocidad.
La disipación de calor del conductor se produce esencialmente por
convección:
Qconv = h.A.(Ts − Ta )
Donde:
I h: coeficiente que depende de las caracterı́sticas del flujo de
aire.
I A: área expuesta.
I Ts : temperatura de la superficie del cable.
I Ta : temperatura del aire lejos del cable.
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Criterio de corriente admisible
Efecto de la temperatura ambiente
Entonces a mayor temperatura ambiente para asegurar una
temperatura máxima de conductor dada, se debe reducir la
potencia de pérdidas Joule en el conductor, lo que para una
sección dada implica reducir la corriente.
Los fabricantes de cables entregan tablas con factores de reducción
de la corriente admisible con la temperatura. Se dan los valores a
una temperatura de referencia, y luego se aplica un coeficiente
(mayor o menor a 1 según la temperatura ambiente sea menor o
mayor a la de referencia).
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Criterio de corriente admisible
Efecto del tipo de instalación
El tipo de instalación también afecta la corriente admisible
(afectando la circulación del aire alrededor del conductor). Cuanto
más restringida la circulación de aire alrededor del conductor
menor será la corriente admisible.
Los métodos de instalación más comunes son:
I Directamente al aire
I Bandeja (lisa o perforada)
I Escalerilla
I Ductos enterrados o en mamposterı́a
I Directamente enterrado
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Criterio de corriente admisible
Efecto del tipo de instalación
Bandeja lisa o perforada:
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Criterio de corriente admisible
Efecto del tipo de instalación
Escalerilla:
Para cada tipo de instalación se utilizan distintos coeficientes de
corrección de la corriente admisible.
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Criterio de corriente admisible
Efecto del agrupamiento
No es lo mismo que el conductor se encuentre solo en su
canalización, a que la misma sea compartida con otros conductores
cargados (situación usual). En este caso los conductores
adyacentes se calientan entre sı́, por lo tanto se reduce la corriente
admisible da cada uno.
Los catálogos de los fabricantes incluyen también factores de
corrección para contemplar el agrupamiento de conductores.
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Criterio de corriente admisible
Corriente admisible en las condiciones reales
En definitiva la corriente admisible en un conductor resulta:
Iadm = Iadm ref .ft .finst .fagr
Donde:
I Iadm : corriente admisible en las condiciones reales.
I Iadm ref : corriente admisible en las condiciones de referencia.
I ft : factor de corrección por temperatura ambiente.
I finst : factor por tipo de instalación.
I fagr : factor de agrupamiento.
Según el catálogo utilizado la información puede ser presentada de
esta forma o con más o menos factores de corrección.
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Criterio de caı́da de tensión
Contenido
Bibliografı́a de referencia
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Criterio de corriente admisible
Criterio de caı́da de tensión
Criterio de sección mı́nima admisible
Electrotécnica 1
Criterio de caı́da de tensión
Caı́da de tensión en un conductor
Una vez seleccionado un conductor cuya corriente admisible es
superior a la corriente a circular por el mismo (y por tanto apto
según ese criterio), debe verificarse que se cumpla la caı́da de
tensión máxima admisible.
¿Por qué?
Debido a que la resistencia del conductor es dependiente de la
longitud:
ρ.l
S
Un conductor que puede conducir la corriente, si tiene longitud
muy grande, puede tener resistencia (o impedancia) demasiado
elevada, y por tanto generar una caı́da de tensión inadmisible.
R=
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Criterio de caı́da de tensión
Caı́da de tensión en un conductor
Las caı́das de tensión máximas admisibles2 son:
I 3 % para circuitos de iluminación.
I 5 % para circuitos generales (fuerza motriz, tomacorrientes).
La caı́da de tensión se define de la siguiente manera:
∆U = 1 −
|Ucarga |
|Ufuente |
Nota: la caı́da de tensión en el conductor conduce a resultados que
pueden diferir levemente del cálculo anterior, debido al desfasaje entre
corriente y tensión en la carga.
2
Reglamento de BT de UTE.
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Criterio de sección mı́nima admisible
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Bibliografı́a de referencia
Dimensionamiento de conductores - Generalidades
Criterio de corriente admisible
Criterio de caı́da de tensión
Criterio de sección mı́nima admisible
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Criterio de sección mı́nima admisible
Secciones mı́nimas
La norma IEC 60364 ”Instalaciones eléctricas en edificios” define
secciones mı́nimas a utilizar. Estas secciones mı́nimas aseguran la
integridad mecánica del conductor: