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GUA PRCTICA PARA EL CLCULODE INSTALACIONES ELCTRICAS

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IMPORTACiNDIRECTA

MICUEl CONCHA ..I NTE RNACIONALa[B~@$

1I 0S TCNICOS

CIENTFICOS

MEDICINA

DICCIONAIIOS

~LlMUSANORIEGA EDITORES

MXICO. Espaila Venezuela. Colombia

In9. Gilberto Enrquez HarperProfesor titular de la ESIME-IPN

(NOM-EM-001-SEMP-1993)

INSTALACIONES ELCTRICAS

BASADA EN LAS NORMAS TCNICAS PARA

GUA PRCTICA PARA EL CLCULODE INSTALACIONES ELCTRICAS

5INTRODUCCiN

Las instalaciones elctricas en sus distintas aplicaciones sociales han tenido evoluciones a lo largo de los aos, cuyo origen est en la modernizacin tanto de equipos y materiales como de procedimientos de construccin y metodologas de diseo.

La evolucin en las instalaciones elctricas est condicionada por los cambios de la normatividad; es decir, es un proceso dinmico que requiere actualizacin permanente en lo concerniente con los conoci- mientos bsicos de diseo. En consecuencia, se ha preparado esta gua para el clculo de las instalaciones elctricas, la cual se basa en la versin ms reciente de las normas tcnicas (NOM-EM-001-SEMP-1993) que regula en Mxico las instalaciones destinadas al suministro y uso de la energa elctrica.

Tambin se hace referencia a la National Electrical Code (NEC) de los Estados Unidos en su ltima versin, debido a que existen conceptos aplicables a las condiciones de nuestro pas.

Cada captulo est profusamente ilustrado y contiene ejemplos de aplicaciones de los distintos aspectos normativos, con el objeto de que todos los procedimientos de clculo de las instalaciones elctricas residenciales, industriales y comerciales tengan un enfoque orientado a la solucin de problemas reales y sirva de base para tcnicos, electricistas e ingenieros.

Como en ocasiones anteriores, en la elaboracin e ilustracin de este trabajo he contado con el valioso apoyo de mis amigos, el Ing. Jess Pacheco Agosto y los seores Miguel Angel Castillo Lpez y Alberto Figueroa Bello. La transcripcin del manuscrito la llev a cabo la Sra. Ma. del Carmen Banda, a quien expreso tambin mi profundo agradeci- miento.

7LA ORGANIZACIN Y EL USO DE LAS NORMAS TCNICAS PARA INSTALACIONES

ELCTRICAS. PARTE 1

La ltima edicin de las normas tcnicas para instalaciones elctricas (NTI) en su Parte 1, est organizada en seis (6) captulos que cubren prcticamente toda la gama de las actividades del clculo y construccin de instalaciones elctricas.

CAP~TULO 1. Trata sobre generalidades e incluye las definiciones de trminos elctricos y los requerimientos generales para las instalaciones elctricas; por ejemplo, los requisitos tcnicos de carcter general (m- todo de instalacin, puesta a tierra, resistencia de aislamiento,capacidad de interrupcin, etc)

CAP~TULO 2. Cubre principalmente lo relacionado con el proyecto y proteccin de instalaciones: las salidas requeridas, el clculo de circuitos derivados y de alimentadores, los requerimientos de la proteccin contra sobrecorriente y de la conexin a tierra de los sistemas.

CAP~TULB 3. Trata sobre todo lo relacionado con los mtodos de instalacin, conductores, canalizaciones, herrajes, electroductos, ductos para piso, charolas para cables, etc.

CAPITULO 4. En este captulo se ve todo lo relacionado con el equipo elctrico general: alumbrado, luminarias, lmparas, portalmparas, alambrado de luminarias, motores elctricos, controladores para los motores elctricos, tableros de alumbrado y fuerza, as como los capacitores de potencia.

8CAP~TULO 5. Se refiere a las instalaciones especiales: edificios, lugares donde existe material peligroso, instalaciones de emergencia de alumbrado y fuerza (plantas generadoras de emergencia, anuncios elctricos luminosos, etc).

CAP~TULO 6. En este captulo se estudia todo lo relacionado con los aspectos generales de las subestaciones elctricas, como: los locales para subestaciones, el sistema de tierras, etc.

9CONTENIDO

CAPETULO 1 .. LAS COMPONENTES DE LAS INSTALACIONES ELCTRICAS .

Introduccin ............................................................................. 18 Materiales usados en las instalaciones elctricas .................. 18 Tubos conduit metlicos ......................................................... 19 Tubo conduit metlico rgido .................................................. 19 Tubo conduit metlico intermedio ........................................... 21 Tubo conduit de pared delgada ........................................ 21 Tubo conduit metlico flexible ................................................ 30 Tubo conduit no metlico ....................................................... 33

.................................................................. Tubo de polietileno 34 Cajas y accesorios para canalizacin con tubo ...................... 34 Ductos metlicos con tapa ..................................................... 50 Charolas para cables ............................................................. 52 BUS-dueto .............................................................................. 56 Canalizaciones superficiales .................................................. 59 Conductores elctricos ........................................................... 67

............................................ Aislamientos de los conductores 71

Ampacidad estndar y degradacin por temperatura ............. 72 Seleccin del calibre de conductores para

instalaciones elctricas de baja tensin ............................ 76

10

123133140141153165165168

120121

Nmero de conductores en un tubo conduit ........................... 76 Clculo de los conductores por cada

de voltaje ............................................................................ 98 Sistemas monofsicos ........................................................ 100 Sistema trifsico a tres hilos ............................................... 101 Sistema trifsico a cuatro hilos ........................................... 103 Anlisis de la cada de voltaje en cables ........................... 105 Consideraciones para las corrientes de corto

circuito en los conductores ............................................ 112

CAPTULO DlSPOSiTlVOS DESCONEXIN PROTECCIN PROTECCI~N

Introduccin .........................................................................

Los desconectadores (o switches) ..................................... El principio de operacin de los desconectadores

( S witches) ....................................................................... ............................................................................... Fusibles

La funcin de la limitacin de corriente ..............................

Clasificacin de fusibles .....................................................

Interruptores ........................................................................

Circuitos derivados ..............................................................

Campo de aplicacin de los circuitos derivados ................

Clculo de la carga en los circuitos derivados ..................

Introduccin 208

Los elementos de los circuitos derivados 212

Conductores........... 212

Proteccin contra sobrecorriente .. 212

11

Conductor de circuitos derivados 170

Instalacin de aparatos elctricos 173

Circuitos derivados para alumbrado ., 175

Circuitos derivados de propsitos generales 187

Nmero de salidas permitidas en un

circuito derivado 189

Nmero de salidas permitidas en casas

habitacin o departamentos 191

Circuitos derivados individuales 193

Circuitos derivados de equipos de cocina

comerciales 193

Circuitos derivados para equipos de calefaccin 194

Circuitos derivados para equipos de aire

acondicionado 198

Circuitos derivados para calentadores elctricos

de agua 203

Introduccin 284

Las unidades residenciales unifamiliares y las

individuales 289

Instalaciones de contactos en muro o pared 293

Salidas para contactos en muro para baos de

casas habitacin 299

Salidas para contactos en hoteles y moteles 300

Salidas para alumbrado en habitaciones 302

Diseo y clculo de los servicios a la carga

para habitaciones 309

12

El medio desconectador 215

Los circuitos alimentadores 224

Clculo de la demanda mxima 226

Factores de demanda 226

Carga del conductor neutro 228

Circuitos alimentadores para motores elctricos 236

Clculo de circuitos alimentadores para motores

y otras cargas distintas de stos................................... 237

La proteccin contra sobrecorriente................................... 254

Elevacin de temperatura 256

Criterios de proteccin del motor. 266

sobrecorriente 407

Proteccin de los transformadores contra

Introduccin 368

Planeacin del sistema .. 368

Los conceptos de diseo del sistema 372

La metodologa de diseo 374

Circuitos para motores 383

Circuitos que alimentan varios motores.... 385

Tableros y centros de carga 388

Transformadores 395

Clculo de las corrientes primaria y secundaria

de un transformador 398

Dimensionado de los conductores en los circuitos

con transformadores 401

Circuitos derivados 404

13

Circuitos derivados para otras cargas 321Clculos para edificios de departamentos 342El mtodo estndar para el clculo de

alimentadores '" 344El servicio de entrada o alimentacin 353El servicio de entrada a edificios

multifamiliares 364

14

El diseo de los sistemas de emergencia............................ 455

Dimensionado de una planta de emergencia....................... 452

Clculo del tamao de la calefaccin elctrica 450

Circuitos derivados para letreros o anuncios 446

Instalaciones para letreros o anuncios 445

Cargas de contactos mayores de 10 kVA

Cargas de motores 436

Cargas de contactos de propsitos generales..................... 433

Cargas de alumbrado 429

El mtodo estndar de clculo 429

Introduccin 428

CAPTULO 6.- PROBLEMAS DE CALcul...Qs eN ,NsTAt.AcloNs. ... . ... < ~I..E~.,..RIC~$INPLJS"t'RIAt.$ )t ~()MERcj~I..E$r> ..

Proteccin primaria y secundaria......................................... 411

en instalaciones industriales............................................ 410

Proteccin de transformadores de ms de 600 V

17

ESTE CAPITULO ESTA BASADO EN LAS SIGUIENTES SECCIONES DE LAS NORMAS TECNICASPARA INSTALACIONES ELECTRICAS (NOM-EM-001-SEMP-1993)

101,102,301,302,303,304,305,306, 307,308,309,310,311, 313,401

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LAS COMPONENTES DE LASINSTALACIONES ELECTRICAS

CAPITULO 1

18

Una instalacin elctrica correctamente diseada empleanormalmente materiales aprobados o certificados por las normasnacionales o internacionales en algunos casos. Estos materialesincluyen varios tipos de canalizaciones: tubos conduit, copies niples,buses dueto, cables y conductores, cajas de conexin, drsposttivos deproteccin (fusibles, interruptores, etc.).

1.2. MATERIALES USADOS EN LAS INSTALACIONESELECTRICAS

En el diseo de cualquier instalacin elctrica, ya sea residencial,comercial o industrial, es fundamental el conocimiento de las distintascomponentes que intervienen en las mismas. De hecho, en laconstruccin de una instalacin elctrica, se puede decir queintervienen cientos de componentes que estn diseadas yensambladas en una forma segura para entregar la potencia elctrica alsistema de que se trate. Parte del estudio de las componentes, es suseleccin y la forma en cmo estn interconectadas o relacionadas.Quizs la mejor forma de iniciar el estudio de las componentes de unainstalacin elctrica, es mostrando la forma en como intervienen en lasinstalaciones elctricas desde el punto de vista de sus caractersticas yde su clculo para aplicaciones especficas, segn se trate deinstalaciones elctricas residenciales, industriales o comerciales.

1.1. INTRODUCCION

LAS COMPONENTES DE LAS INSTALACIONESELECTRICAS

CAPITULO 1._-_. __._-----------------~-------.

19

Este tipo de tubo conduit se suministra en tramos de 3.05 (10 pies)de longitud en acero o aluminio y se encuentra disponible endimetros desde 1/2 pulg (13 mm), hasta 6 pulg (152.4 mm), cadaextremo del tubo se proporciona con rosca y uno de ellos tiene uncopie. El tubo metlico, de acero normalmente, es galvanizado yadems, como se indic antes, tiene un recubrimiento especialcuando se usa en reas corrosivas.

1.2.1.2 TUBO CONDUIT METALlCO RIGIDO(PARED GRUESA)

De pared gruesa (tipo rgido) De pared delgada. Tipo metlico flexible (greenfield)

En los ambientes corrosivos adicionalmente, se debe tenercuidado de proteger los tubos con pintura anticorrosiva, ya que lapresentacin normal de estos tubos, es galvanizada. Los tipos msusados son:

Los tubos conduit metlicos, dependiendo del tipo usado; sepueden instalar en exteriores e interiores; en reas secas ohmedas, dan una excelente proteccin a los conductores. Lostubos conduit rgidos constituyen de hecho el sistema de canalizacinms comnmente usado, ya que prcticamente se pueden usar entodo tipo de atmsferas y para todas las aplicaciones.

1.2.1.1 TUBOS CONDUIT METALlCOS

Una canalizacin es un conducto cerrado diseado para conteneralambres, cables o buses-ducto, pueden ser metlicas o no metlicas.

1.2.1 TIPOS DE CANALIZACIONES

Captulo 1Las Componentes de las Instalaciones

Elctricas

20~.(", .~---

SE FABRICA EN DIAMETROS DE 1/2 PLG. A 6 PLG.EL INTERIOR DEBE SER LISO PARA NO DAAR LOS

CONDUCTORES.

LA LONGITUD DE CADA TRAMO ES DE 3.05 M.TUBO CONDUIT METALlCO RIGIDO DE PARED GRUESA.

Los tubos se deben soportar cada 3.05m(10 pies) y dentro de 90 cm (3 pies) entre cadasalida.

- Siempre que sea posible, y para evitar el efectode la accin galvnica; las cajas y conectoresusados con los tubos metlicos, deben ser delmismo material.

- El nmero de dobleces en la trayectoriatotal de un conduit , no debe exceder a 3600rrr

r[[r

El tubo conduit rgido puede quedar embebido en lasconstrucciones de concreto (muros o losas), o bien puede ir montadosuperficialmente con soportes especiales. Tambin puede irapoyado en bandas de tuberas. Algunas recomendacionesgenerales para su aplicacin, son las siguientes:


Elctricas

." ;.. i '.~V ,.. _

21

TUBO CONDUIT METALICO DE PAREDDELGADA (RIGIDO LIGERO)

TUBO CONDUIT INTERMEDIO O SEMI PESADO

O~_~)NO TIENE EXTREMOS

ROSCADOS.

/

Estos tubos son similares a los de pared gruesa, pero tienen supared interna mucho ms delgada, se frabrican en dimetros hastade 4 plg. (102 mm), se puede usar en instalaciones visibles uocultas, embebido en concreto o embutido en mampostera, pero enlugares secos no expuestos a humedad o ambientes corrosivos.Estos tubos NO TIENEN sus extremos roscados y tampoco usan losmismos conectores que los tubos metlicos rgidos de pared gruesa,de hecho usan sus propios conectores de tipo atornillado.

1.2.1.4. TUBO METALlCO DE PARED DELGADA (RIGIDOLIGERO).

Se fabrica en dimetros de hasta 4 plg. (102 mm) su constitucines similar al tubo conduit rgido de pared gruesa, pero tiene lasparedes ms delgadas, por lo que tiene mayor espacio interiordisponible. Se debe tener mayor cuidado con el doblado de estostubos, ya que tienden a deformarse. Tienen roscados los extremosigual que el de pared gruesa y de hecho sus aplicaciones sonsimilares.

TUBO CONDUIT METALlCO INTERMEDIO OSEMIPESADO

1.2.1.3.


Elctricas

22

CONECTORES PARA TUBOS CONDUIT RIGIDOS DE PARED GRUFStE INTERMEDIOS,

CONTRA. A!St.ADACON P(;! Yf'fU"Pl ..fNO

CONTRA AISLADACON SEGURO

CONTRA AISLADA

M',:)'~,!SE;. L l\DC

MONITOR CONSEGURO

4) En lugares hmedos o clasifi ..cados como de ambiente co-rrosivo o peligroso.

1)Cuando la instalacin estexpuesta a dao mecnico,

2) Embebido en concreto oembutido en mamposteracuando est expuesto ahumedad.

3) Directamenteenterrado.

No se aplica:

Sefabrica en dimetros hastade 102mm (4 plg.)

Captulo 1

MONITOR DEHIERRO MALEABLE

MONITOR DEACERO

3) En lugares mojados donde lacanalizacin est expuesta ala entrada de agua.

2) En lugares expuestos a condi-ciones corrosivas severas.

1) A la intemperie

No deben usarse:

Se fabrican en dimetros hasta de102 mm (4 plg.)

Las Componentes de las InstalacionesElctricas

23

L- ",.,.,,,,,,..,. ,.,__,,.,

TUBO CONDUIT DE PARED DELGADA y CON 1;("

r----------------------,-,~--_....f+

TIPOS DE TUBOS CONDUIT RIGIDO y SUSACOPLAMIENTOS.

ACOPLAMIENTOSDE CONECTOR

ACOPLAMIENTOS

I )01TUBO CONDUITINTERMEDIO" ~ACOPLAMIENTO TUBO CONDUIT

)~OJTUBO CONDUIT Q @DE PARED - ,DELGADA~

ACOPLAMIENTO TUBO CONDUI T ACOPLAMIENTO

ACOPLAMIENTOSTUBO CONDUITACOPLAMIENTO

ABRAZADERAS PARA TUBO CONDUIT.

ABRAZADERA TIPO OMEGA

O DE DOS AGUJEROS.

ABRAZADERA TIPO UADE HIERRO MALEABLE.

ABRAZADERA TIPO UADE UN AGUJERO.

FORMA DE ACCIONAR EL DOBLADORDE TUBO CONDUIT.

DOBLADOR DE TUBO CONDUIT.

MARCAS DE ANGULOS DE DOBLADO.

APOYO DEL PIE.

/1/2"

LONGITUDDESEADA.

o"""""""",\

CORTE DE UN TUBO CONDUIT DE PAREDDELGADA.

EL TORNILLO DE BANCO T:PO FORrATI!.SE PUEDE MONTI~R "fEMPCRf" MFN.'EN MESAS DE 'RABA)e

TORNILLO DE BANCO TIPO PORTATILPARA SUJETAR EL TUBO CONDU!T

HERRAMIENTAS DE TRABAJO PARATUBOS CONDUIT

LA MORDAZA TIPO CADENA O TORNILLODE BANCO TIPO CADENA ESTA DISENADJ\PARA TRABAJAR EN BANCOS FIJO~,SUJETANDO EL EXTREMO DEL TUBO

SUJECION DEL TUBO POR MEDIODE UNA MORDAZA TIPO CADENA

( o) POR MEDIO DE DOBLADO DEL TUBO CONDUIT

(b) CON CONDULETS.

FORMAS E EFECTUAR CAMBIOS DE DIRECIONCON TUBOS CONDUIT.

( b)

CODO

CONDULET..CONDULET

TUBO CONDUIT DE PARED GRUESA y CONECTORES

Esr ACIO PARAAlAMBRADO

CONfRAlUfRCA

CONDUUT LBPARACAMBIO DEDIRECCION

EN INSTALACIONESCON TUBO CONDUIT

MONITOR

',' "P ... \~'r.),.) ,}t 'j ).:. 'J.I Jo:.

TUBO CONDUIT METALlCO FLEXIBLE

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Este es un tubo hecho de cinta metlica engargolada (en formahelicoidal), sin ningn recubrimiento. Hay otro tubo metlico quetiene una cubierta exterior de un material no metlico para que seahermtico a los lquidos. Este tipo de tubo conduit es til cuando sehacen instalaciones en reas donde se dificultan los dobleces "':):-';tubo conduit metlico, o bien, en lugares en donde exrstenvibraciones mecnicas que puedan afectar las uniones r qidas de lasinstalaciones. Este tubo se fabrica con un dimetro rnirurno de 13mm. (1/2 plg) Y un dimetro mximo de '102 mm 14 olg

1.2.1.5 TUBO CONDUIT METALlCO FLEXIBLE

USO DE UN DOBLADOR DE TUBO CONDUIT SOBRE SUPERFiCIE

METALICA


Elctricas

TUBO CONDUIT FLEXIBLE y SUS .AC(:':SCHN

ACOPLADORROSCADO

COMBINACION DE CONECTOR DETUBO FLEXIBLE A INTERMEDIO

CONECTOR ROSCADOY DE GRAPAS

CONECTOR DE COMPRESION

ID

CONECTOR ROSCADO

CONECTOR DESLIZABLE A 90

TUBO CONDUIT FLEXIBLE

COMBINACION DE CONECTOR DETUBO RIGIDO FLEXIBLE

CONECTOR ROSCADO

CONECTOR DESLIZABLE

\..~

'liI'i;IIIi'~~9:~J~_"~~of

TIPOS DE CONECTORES USADOS PARA TUBOS CONDUIT

COPLE DE TUBO

RIGIDO A MALEABLECOPLE ATORNILLABLECOPLE DE PRESION

ACOPLAMIEIIITO DE TRES PIEZASACOPLAMIENTO DE TRES PIEZAS

CONECTORCODO LARGO DE 90

COPLE ATORNILLADOROSCADO CONGARGANTA AISLADA

CODO CORTO DE 90

CONECTOR DEACERO ROSCADO

Tubo de 13 y 19 mm 1.20 mTubo de 25 a 51 mm 1.50 mTubo de 63 y 76 mm 1.80 mTubo de 89 y 102 mm 2.10 m

Las instalaciones con tubo rgido PVC, se deben soportar aintervalos no mayores que los indicados:

Estos tubos, se pueden doblar mediante la aplicacin de airecaliente o lquido caliente.

- Cuando las temperaturas sean mayores de 70C

- Para soportar luminarias o equipos.

No, se debe usar en: Areas y locales considerados comopeligrosos.

En lugares expuestos a los agentes qumicosespecficos, en donde el material es resistente.

Instalaciones visibles, cuando no se exponeel tubo a dao mecnico.

Instalaciones ocultas.

En la actualidad hay muchos tipos de tubos conduit no metlicosque tienen una gran variedad de aplicaciones y estn construidos dedistintos materiales, tales como el cloruro de Polivinilo (PVC), la fibrade vidrio, el polietileno y otros. El ms usado en instalacionesresidenciales es el PVC, que es un material autoextinguible,resistente al colapso, a la humedad y a los agentes qumicosespecficos. Se puede usar en:

1.2.1.6 TUBO CONDUIT NO METALlCO


Elctricas

....

Las cajas, se identifican por sus nombres, pero en general sonfuncionalmente intercambiables con algunas pocas excepciones.Esto significa que s se aplican en forma conveniente, prcticamentecualquier tipo de caja, se puede usar para distintos propsitos. Sefabrican metlicas y no metlicas, bsicamente la seleccin de unacaja depende de lo siguiente:

Las cajas elctricas, la terminacin que permite acomodar lasllegadas de los distintos tipos de tubos conduit, cables armados, otubos no metlicos; con el propsito de empalmar cables yproporcionar salidas para contactos, apagadores, salidas paralmparas y luminarias en general. Estas cajas, se han diseado endistintos tipos y dimensiones; as como los accesorios para sumontaje para dar la versatilidad que las construcciones elctricasrequieren.

CAJAS ELECTRICAS

1.2.1.7. CAJAS y ACCESORIOS PARA CANALlZACION CON TUBO.

No, se recomienda su utilizacin oculto en techos y plafones, encubos de edificios o en instalaciones visibles.

El tubo conduit de polietileno debe ser resistente a la humedad y aciertos agentes qumicos especficos. Su resistencia mecnica, debeser adecuada para proporcionar proteccin a los conductores ysoportar el trato rudo a que se ve sometido durante su instalacin.Por lo general, se le identifica por el color anaranjado. Puede operarcon voltajes hasta 150 V a tierra, embebido en concreto o embutidoen muros, pisos y techos. Tambin, se puede enterrar a unaprofundidad, no menor de 0.50 m.

TUBO DE POLlETILENO


Elctricas

Las cajas octagonales o cuadradas se usan principalmente parasalidas de la instalacin elctrica, ya sea para lmparas o luminariaso para montar otros dispositivos (usando la cubierta apropiada).

Las cajas tipo apagador, se usan para alojar apagadores ocontactos, algunas de hecho, se usan para alojar ms de unapagador o dispositivo.

Estas cajas (y sus accesorios), se fabrican con material metlico,an cuando en forma reciente, se tienen algunas formas demateriales, no metlicos.

- Cajas cuadradas.

- Cajas octagonales.

- Cajas para apagadores.

Estas cajas de propsitos generales, se clasifican de cualquiera delos tres tipos de categoras siguientes:

CAJAS METALlCAS DE PROPOSITOS GENERALES:

- El mtodo de alambrado usado.

- El tipo y nmero de dispositivos que seconectan a la caja.

- El nmero de conductores que entran.


Elctricas

ALGUNOS TIPOS DE CAJAS y SUS TAPAS

CAJA RETANGULAR

DISTINTOS TIPOS DE TAPAS

())

O O a)_ TAPA CIEGAbl_ TAPA PARA APAGADORS f); eLTAPAPARACONTACTODOBl

d )_ TAPA PARA CONTACTO

(O ) t b) ( e ) ( d)

CAJAS PARA APAGADORES

TAPAS DE PLASTICO REALZADAS PARA TRABAJOSCANCELADOS.

~~O0QJOG

TAPAS REALZADAS

TAPAS PLAN AS PARA TRABAJO CANCELADO

CAJAS DE ACERO CUADRADAS y SUSCU BI ERTAS.

EXTENSION DE CAJA

Q)

DOR

ro DOBLE

CAJA CUADRADA

.CTO

b) Cajas no metlicas. Cuando se utilicen cajas no metlicasen instalaciones visibles sobre aisladores, losconductores deben entrar a las cajas, a travs de orificiosindividuales. En caso de usarse cajas no metlicas eninstalacin con cable visible, ste debe penetrar con todoy cubierta exterior hasta dentro de las cajas por uno desus orificios.

a) Cajas y accesorios metlicos. Cuando se utilicen cajas oaccesorios metlicos en instalaciones visibles sobreaisladores, los conductores deben entrar en ellos a travsde boquillas aislantes o en alguna otra forma queproporcione una proteccin equivalente. En instalacionescon tubos rgidos o flexibles o con cable con cubiertametlica, las cajas o accesorios metlicos deben estarunidos a ellos por medio de accesorios aprobados para talobjeto.

En general, los conductores que entren a cajas o accesoriosdeben quedar protegidos contra la abrasin.

Entrada de los conductores a cajas o accesorios.

Todos los conductores que se alojen en una caja, incluyendolos aislamientos, empalmes y vueltas que se hagan en suinterior, no deben ocupar ms del 60 por ciento del espaciointerior de la caja o del espacio libre que den los dispositivos oaccesorios que se instalen en ella.

Espacio ocupado por los conductores en una caja.

Las normas tcnicas para instalaciones elctricas en su Artculo 307,fracciones: 307.9, 307.10, 307.13, 307.15 Y 307.16 mencionan, losiguiente:


Elctricas

Todas las cajas de salida deben estar provistas de una tapa, amenos que los aparatos instalados tengan una cubiertaornamental que provea una proteccin equivalente.

Tapas y cubiertas ornamentales.

Las cajas de salida utilizadas en instalaciones ocultas debentener una profundidad interior de por lo menos 35 milmetros,excepto en los casos en que esto resulte perjudicial para laresistencia del edificio o que la instalacin de dichas cajas seaimpracticable, en cuyos casos pueden utilizarse cajas deprofundidad menor, pero, en todo caso, no menor de 13milmetros de profundidad interior.

Profundidad de las cajas de salida en instalaciones ocultas.

Las cajas deben fijarse rgidamente sobre la superficie en lacual se instalen o estar empotradas en concreto, mampostera uotro material de construccin de manera rgida y segura.

Fijacin.

En paredes o techos de madera u otro material combustible,las cajas y accesorios deben quedar al ras de la superficieacabada o sobresalir de ella. En paredes o techos de concreto,ladrillos u otro...material incombustible, las cajas y accesoriospueden quedar embutidos a una distancia pequea con respectoa la superficie de la pared o techo terminado.

Colocacin en paredes o techos.


Elctricas

.dn

Se pueden utilizar tapas de porcelana u otro material aislantesiempre que sean de forma y espesor tales que ofrezcan laproteccin y solidez requeridas.

Las tapas metlicas deben ser de un espesor no menor que elde las paredes de las cajas o accesorios correspondientes delmismo material, pudiendo estar recubiertas de un materialaislante slidamente adherido de un espesor no menor de 0.8milmetros.

Tapas.

Las cajas de salida para contactos en el piso deben estarespecialmente diseadas para este propsito.

Cajas de salida en el piso.

e) Las tapas de cajas de salida con orificios a travs de loscuales pasen cordones flexibles colgantes, deben estarprovistas de boquillas protectoras o bien los orificiosdeben tener sus aristas bien redondeadas de manera quelos conductores no se maltraten.

b) Si se usan cubiertas ornamentales en paredes o techos dematerial combustible, debe intercalarse una capa dematerial no combustible entre dichas cubiertas y lasparedes o techos.

a) En cajas de salida no metlicas deben usarse tapas nometlicas.


Elctricas

Captulo 1

FORMA DE ABRIR LAS PERFORACIONES DE LASCAJAS QUE VAN A SER UTI LIZA DAS .

TAPA DE LA PERFORA-CION\

~

Las Componentes de las InstalacionesElctricas

o:::o1-U o::J o:::o 1-Z ::J

8~wz

o(/)

L_~~~~~_~~~~~~~~~~~~ __ ~~~_~ _

FORMA DE EXTRAER EL CABLE DE LA CAJA

GUIA PARAALAMBRADO

AA

ALAMBRADO CON GUIA A SALIDAS DE CONTACTOS,APAGADORES y SALIDAS DE ALUMBRADO

INSTALACIOH DEN'NlNXlf(YTN'A

/l_m

AOlIJERODEn:CHO

AGUJERO PARAU--N'~

CAJA DE SALIDA PARA LAMPARA.

CAJA USADA PARA CONTACTODOBLE

TORNU_O DE SUJECIO~

FIJACION DE TUBO CONDUIT A UNA CAJA.

- TUDO CU: IT

CAJAS USADAS PARA SALIDA DE LAMPARA Y APAGADOR SENCILLO.

I I

TUBO CONDUITlAPAGADORSENCILLO

FIJACION DE LA TAPA A LA CAJA.CONEXIONES DEL CONTACTO DOBLE

CONDUCTORES

TAPA PARA ELCONTACTO DOBLE

CONTACTODOBLE

CAJA

A"7

ALIMENTACION A UNA LAMPARA POR CAJA PARACONTACTO Y APAGADOR

- TUBO CONDUIT

ASPECTO DE LA SALIDAPARA CONTACTODOBLE.

CAJA PARA APAGADORSENCILLO.

CONDUCTOR DERETORNO

I

CONDUCTOR TAPA YCONTACDOBLE

N!?12 AWG

CIRCUITO AL QUE A LA SALIDA PARALAMPARA SE LE AGREGA UN APAGADORSENCILLO y UN CONTACTO DOBLE.

.- CONTACTO DOBLE

CAJA DE SALIDA PARA LAMPARA

r

ALlMENTACION

TUBO CONDUIT

APAGADORSENCILLO

49

TABLEROPRINCIPAL

S DE CONTACTOSTIPO

SENCILLOTRIPLE

TAPA Y-CONTACTODOBLE

50

Debido a problemas mecnicos, los duetos metlicos, se diseande acuerdo al peso mximo de los conductores que puedancontener, por lo que no deben instalarse conductores de un calibremayor al calibre para el cual se ha diseado el dueto.

Para los fines de espacio de ventilacin, todos los conductoresalojados en un dueto, lleven o no corriente, no deben ocupar ms del40% de la seccin transversal interior del dueto y no deben alojarms de 30 conductores que lleven corriente. Los conductores paracircuitos de control y sealizacin, como los usados en: estacionesde botones, lmparas de sealizacin y los de puesta a tierra, no seconsideran como portadores de corriente.

Cuando se instalen en lugares clasificadoscomo peligrosos.

Cuandoestn expuestos a vapores o gasescorrosivos.

Cuandopuedan estar sujetos a dao mecnicosevero.

Se usan como canalizaciones visibles en lugares secos, cuando seinstalan a la intemperie, se deben especificar aprueba de agua.Estos duetos, NO se deben aplicar en los casos siguientes:

Este tipo de duetos pueden tener la tapa embisagrada o de tipodesmontable, sirve para contener y a la vez proteger a losconductores, que se colocan o alojan en el dueto cuando ste ha sidoya totalmente instalado.

1.2.1.8 DUCTOS METALlCOS CON TAPA.


Elctricas

**

SISTEMA DE DISTRIBUCION A CARGAS DETIPO INDUSTRIAL POR MEDIO DE DUCTOS yPRINCIPALES ELEMENTOS QUE INTERVIENEN

** TCPM = TABLERO DE CONTROL yPROTECCION DEL MOTOR DE C.A.

MOTOR DE C.A.

TCPM~

.._..,DESCO--NECTADOR

___.-toESTACION

H;:-E~ DE BOTONESTABLEROPRINCIPAL

TUBOCONDUIT.-_J

DUCTOS

/

..."

Las charolas o pasos de cable son conjuntos prefabricados ensecciones rectas con herrajes que se pueden unir para formarsistemas de canalizaciones. En general, se tienen disponibles trestipos de charolas para cables:

1.2.1.9 CHAROLAS PARA CABLES.

ELEMENTOS DE DUeTOS METALlCOS CON BISAGRAS

INSTALACION DE CONDUCTORES (CABLEADO) EN DUCTOS

_~ 1

54

Charolas tipo escalera. Estas son de construccin muy sencilla,consisten de dos rieles laterales unidos o conectados por "barrotes"individuales. Por lo general, se usan como soporte de los cables depotencia. Se fabrican en anchos estandar, de: 15 cm., 22 cm., 30cm., 45 cm., 60 cm. y 75 cm. Se fabrican ya sea de acero o dealuminio.

CHAROLA DE PASO TIPO VENTILACION

PERFORACIONES EN EL FONDOPARA VENTILACION

LOS RIELES SE CONSTRUYENDE ACERO O ALUMINIIO

RIEL LATERAL~--........

Las charolas de paso. que tienen un fondo continuo, ya seaventilado o no ventilado y con anchos estandar, de: 15 cm, 22 cm, 30cm, y 60 cm este tipo, se usa cuando los conductores son pequeosy requieren de un soporte completo. En la figura siguiente semuestra este tipo.


Elctricas

55

CHAROLA TIPO CANAL

FONDO VENTILADO

Charolas tipo canal. Estn constituidas de una seccin de canalventilada. Se usan por lo general para soportar cables de potenciasencillos, mltiples o bien varios cables de control(multiconductores), se fabrican de acero o aluminio con anchosestandar, de: 7.5 cm. 10 cm.

CHAROLA TIPO ESCALERA

\ CABLE S DE POTENCIA MULTlCONDUCTORES

BUS DueTO

CUBIERTAMETALlCA

I

/BARRAS

.......___. -------TU BO CONDUITALA CARGA

--------- INTERRUPTORESENCHUFABLES

SALIDAS PARAINTERRUP-TORES FUTUROS.

LOS INTERRUPTORES SEPUEDEN ENCHUFAR

TUBO CONDUIT A/LA CARGA

El bus-dueto, es un ensamble prefabricado de barras, aisladores yuna canalizacin metlica que se usan en distintas formas para ladistribucin de potencia. Se tienen disponibles en distintas formas ycapacidades y la longitud estandar es de: 3.05 m. Tambin, seencuentran disponibles en el mercado distintos tipos de arreglos.

1.2.1.10 BUS-DUeTO


Elctricas

!i7

APLlCACION TIPICA DE DUCTOS (BUSES)

o

S'MTCHDESCONECTADORMONTADO ENDUCTO(BUS)

SUBE AL PISO SUPERIORDUeTO PARA BUS (MONTADOEN PARED O TECHO )

p-

APLlCACION DE ALGUNAS CANALIZACIONES A LA ALlMENTACION DE MOTORESDE UN CENTRO DE CONTROL DE MOTORES.

CENTRO DE CONTROL DE MOTORES.

DUCTO DE LAMINA

TUBOS CONDUIT CORTOS PARA CONECTAREL DUCTO AL CENTRO DE CONTROL DE -

MOTORES.

MOTORES

~SOPORTES COMUNES

TUBOS CONDUI'A LOS MOTORE~

~-T--~-----4~~~~~~

MOTORES

CENTRO DE CONTROLDE MOTORES.

1:0

SE PUEDEN TENER CANALIZACIONESSUPERFICIALES GRANDES PARA MON-TAR CONTACTOS, APAGADORES YOTROS DISPOSITIVOS.

.> CONTACTO EN LA TAPACANALlZACION SUPERFICIALPARA MUROS O TECHO

PISO

6~/~"'-'" CANALlZACION

CANALIZACION PARA PISO

TAPADERA O CUBIERTATAPADERA o CUBIERTA

/// > CONDUCTORES-'" ---

~8(0)r:l// :RO oTE::LlZACION

Su aplicacin, se recomenda en aquellos casos en que los tubosconduit embebidos, no se justifiquen por costo o ser imprcticos. Sepueden montar en pared, techo o piso, segn sea la necesidad.

Las canalizaciones superficiales, se fabrican en distintas formasen el tipo metlico y no metlico. Se usan generalmente en lugaressecos, no expuestos a la humedad y tienen conectores y herrajes dedistintos tipos para dar prcticamente todas las formas deseables enlas instalaciones elctricas.

1.2.1.11 CANALIZACIONES SUPERFICIALES


Elctricas

~DUITTORES.

CANALIZACIONES SUPERFICIALES USADAS EN LOCALES ENDONDE NO SE JUSTIFICA O NO SE REQUIERE USAR DUCTOS

EMBEBIDOS EN MURO

ALGUNAS COMPONENTES DE LAS CANALIZACIONES EXTERNAS

EXTERNA ENTRECONTACTOS

CANAUZACIONES EXTERNAS

62

CORRESPONDE AL TUBO METALlCO TIPO PESADO

CORRESPONDE AL TUBO METALlCO TIPO LIGERO

DIAMETRO DIAMETRO AREA INTE- AREA DISPONIBLE PARANOMINAL INTERIOR RIOR TOTAL CONDUCTORES (mn) 2

240% {PARA 30% (PARA 2

mm pulg. (mm) (mm) 3 CONDUCTO CONDUCTORES)RES O MAS)

13 1/2 15.81* 196 78 59

19 3/4 21.30* 356 142 107

25 1 26.50* 552 221 166

32 1 1/4 35.31* 979 392 294

38 1 1/2 41.16* 1 331 532 399

51 2 52.76* 2 186 876 656

63 2 1/2 62.71** 3088 1 235 926

76 3 77.93** 4769 1 908 1 431

89 3 1/2 90.12** 6378 2551 1 913

102 4 102.26** 8213 3285 2464

DIMENSIONES DE TUBO CONDUIT y AREADISPONIBLE PARA LOS CONDUCTORES

TABLA 1.1.


Elctricas

63

4.- Para 50 ciclos, los valores de la reactancia deben mltiplicarse por5/6.

3.- Los valores de la reactancia rmruma se aplican para conductoresjuntos dentro de un tubo conduit o dueto. Los valores de la reactanciamxima se aplican para conductores separados, en instalacionesareas, o en mnsulas en galeras de conductores.

2.-Para conductores en dueto de acero, o con armaduras de acero, laresistencia aumenta en 25%, por lo tanto multiplquense los valores por1.25.

1.- El factor de correccin por temperatura para la resistencia hmica esde 0.34 por oC.

NOTAS RELATIVAS A LA TABLA ANTERIOR:


Elctricas

MAXIMO NUMERO DEDIMENSIONES VOLUMEN CONDUCTORESDE LAS CAJAS (pulg~) NO.14 No. 12 No. 10 No. 8

3 1/4 x 1 1/2 Octagonal ........ 10.9 5 4 4 33 1/2 x 1 1/2 " 11.9 5 5 4 3........4 x 1 1/2 " 17.1 8 7 6 5........4 x 2 1/8 " 23.6 11 10 9 7........4 x 1 1/2 Cuadrada ............ 22.6 11 10 9 74 x 2 1/8 " 31.9 15 14 12 10...........411/16x 1 1/2 Cuadrada ........ 32.2 16 14 12 10411/16x 2 1/8 " 46.4 23 20 18 15.........3 x 2 x 1 1/2 Dispositivo ....... 7.9 3 3 3 23x2x2 " 10.7 5 4 4 3.......3x2x21/4 " 11.3 5 5 4 3.......3 x 2 x 2 1/2 " 13 6 5 5 4.......3 x 2 x 23/4 " 14.6 7 6 5 4.......3 x 2 x 3 1/2 " 18.3 9 8 7 6.......4 x 2 1/8 x 1 1/2 " 11.1 5 4 4 3.......4 x 2 1/8 x 1 7/8 " 13.9 6 6 5 4.......4 x 2 1/8 x 2 1/8 " 15.6 7 6 6 5.......

NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORES ENCAJAS DE CONEXION

TABLA 1.2


Elctricas

NUMERO DE CAPACIDAD DE CORRIENTE CAPACIDAD DE CORRIENTECONDUCTORES PERMITIDA EN CONDUIT PERMITIDA EN DUCTOS

EN % EN %

1 - 3 100 1004-6 80 1007 - 24 70 100

25 - 30 60 10031 - 32 60 100436 Ms 50 100

CAPACIDAD DE CORRIENTE DE CONDUCTORESEN TUBO CONDUIT y DUCTOS

TABLA 1.3


Elctricas

NOTA: O el calibre 6 en adelante se trata de cable.

SECCION TRANSVERSAL

CALIBRE DE CONDUCTOR (mm) 2 DUeTOS DE LAMINAAWG 1 2 3 4 5MCM VINANEL VINANEL900, DIMENSIONES SECCION 30% DE

NYLON TW,THW,RHW (CM) TRANSVERSAL SECCION2

TOTAL mm TRANSVERSAL14 5.90 8.30 6x6 3600 1 08012 7.90 10.6410 12.30 13.99 10x10 10000 30008 21.10 26.70 15x15 22500

6 34.20 49.26 PARA USO DE ESTA TABLA.4 55.15 65.61 I2 77.00 89.42 Determinar cantidad tipo y calibre de

l/O 123.50 143.99 conductores a canalizar.2/0 147.60 169.72 113/0 176.70 201.06 Sumar sus secciones transversales de4/0 211.20 239.98 acuerdo con columnas 1 y 2.250 261.30 298.65 '"300 302.60 343.07 Escoger ducto adecuado en Col. 5.400 384.30 430.05 Nota: Se recomienda usar el 30% de la500 463.00 514.72 seccin y 30 conductores mximo.

CANTIDAD DE CONDUCTORES ADMISIBLES ENDUCTOS DE LAMINA

TABLA 1.4


Elctricas

67

En general la palabra "Conductor" se usa con un sentido distinto alde alambre, ya que por lo general un alambre es de seccin circular,mientras que un conductor puede tener otras formas (por ejemplo

1.3 CONDUCTORES ELECTRICOS

El reglamento limita a 30 el nmero de conductores que se puedeninstalar en un dueto, a no ser que los que sean en exceso de 30 seusen para circuitos de seales o de control, entre un motor y suarrancador en los perodos de arranque.

DE ACUERDO CON EL REGLAMENTO DE OBRAS EINSTALACIONES ELECTRICAS.

Area en Cm2 NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORESTamao Conductor con (DE UN SOLO TAMAO)

del forro de goma DUCTO DE DUCTO DE DUCTO DEConductor tipos R,RW,RPyRH 6.5 x 6.5 cms. 10 x 10 cms. 15 x 15 cms.

14 0.200 80 206 46012 0.245 65 170 37510 0.290 55 140 3188{slido) 0.458 "35 "90 2016 0.839 19 "50 1104 1.032 15 640 892 1.355 11 30 681 1.742 9 23 52O 1.999 8 20 46

00 2.258 7 18 "40000 2.645 6 15 350000 3.096 5 13 "29250 MCM 3.741 4 11 24300 MCM 4.322 3 9 21400 MCM 5.354 3 7 17500 MCM 6.386 2 6 14

NUMERO DE CONDUCTORES QUE SEPUEDEN INSTALAR EN UN AERO-DUCTO

TABLA 1.5


Elctricas

Como se mencion antes, para instalaciones elctricas se fabricande seccin circular de material slido o como cables dependiendo lacantidad de corriente por conducir (ampacidad) y su utilizacin, aunqueen algunos casos se fabrican en secciones rectangulares o tubularespara altas corrientes. Desde el punto de vista de las normas, losconductores se han identificado por un nmero, que corresponden a loque comnmente se ponoce como el calibre y que normalmente sesigue el sistema americano de designacin AWG (American WireGage) siendo el ms grueso el nmero 4/0, siguiendo en ordendescendente del rea del conductor los nmeros 3-0, 2-0, 1-0, 1, 2, 4,6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 Y 20 que es el ms delgado usado eninstalaciones elctricas. Para conductores con un rea mayor deldesignado como 4/0, se hace una designacin que est en funcin desu rea en pulgadas, para lo cual se emplea una unidad denominada el

Comparativamente el aluminio es aproximadamente un 16% menosconductor que el cobre, pero al ser mucho ms liviano que ste, resultaun poco ms econmico cuando se hacen estudios comparativos, yaque a igualdad de peso se tiene hasta cuatro veces ms cantidad deconductor que el cobre.

La mayor parte de los conductores usados en las instalacioneselctricas son de cobre (Cu) o aluminio (Al) debido a su buenaconductividad y que comercialmente no tienen un costo alto ya que hayotros que tienen un costo elevado que hacen antieconmica suutilizacin en instalaciones elctricas, aun cuando tienen mejorconductividad.

barras rectangulares o circulares), sin embargo, es comn que a losalambres se les designe como conductores, por lo que en caso demencionar algn conductor de forma o caractersticas distintas a losalambres, se disignar especficamente con el nombre que se leconozca.


Elctricas

en

~I1mm2 = 2000 cm

. o en forma aproximada:

104---- = 1974 cm5.064506

De donde:

= 5.064506 x 10-4 mm2

02 3.1416 x (0.0254)21cm.= -_4 4

Siendo el Circular Mil un rea:

1-- PLG= 0.0254 mm1000

1 PLG= 25.4 mm

La relacin entre el Circular Mil y el rea en mm2 para un conductorse obtiene como sigue:

Se denomina Circular Mil a la seccin de un crculo que tiene undimetro de un milsimo de pulgada (0.001 plg.).

Circular Mil, siendo as como un conductor de 250 corresponder aaquel cuya seccin sea de 250,000 CM. y as sucesivamente.


Elctricas

EL CONDUCTOR SE CALIBRA EN LA PARTE EXTERNANO EN LA PARTE REDONDA.

American StandardWire Gauge

GALGA AMERICANA

NO.14

NO.12

No. 10

TAMAOS RELATIVOSDE CONDUCTORES.OBSERVESE QUEENTRE MENOR ES ELNUMERO MAYORES LA SECCION.

NO.8

NO.6

DESIGNACION DE CONDUCTORES SEGUNLA AME RICAN STANDARD WIRE GAUGE

71

Muchos cables estn diseados y certificados para ser usados envarias condiciones ambientales, tales cables son de multiuso y estnmarcados. Por ejemplo, un cable marcado TW indicara 60C, conaislamiento termoplstico capaz de ser usado en ambientes hmedos.

W - Resistente a la humedadUF - Para uso subterrneo

Si no hay designacin, significa 60C

H - Resistente al calor hasta 75CHH - Resistente al calor hasta 90C

Los cables tambin se designan por su medio de operacin como:

A = Aislamientos de asbestoMI = Aislamiento mineral.R = Aislamiento de hule.SA= Aislamientos de silicio-asbestoT = Aislamiento termoplsticoV = Aislamiento de cambray barnizadoX = Aislamiento de polmero sinttico barnizado

El aislamiento de los cables se designa, como:

Existe una amplia variedad de aislamientos para conductores parasatisfacer los requerimientos de las distintas aplicaciones. Estos tiposde aislamientos estn diseados sobre una forma estandar y todos loscables estn marcados con informacin sobre su tamao, ya seaexpresado en AWG KCMIL, su voltaje y su tipo de aislamiento.

1.3.1 AISLAMIENTO DE LOS CONDUCTORES


Elctricas

4NA

72

Para instalaciones elctricas prcticas, el menor calibre deconductor recomendado es el No. 14 AWG y la mxima proteccincontra sobrecorriente para los calibres No. 14, No. 12 y No. 10 AWG,es: 15A, 20A Y30A respectivamente.

La AMPACIDAD de un cable es su capacidad de conduccincontinua de corriente bajo condiciones especficas. Estos datos sobreampacidad o capacidad de conduccin de corriente se dan msadelante en las Tablas 1.6 y 1.7. Estos datos, se basan en unatemperatura ambiente de 30C, por lo que se dan factores decorreccin para temperaturas diferentes a 30C.

PORDEGRADACIONy1.3.2 AMPACIDAD ESTANDARTEMPERATURA.

El tipo XHHW representa un cable con aislamiento sinttico depolmero trenzado para operar hasta 90C.

El tipo THW indica 75C, con aislamiento termoplstico para uso enambientes hmedos.


Elctricas

1.- PARA TE~PERATURAS ~AYORES VER TABLA C DE FACTORES DE CORRECCION.2.- A~PACIDAD PARA LOS TIPOS DE CONDUCTORES RRH, THHN CALIBRE 14, 12 Y 10

DEBE SER EL ~IS~O PARA CONDUCTORES DE 75 'C EN ESTA TABLA.

X 60 'C 75 'C 90 'C 110 'C 125 'C 200 'C 250 'C140 'F 167 'F 194 'F 230 'F 257 'F 392 'F 482 'FFT I P o S

CALIBRE DEL RH TARHWCONDUCTOR T RUH TBS AVA AlA A TFE

TW THW RHH AVL AAAWG ~C~ RHHNTHWN18 2116 2214 15 15 25 30 30 30 4.012 20 20 30 35 40 40 5510 30 30 40 45 50 55 758 40 45 50 60 65 75 956 55 65 70 80 85 95 120.( 70 85 90 105 115 120 1453 80 100 105 120 130 145 1702 95 115 120 135 145 165 1951 110 130 140 160 170 190 220

1/0 125 150 155 190 200 225 2502/0 145 175 185 215 230 250 2803/0 165 200 210 245 265 285 3154/0 195 230 235 275 310 340 370250 215 255 270 315 335300 240 285 300 345 380350 260 310 325 390 420400 280 335 360 420 450500 320 380 405 470 500600 355 420 455 525 545700 385 460 490 560 600750 400 475 500 580 620800 410 490 515 600 640900 435 520 555 --- ---1000 455 545 585 680 7301250 .495 590 645 --- ---1500 520 625 700 785 ---2000 560 665 775 840 ---

AMPACIDAD DE CONDUCTORES AISLADOS D[ COBRE DE 1 A 3 CONDUCTORESEN CONDUIT (BASADO EN UNA TEMPERATURA AMBIENTE DE 30 'C)

RANGO DE TEMPERATURA DEL CONDUCTOR (VER TABLA e)

T A B L A 1.6

60 oC 75 oC 90 oC 110 'e 125 oC 200 oC 250 oC'C "F140 "F 167 "F 194 "F 230 T 257 T 392 T 482 T

40 104 0.82 0.88 0.91 0.94 0.95

45 113 0.71 0.82 0.87 0.90 0.92

50 122 0.58 0.75 0.82 0.87 0.89

55 131 0.41 0.67 0.76 0.83 0.86

60 140 -- 0.58 0.71 0.79 0.83 0.91 0.95

70 158 -- 0.35 0.58 0.71 0.76 0.87 0.91

75 167 -- -- 0.50 0.66 0.72 0.86 0.89

80 176 -- -- 0.41 0.71 0.69 0.84 0.8790 194 -- -- -- 0.50 0.61 0.80 0.83100 212 -- -- -- -- 0.51 0.77 0.80120 248 -- -- -- -- -- 0.69 0.72140 28.. -- -- -- -- -- 0.59 0.59160 320 -- -- -- -- -- -- 0.5"180 356 -- -- -- -- -- -- 0.50200 392 -- -- -- -- -- -- 0.43225 437 -- -- -- -- -- -- 0.30

FACTORES DE CORRECCION - TE~PERATURAS A~BIENTESARRIBA DE 30 'e (86F)

T A B L A C

AREA DE LA CABLES DE UN CONDUCTOR: NO MAS DE 3 CABLES DE UNCALIBRE CONDUCTORAISLADOS (0-2000 V) ENsrCCION AISLADOS (0-2000 V), INSTALADOSAWG TUBERIA, O CABLE DE .3 CONDUCTORESTRANSVERSAL AL AIRE. TE~PERATURA AMBIENTEo O DIRECTAMENTEENTERRADOS.NOMINAL DE 30 'CkCM TE~PERATURA AMBIENTE DE 30 'C

mm 75 'C 90 oC 105 oC 75 oC 90 oC 105 'C

1.4 2.082 30 35 .40 20 25 3012 3.307 35 40 .48 25 30 3510 5.260 50 55 65 35 .40 .458 8.367 70 80 90 50 55 606 13.300 95 105 115 65 75 85.4 21.150 125 140 155 85 95 1053 26.670 145 165 180 100 110 1252 33.620 170 190 210 115 130 145

1 ,(2.,(10 195 220 245 130 150 1651/0 53.,(80 230 260 290 150 170 1882/0 67.-430 265 300 335 175 195 2153/0 85.010 310 350 390 200 225 2454/0 107.200 360 405 450 230 260 285

250 126.700 ,(05 ,(55 505 255 290 320300 152.000 ,(45 505 565 285 320 355350 177.300 505 570 635 310 350 388400 202.700 545 615 685 335 380 420500 253.400 620 700 780 380 430 477

600 30.(.000 690 870 670 ,(20 ,(75 525750 380.000 785 885 985 475 535 5901000 506.700 953 1055 1175 545 615 680

TABLA DE CAPACIDADES DE CONDUCCION DE CORRIENTE, PARACABLE DE COBRE VINICON* LS ALTA CAPACIDAD, DE TIPO THW/THHW

T A B L A 1.7

.30

43

50

5.4

59

72

30

33

~7

!9

5

Normalmente los conductores en las instalaciones elctricas, seencuentran alojados ya sea en tubos conduit o en otros tipos decanalizaciones. Como se ha mencionado, los conductores estnlimitados en su capacidad de conduccin de corriente por el

1.3.2.2. NUMERO DE CONDUCTORES EN UN TUBO CONDUIT.

- Mxima cada de voltaje permisible de acuerdo con elcalibre del conductor y la corriente que conducir, sedebe respetar la mxima cada de voltaje permisiblerecomendada por el reglamento de obras e instalacioneselctricas y que es del 3% del punto de alimentacin alpunto ms distante de la instalacin.

b).- Capacidad de disipacin del calor producido por lasprdidas en funcin del medio en que se encuentre elconductor, es decir, aire o en tubo conduit.

a).- Temperatura

- Capacidad de conduccin de corriente (Ampacidad) querepresenta la mxima corriente que puede conducir unconductor para un calibre dado y que est afectadaprincipalmente por los siguientes, factores:

- Lmite de tensin de aplicacin, en el caso de lasinstalaciones residenciales, es: 1000V.

Los conductores usados en las instalaciones elctricas debencumplir con ciertos requisitos para su aplicacin, como son:

1.3.2.1 SELECCION DEL CALIBRE DE CONDUCTORES PARAINSTALACIONES ELECTRICAS DE BAJA TENSION.


Elctricas

77

{

53% Paraun conductorF 31% Parados conductores= 43% Paratres conductores

40% Paracuatro o msconductores

Este factor de relleno tiene los siguientes valores establecidos parainstalaciones en tubos conduit.

Si A es el rea interior del tubo en mm2 plg2 y Ac el rea total de losconductores, el factor de relleno es:

Debido a estas restricciones trmicas, el nmero de conductores dentrode un tubo conduit se limita de manera tal que, permita un arreglo fsicode conductores de acuerdo a la seccin del tubo conduit o de lacanalizacin, facilitando su alojamiento de aire necesaria para disipar elcalor, se debe establecer la relacin adecuada entre la seccin del tubo yla de los conductores, para esto, se puede proceder en la forma siguiente:

calentamiento, debido a las limitaciones que se tienen en la disipacinde calor y a que el aislamiento mismo presenta tambin limitaciones detipo trmico.


Elctricas

een

II

78

* ALAMBRES

CALIBRE DE DIAMETRO NOMINAL DE TUBOTIPO DE CONDUCTOR (mm)CONDUCTOR AWGMCM 13 19 25 32 38 51 63 76 89 10214* 9 16 25 45 6114 8 14 22 39 54

T,TWy 12* 7 12 20 35 48 78THW 12 6 11 17 30 41 6810* 5 10 15 27 37 61

10 4 8 13 23 32 528 2 4 7 13 17 28 40

14* 6 10 16 29 40 65RHWyRHH 14 5 9 15 26 36 59

(SIN CUBIERTA 12* 4 8 13 24 33 54EXTERIOR) 12 4 7 12 21 29 47

10* 4 7 11 19 26 43 6110 3 6 9 17 23 38 538 1 3 5 10 13 22 32 496 1 2 4 7 10 16 23 36 484 1 1 3 5 7 12 17 27 36 472 1 1 2 4 5 9 13 20 27 34

T,TWyTHW 1/0 - 1 1 2 3 5 8 12 16 21RHWy RHH 2/0 - 1 1 1 3 5 7 10 14 18

(SIN CUBIERTA 3/0 - 1 1 1 2 4 6 9 12 15EXTERIOR) 4/0 - - 1 1 1 3 5 7 10 13

250 - - 1 1 1 2 4 6 8 10300 - - - 1 1 2 3 5 7 9350 - - - 1 1 1 3 4 6 8400 - - - 1 1 1 2 4 5 7500 - - - 1 1 1 1 3 4 6

NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORES QUE PUEDENALOJARSE EN TUBO CONDUIT

TABLA 1.8


Elctricas

79

"'ALAMBRES

CALIBRE DE DIAMETRO NOMINAL DE TUBOTIPO DE CONDUCTOR (mm)CONDUCTOR AWGMCM 13 19 25 32 38 51 63 76 89 10214* 3 6 10 18 25 41 5814 3 6 9 17 23 38 5312* 3 5 9 16 21 35 5012 3 5 8 14 19 32 4510* 2 4 7 13 18 29 4110 2 4 6 12 16 26 37

RHWyRHH 8 1 2 4 7 9 16 22 35 47(con cubierta 6 1 1 2 5 7 11 15 24 32 41exterior) 4 1 1 1 3 5 8 12 18 24 31

2 - 1 1 3 4 7 9 14 19 241/0 - 1 1 1 2 4 6 9 12 162/0 - - 1 1 2 3 5 8 11 143/0 - - 1 1 1 3 4 7 9 124/0 - - 1 1 1 2 4 6 8 10250 - - - 1 1 1 3 5 6 8300 - - - 1 1 1 3 4 5 7350 - - - 1 1 1 2 4 5 6400 - - - 1 1 1 1 3 4 6500 - - - - 1 1 1 3 4 5

NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORES QUE PUEDEN ALOJARSE EN TUBO CONDUIT

(continuacin)

Tabla 1.8


Elctricas

80

- DEBE TENERSE EN CUENTA QUE PARA MAS DE 3 CONDUCTORES EN UN TUBO, LACAPACIDAD DE CORRIENTE PERMISIBLE EN LOS MISMOS SE VE REDUCIDA.

NOTAS:- ESTA TABLA ESTA BASADA EN FACTORES DE RELLENO DE 40% PARA 3CONDUCTORES O MAS, 30% PARA 2 CONDUCTORES Y 55% EN EL CASO DE UN SOLOCONDUCTOR.

* ALAMBRES

CALIBRE DE DIAMETRO NOMINAL DE TUBOTIPO DE CONDUCTOR~ONDUCTOR AWG (mm)

MCM 13 19 25 32 38 51 63 76 89 10214* 13 24 37 6614 11 20 32 5712* 10 18 28 49 6712 8 15 23 42 5710* 6 11 18 32 43 7110 5 9 15 26 36 59

THWNy 8 3 5 9 15 21 35 496 2 4 6 11 15 25 36 56THHN 4 1 2 4 7 9 16 22 34 462 1 1 3 5 7 11 16 25 33 42

1/0 - 1 1 3 4 7 10 15 20 262/0 - 1 1 2 3 6 8 13 17 223/0 - 1 1 1 3 5 7 11 14 184/0 - - 1 1 2 4 6 9 12 15250 - - 1 1 1 3 4 7 10 12300 - - 1 1 1 3 4 6 8 11350 - - - 1 1 2 3 5 7 9400 - - - 1 1 1 3 5 6 8500 - - - 1 1 1 2 4 5 7

NUMERO MAXIMO DE CONDUCTORES QUE PUEDEN ALOJARSE EN TUBO CONDUIT

(continuacin)

TABLA 1.8


Elctricas

81

Nota: Del calibre 6 en adelante se trata de cable.

CALIBRE VINANEL NYLON 'RH'RUH VINANEL 900 TW'T'TWHAWG .1" .L.. .L.. .i: 2 3/4" 1" 1 1/4" 1 2 2" 2 3/4" 1" 1 1/4" 1 2 2"KCM

13 19 25 32 38 52 13 19 25 32 38 52mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm

14 13 24 39 9 17 2712 10 18 29 49 7 13 21 3610 6 11 18 31 43 5 10 16 27 388 3 6 10 18 25 41 2 5 8 14 19 326 1 4 6 11 15 25 1 2 4 7 10 174 1 4 7 9 15 1 3 5 8 132 1 2 5 6 11 1 1 4 5 9

1/0 1 3 4 7 1 2 3 62/0 1 3 5 1 3 53/0 1 3 4 1 1 44/0 1 1 4 1 1 3250 1 3 1 2300 1 2 1 1400 1 1500 1 1

TIPO LIGERO

CANTIDAD DE CONDUCTORES ADMISIBLES ENTUBERIA CONDUIT DE PVC RIGIDO

TABLA 1.9


Elctricas

A?

Ejemplo 1.3.- Calcular el tamao de tubo conduit necesario paracontener a los siguientes conductores tipo Vinanel 900, 2 No. 10, 4 No.8 y 3 No. 6.

RHH, THHN

b).- Para 90C en un ambiente seco se pueden usar conductores:

THWN, THW y RHW

a).- Para 75C en ambiente seco y hmedo se pueden usar losconductores:

Solucin

b).- Cul se puede usar a 90C en ambiente seco.

a).- Cul se puede recomendar para usar a 75C en ambientessecos y hmedos.

Ejemplo 1.2.- Para los conductores R, T, dados en la Tabla 1.6

De la tabla 1.8 entrando al grupo de conductores T, TW, THW con elNo. 2 AWG, se encuentra que 4 (no hay tres) conductores caben en untubo de 32 mm (1 1/4 plg).

Solucin

Ejemplo 1.1.- Qu tipo de tubo conduit, se requiere para alojar 3conductores THW del No. 2 AWG.


Elctricas

83

Ejemplo 1.4.- Calcular el tamao de tubo conduit requerido paraalojar: 4 conductores del No. 6 AWG y 6 conductores del No. 10 AWGtipo THW.

El tamao del tubo conduit requerido, consultando las Tablas dedimensiones de tubo conduit, es de: 19 mm de dimetro (3/4 plg).

A = Ac = 83.899 = 209.7475 rnrn2F 0.40

El rea del tubo conduit necesaria es:

Para 7 conductores el factor de relleno, es para ms de 3conductores = 40%.

CANTIDAD DE CALIBRE AREAPOR AREA TOTALCONDUCTORES AWG CONDUCTOR (mm2) mm2

2 10 5.2610 10.5224 8 8.3670 33.4683 6 13.3030 39.909

TOTAL DE CONDUCTORES= 7 83.899

Cuando se trata de varios conductores, se debe hacer uso delconcepto de factor de relleno, para lo cual, es necesario conocer elrea de cada conductor, para calcular el rea total de los mismos. Paraesto se hace uso de la Tabla 1.7 y se procede, como sigue:

Solucin


Elctricas

,.3

A4

_4_...CONDUCTORES NoL AWC

CONDUIL_ _6 CONDUCTORE: No.' AWG

~im

De la tabla 1.1, en la columna de rea disponible para conductores(40%), se encuentra 221 mm2 que corresponde a tubo de 25 mm (1plg) de dimetro.

84.76 = 211.9 rnrn20.40

El total son 10 conductores por lo que se usa el factor de relleno de0.40 y el rea total requerida, sera:

CONDUCTOR NUMERO DE AREAPOR AREA TOTALCALIBRE CONDUCTORES CONDUCTOR

AWG (mm2) (mm2)6 4 13.300 53.2

10 6 5.26 31.56Total = 10 conductores Area total: 84.76mm2

Con los datos de la Tabla 1.7 se puede elaborar la siguiente tabla deinformacin.

Solucin


Elctricas

85

De la tabla 1.2 para 5 conductores (3 No. 12 y 2 No. 16), se puedeseleccionar una caja octagonal de 3 1/2 plg. x 1 1/2 plg.

3.5 plg3

10.25plg3Total .

2.25 plg32.25 plg32.25 plg3

- Conductor No. 12 .1 Conductor Neutro No. 12 .1 Conductor de Tierra No. 12..2 Conductores No. 16 del

portalmparas .

Los volmenes de cada conductor son (se usan pulgada porque losdatos de cajas estn expresados en estas unidades)

CABLE DE TIERRA.----No. 12AWG

Solucin

Ejemplo 1.5.- Calcular el tamao de caja, que se requiere en una cajaque va soportar un portalmpara con 2 alambres del No. 16, laalimentacin se hace por tubo conduit flexible que contiene 1 conductorNo. 12 AWG con 1 conductor neutro No. 12 AWG y un conductor detierra No. 12AWG.


Elctricas

86

(2) Dos conductores al contado doble = 2Total 7

= 2

= 22 Conductores No. 14AWG2 Conductores No. 14AWG (Neutros)

conectados

1 Conductor que pasa a travs

de la caja == 1

El total de conductores a alojar en la caja, se calcula en la formasiguiente:

Solucin

AGUJEROS PARA ATORNILLAfA LA CAJA

TUBO CONDUITJ

/'DOBLE~

CAJA

/CONEXION

CONDUCTOR

CONDUCTOR QUE PASA POR LA CAJA

Ejemplo 1.6.- Qu tamao de caja tipo dispositivo se requiere paraalojar cinco conductores No. 14AWG. Uno de estos conductores pasadirectamente a travs de la caja; dos ms se conectan a los contactosdobles y dos ms rematan en la caja por medio de una conexin.


Elctricas

87

15.8 cm2TOTAL

10.1403.921.74

THWTHW

Vinanel900

1.690.490.079

6 Ne. 2/0

8 No. 622 No. 12

TIPO DE NUMERO Y CALIBRE AREA POR AREA TOTALAISLAMIENTO DEL CONDUCTOR CONDUCTOR1f-- A_W_G ~(L..c_m~. ~~~_) _

El rea total que ocupan los conductores de acuerdo a los datos dela tabla 1.4, es:

Solucin

CONDUCTORES __/

Ejemplo 1.7.- Que tamao de dueto se requiere para alojar: seisconductores tipo THW del No. 2/0 AWG, ocho conductores THW delNo. 6 AWG y veintidos conductores vinanel 900 del No. 12 AWG.Todos los conductores son, de cobre:

De la Tabla 1.2 para 7 conductores en caja tipo dispositivo conalambre No. 14AWG, se usa una caja de: 3 plg x 2 plg x 2 3/4 plg.


Elctricas

NILLAR

88

Por lo tanto con relacin al rea por conductor, el nmero total deconductores, es:

AR = 0.20 X 6.25 = 1.25plg2

Al 20% permisible para ser utilizado el rea disponible es:

A = 2.5 x 2.5= 6.25 plg2

Para encontrar el rea de un conductor No. 12 RHW se consulta latabla de dimensiones de conductores con aislamientos de hules otermoplsticos y observando el triple asterisco en la nota al pie de laTabla 1.5, las columnas 3 y 5 indican que para el No. 12 RHW, sinrecubrimiento el rea es la misma que para el No. 12 THW. De lacolumna 5 esta rea, es: 0.251 plg2. El rea del dueto cuadrado de 2.5plg por lado, es:

Solucin

Ejemplo 1.8.- Cul es el mximo nmero de alambres No. 12 RHWque se pueden instalar en un ducto cuadrado de 6.35 cm (2.5 plg).

Esto corresponde a una seccin de dueto de 10,000 mm2(100 cm2), es decir un ducto cuadrado 10 x 10 cm.

5 x 15.8= 79 cm2

El procedimiento que se puede aplicar, es el de obtener unmultiplicador de 100 dividido por 20% de relleno que es igual a 5, esdecir:


Elctricas

AO

Ejemplo 1.9.- Determinar el tamao de dueto requerido para contener:seis conductores THW del No. 6 AWG, ocho conductores tipo RH delNo. 1 AWG, siete conductores THW del No. 2 AWG y cuatroconductores THW del No. 4 AWG.

Nmero de Conductores Porciento de Reduccin

4 A 6 807 A 24 7025 A 42 60Ms de 43 50

PORCENTAJE DE DEGRADACION POREXCESO DE CONDUCTORES EN TUBO CONDUIT

TABLA 1.10

Suponiendo que se permitiera dejar el rea completa con 50conductores, la mxima corriente permisible, sera: 20A a 75C,reduciendo su capacidad al 50%, debido a que cuando el nmero deconductores en el dueto o cable excede a 3, su capacidad se debereducir de acuerdo con la tabla siguiente:

Como se permite un mximo de 30 conductores, este es el nmeroque se instalar en el dueto.

No. Cond.= 50 del NO.12 RHW

AR 1.25No. Cond. = - = = 49.8 Conductores

AC 0.0251


Elctricas

on

100 = 520

El multiplicador por factor de llenado es:

Tipo de No. y calibre del Area por Area totalAislamiento conductor AWG conductor

(cm2) (cm2)

THW 6No.6AWG 0.4926 2.955

THW 8 No. 1 AWG 0.1742 1.393

THW 7 No. 2AWG 0.770 5.391

THW 4 No. 4AWG 0.6561 2.624

TOTAL 9.379 cm2

Los datos de las secciones transversales de los conductores estntomados de las tablas 1.4 y 1.5.

Solucin


Elctricas

Q1

1/2 plg x 1plg= 1/2 plg2

El rea de cada barra, es:

Solucin

BARRA DE COBRE DE 1/2" x 1"

Calcular la corriente que pueda circular por las barras:

Ejemplo 1.10.- En un dueto se encuentran montados las tres fases enforma de barra de cobre con una densidad de corriente, de:1000A/plg2, cada barra tiene dimensiones de 1/2 plg x 1 plg.

De la tabla 1.4 corresponde a un rea de 100 cm2 (cuadradode 10 x 10).

5 x 9.379=46.89 cm2

De manera que el rea del dueto, considerando los efectos detemperatura es:


Elctricas

n"

SE PUEDEN COLOCARARRIBA UNO DEL OTROLOS CABLES SE COLOCANLADO A LADO

Solucin

El dimetro total (en pulgada) para el No. 4/0 longitudes de cableses 12.611 (plg). El rea total para cables que indiquen un valor inferior al4/0 AWG, es 22 plg2.

9 cables multiconductores menores de 4/0 AWG

4 cables multiconductores mayores del No. 4/0 AWG

Ejemplo 1.11.- Calcular el tamao de la charola para cables tipomulticonductor que llevar:

1=1000 x 1/2 = 500 amperes

A = Area en plg2

1= D x A, de densidad de corriente

La corriente que circula por las barras, es:


Elctricas

93

Al instalarse cables de un solo conductor, stos debenamarrarse en grupos por circuito, para prevenir movimientosexcesivos debidos a las fuerzas magnticas por corrientes de falla.

c) Cuando en un circuito se usen en paralelo cables de un soloconductor, stos deben amarrarse en grupos que contengan,no ms de un conductor por fase a neutro, para prevenirdesbalanceos de corriente en los conductores en paralelo,debidas a reactancias inductivas.

b) En recorridos que no sean horizontales o donde los cablesno puedan mantenerse por s mismos sobre la charola.Estos deben sujetarse firmemente a los elementostransversales de la misma charola.

a) Pueden hacerse empalmes de los cables en las charolas.

Instalacin de los cables.

Se puede usar una charola de 42 plg2 de rea, las recomendacionesque da la norma tcnica para la instalacin de los cables en charolas,son los que se indican a continuacin:

A = 22 plg2 x (12.6" x 1.2)= 37.12 plg2

El rea total, es:

El dimetro de los cables mayores del No. 4/0, es: 12.6"

El rea total de los cables inferiores al No. 4/0, es = 22 plg2.


Elctricas

Qtl

De acuerdo a la tabla 1.4, se requiere ducto cuadrado de 10 cm x 10cm.

8.2136 cm2TOTAL

Seis No. 10 = 0.1399 cm2 x 6 = 0.8394 cm2Cuatro No. 1 = 0.1742 cm2 x4 = 0.6968 cm2Seis No. 2 = 0.8942 cm2 x 6 = 5.3652 cm2Dos No. 4 = 06561 cm2 x 2 = 1.3122 cm2

De la Tabla 1.4, se tienen los datos siguientes:

Solucin

Todos son conductores de cobre y pasan en forma directa a travsdel desconectador sin conexiones.

Ejemplo 1.12.-Qu tamao de dueto se requiere para alimentar cuatrodesconectadores con lo siguiente: 4 conductores No. 6 AWG tipo THWen tubo de 1 plg; cuatro conductores del No. 1 AWG tipo THW en tuboconduit de 1 1/2 plg, seis conductores No. 2 AWG tipo THW, y dos delnmero 4 AWG.

Los cables multiconductores que se instalen en charolas debencolocarse en una sola capa. Los cables de un solo conductorpueden colocarse en dos capas como mximo.

Nmero de cables.


Elctricas

95

Ejemplo 1.15.- Cul es la ampacidad de tres conductores de cobre conaislamiento THWN que alimentan a un motor en un rea con unatemperatura ambiente de 135F.

De la Tabla 1.7, el aislamiento THHN opera hasta 90C para no msde 3 cables la corriente, es: 615 A.

Solucin

Ejemplo 1.14.- Qu ampacidad tiene un conductor de cobre conaislamiento THHN del No. 1000 KCMIL.

Por lo tanto, la corriente en los conductores se limita a 20 A. Y elcircuito se debe proteger con un interruptor de 20 A.

25A x 0.8 = 20A.

Como son ms de tres conductores (para 4 a 6 conductores), sedegrada a un 80% su ampacidad (Tabla 1.10), es decir:

De la tabla 1.7 para no ms de 3 cables de un conductor aislado(0-2000 V.), el THW tiene aislamiento para 75C, el No. 12 tiene unaampacidad de 25 A.

Solucin

Ejemplo 1.13.- Qu ampacidad tienen cuatro conductores de cobreTHW del No. 12AWG instalados en tubo conduit.


Elctricas

)

0.8 x 920 = 736A.

Como se tiene ms de tres conductores en un mismo tubo conduit,el factor de degradacin, es: 80% (Tabla 1.10) la ampacidad real de los4 conductores por fase, es:

4 x 230 = 920A.

Si son cuatro conductores por fase, la ampacidad total por fase, es:

De la Tabla 1.6, 1 conductor 4/0 con aislamiento THW (75C) tieneuna ampacidad, de: 230 A.

Solucin

Ejemplo 1.16.- Cul es la ampacidad de cuatro conductores de cobreen paralelo por fase del No. 4/0 con aislamiento THW s se encuentraninstalados en el mismo tubo conduit.

150 A. x 0.58 = 87A.

Los conductores con aislamiento THWN de acuerdo a la tabla 1.6operan hasta 167F (75C) a una temperatura ambiente de 30C (86F)la ampacidad para el No. 1/0 THWN, es: 150 A., si operan a unatemperatura de 135F, de acuerdo a la Tabla C (factores de correccinpor temperatura) entrando con la temperatura ambiente de 140F(60C) Y encontrando la temperatura del aislamiento 167C (75C), elfactor de correcccin en el cruce es: FC= 0.58, por lo que la ampacidaddel conductor para las condiciones dadas, es:

Solucin


Elctricas

Un alimentador monofsico con 2 conductores TW quellevan una corriente de 30 amperes a la temperaturaambiente.

Un alimentador trifsico de 3 conductores vinanel 900que llevan una corriente de 125 amperes a 40C.

Ejemplo 1.18.- En un tubo conduit PVC rgido del tipo pesado, sellevan los siguientes conductores:

Si se considera que los conductores se alojarn en tubo conduit, dela Tabla 1.8, se entra en la columna correspondiente al calibre delconductor, (No. 4) y se busca en el cuerpo de la misma el nmero deconductores considerado o el ms prximo a ste, encontrando en estecaso 3, que en la parte superior de la columna requerida de un tuboconduit de 25 mm (1 pulgada).

De la Tabla 1.6, para dos conductores con 70 A., se entra en lacolumna correspondiente de 1 a 3 conductores y se busca en el cuerpode la tabla el valor prximo a 60 A., que es el inmediato superior de70A y en la columna de la izquierda se observa que el calibre delconductor es el No. 4 AWG.

Solucin

,Ejemplo 1.17.- Calcular el calibre de los conductores tipo TW y eltamao del tubo conduit para una alimentacin monofsica con dosconductores que llevan una corriente, de: 60 A. a 30C.


Elctricas

QA

El voltaje en las terminales de la carga es por lo general menor queel voltaje de alimentacin, la diferencia de voltaje entre estos dospuntos se conoce como: "La cada de voltaje", las normas tcnicas parainstalaciones elctricas recomiendan que la mxima cada de voltaje(desde la alimentacin hasta la carga), no debe exceder al 5%, de los

1.3.3. CALCULO DE LOS CONDUCTORES POR CAlDA DEVOLTAJE.

De la Tabla 1.6 para 3 conductores con 142 amperes, se requiereconductor 1/0 AWG para el alimentador monofsico con 36.58 A. serequiere conductor No. 8 AWG.

301400C = -- = 36.58 A.

0.82

Para el alimentador monofsico:

1251400C =-- =142 A.

0.88

Para el alimentador trifsico:

Para 1 a 3 conductores TW (60C) a 40C de temperatura, elambiente de factor de correccin, es: F = 0.82, las corrientes a estatemperatura para los dos alimentadores, es:

Para conductor Vinanel 900 (75C) con 1 a 3 conductores un tuboconduit de la Tabla C a 40C de temperatura ambiene el factor decorreccin, es: F= 0.88.

Solucin


Elctricas

99

W = Potencia en watts1 = Corriente en amperes por conductorVf = Voltaje entre fasesVn = Voltaje de lnea a neutroCos 8= Factor de potenciaR = Resistencia de un conductor en ohmsp = Resistividad del cobre 1/58 (m/mm2):::::1/50L = Longitud del conductor en metrosS = Seccin del conductor en mm2

En las frmulas que se desarrollarn a continuacin, se emplear lasiguiente nomenclatura:

Para estar seguros de que las cadas de voltaje no excedan esosvalores, es necesario calcular las cadas de voltaje en los circuitosderivados y en los alimentadores e instalaciones elctricasresidenciales y en las industriales.

Una cada de voltaje excesiva (mayor del 5%) conduce a resultadosindeseables, debido a que el voltaje en la carga se reduce. En laslmparas incandescentes se reduce notablemente el nivel deiluminacin, en las lmparas fluorescentes, se tienen problemas, comodificultad para arrancar, parpadeo, calentamiento de las balastras, etc.En el equipo de control, los relevadores pueden no operar; en losmotores la reduccin de voltaje se traduce en un incremento en lacorriente, lo cual produce sobrecalentamiento y algunas veces causaproblemas de arranque, por esta razn, no es suficiente calcular losconductores por corriente, es decir, seleccionar el calibre de unconductor de acuerdo con la corriente que circular por l mismo.

cuales 3% se permite a los circuitos derivados (del tablero o interruptora la salida para utilizacin) y el otro 2% se permite al alimentador (de laalimentacin al tablero principal). Para las instalaciones industriales yresidenciales el mximo permitido de cada de voltaje, es el: 2%.


Elctricas

sae

100

W1=----Vn cos e

W =Vn 1 cos e

La potencia que consume la carga, es:

CIRCUITO MONOFASICO SIMPLIFICADO

1, R

(CARGA)

1, R

L (CONDUCTORES)

El Estudio de la cada de voltaje se puede efectuar para casosespecficos similares a los que se tienen en las instalaciones elctricas.El concepto general, es el mismo usado en circuitos elctricos.Considrese el siguiente circuito simplificado.

1.3.4 SISTEMAS MONOFASICOS.

Ec x 100=

E x 100

E = Cada de voltaje de fase a neutro en voltsEf = Cada de voltaje entre fases, en voltsE% = Calda de voltaje en porciento


Elctricas

101

El circuito simplificado se puede representar en la forma siguiente:

1.3.5 SISTEMA TRIFASICO A TRES HILOS(Alimentacin en Delta)

E%=_!:!_ 100 =4 _!:!_25 S Vn Vn S

lE 2~ ~IDe donde:

1 n-rnrn2p= 50 m

Siendo la resistividad para el cobre:

R - P _ 1 L_-_- -S 50 S

La resistencia del conductor es:

E=2 RI

La cada de voltaje por resistencia en el conductor: (considerando sulongitud total de ida y retorno), es:


Elctricas

E%= Ef x 100Vf

El porciento de cada de voltaje es:

E_J3uf - 50 S

R_pL- 1 L_-_--S 50 S

pero:

La cada de voltaje entre fases, es:

1= WJ3Vf cos q,

siendo cos = Factor de potencia

La potencia que consume la carga trifsica es:

1 R

W/3

1W/3

RW/3

1 R

W/3 = CARGA POR FASE


Elctricas

103

1= W =__ w__J3Vf cos e v En cos e

w = J3Vf 1 cos e = 3 Vn 1 cos e

La potencia que consume la carga trifsica, es:

W/3=CARGA POR FASE

W/31

W/3Vf1

Vf

W/3

Este es el caso tpico de los sistemas conectados en estrella (3hilos) con neutro (el cuarto hilo) y se representan como, sigue:

1.3.6 SISTEMA TRIFASICO A CUATRO HILOS.(Alimentacin en Estrella)

E%= 2J3 LIS Vf

E%= J3L x 10050 S Vf

Capitulo 1Las Componentes de las Instalaciones

Elctricas

1InA

115 V

~IMENTACION

~SCONECTADOR

~NTROLADOR

Solucin

Ejemplo 1.19.- Calcular la cada de voltaje en el circuito derivado de unmotor de 2HP, monofsico a 115 volts, que tiene un longitud deconductor del punto de alimentacin al punto de conexin del motor de25m. El alambre, es de cobre con aislamiento TW (60C).

~

~

E LIE%=- x 100=---- x 100Vn 50 S x Vn

Expresando esta cada de voltaje en porciento:

E=RI=~50 S

La cada de voltaje entre fases es:

v =.J3 RI= .J3LIf 50 S


Elctricas

11 na::

El diagrama vectorial correspondiente que ilustra la cada devoltaje en un cable, se muestra a continuacin:

En los prrafos anteriores se ha discutido el problema de la cadade voltaje en los conductores, haciendo referencia a los valores denorma, fijados por las normas tcnicas para instalaciones elctricas,y suponiendo que la cada de voltaje, es puramente resistiva. Elmximo permisible de una cada de voltaje, es el 5%, ahora lapregunta, es: cmo localizar esta cada de voltaje entre los distintossistemas de conductores que tiene una instalacin y qu influenciatiene la reactancia inductiva de estos conductores.

1.3.7 ANALlSIS DE LA CAlDA DE VOLTAJE EN CABLES:

E%= 4 x 25 x 24 = 4%115 x 5.26

Para un alambre No. 10, la seccin S= 5.26 mm2 y tambin de datosla longitud L= 25M, por lo que la cada de voltaje en porciento es:

De la Tabla 1.6 para conductor TW con una corriente de 10 A. elcalibre del conductor (2 conductores en tubo conduit) es No. 10AWG.

1.25 IPC=1.25 x 24= 30A

Considerando un 25% ms de la corriente a plena carga

IpC =24A.

Para un motor monofsico de 2HP a 115 volts, la corriente a plenacarga es:


Elctricas

,ee

v =IZeq

La cada de voltaje de fase a neutro se puede expresar tambincomo:

Vf = 1.732 x Vn

La cada de voltaje de fase a fase se calcula como:

Vn =I(Rcos8 + Xsen8)volts

La cada de voltaje por fase esta dada, por:

VR = Voltaje en la recepcin (carga)Vp = Voltaje al principio de la alimentacin1 = Corriente que circula por el conductorR = Resistecia por fase en ohmsX = Reactancia inductiva por fase en ohmse = Angulo correspondiente al factor de potencia

(cos e)

1

Vp


Elctricas

Para los 30 m de longitud

x = O.0133l/100 m.

R= O.623l/100 m.

De la Tabla 1.11 para el conductor No. 12 AWG.

Solucin

Calcular la cada de voltaje.

El circuito tiene una longitud de 30.0 m.

Ejemplo 1.20.- El circuito derivado de una instalacin alimenta unacarga de 10 A. con factor de potencia 0.90 atrasado. Los conductoresson del No. 12 AWG tipo THW y estn contenidos en tubo conduitmetlico.

VV%=- x100vn

Los valores de R y X se obtienen de la Tabla 1.11. La cada devoltaje se expresa normalmente en porcentaje como:

Zeq=Rcos8 + Xsen8

Donde la impedancia equivalente Zeq, es:


Elctricas

in

Ejemplo 1.21.- Un alimentador trifsico de tres conductores tipo TW,con 100 m. de longitud, debe transmitir una carga de 75 KW a 216 voltsentre fases, con una frecuencia de 60 Hz y un factor de potencia de 0.8atrasado. Los conductores debern ir dentro de un tubo conduit de

V%= 3.40 x100= 2.83%se excede al 2% permisible.120

Vf = 2Vn= 2 x 1.70= 3.40

Entre fases:

Vn = Zeq 1= 0.170x 10=1.70V.

La cada de voltaje al neutro

Zeq=0.187 x 0.9 + 0.004 x 0.436=0.170n

senO= sen 25.84= 0.436

0= ang cos 0.9= 25.840cos = 0.9;

Zeq= RcosO + XsenO

La impedacia equivalente es:

30X=0.0133 x-=0.004n100

30R=0.623 x-=0.187n100


Elctricas

109

La seccin del conductor para una cada de tensin mxima de 2%se calcula despejando de la frmula anterior.

e = 2J3LI (%)Vf S

La cada de tensin mxima permisible se encuentra de la frmulapara un alimentador trifsico.

1= p = 75 000 = 250A.J3 x Vf x cose J3x 216 x 0.80

La corriente que demanda la carga es:

t---:-:-:.-----tl :::~Ia).- Considerando slo la resistencia.

Solucin

b).- Tomando en cuenta la resistencia y la reactancia.

a).- Considerando nicamente la resistencia.

acero. Calcular el calibre de los conductores y el tubo conduit, si sedesea que la cada de voltaje no exceda el 20/0.


Elctricas

V,ts.8e

11n

e = e% V = 2 x 216 = 2.5 volts100 100

e = Cada de tensin en volts.

ee%=- x 100

V

La cada de tensin por fase es:

En donde: RI = Cada de voltaje por resistencia.

e = ~(RI)2 + (XI)2 (VOLTS)

b).- La cada de voltaje total considerando la reactancia es:

Tubo conduit: 76 mm (3 pulg).

La corriente permisible para tres conductores de 400 MCM en tuboconduit 280 A.

De la Tabla 1.7 de conductores, para S= 200 mm2, conductor No.400 MCM.

5= 2J3 100 x 250 = 20 mm2216 x 2

Sustituyendo valores:


Elctricas

111

CALIBREAWG RESISTENCIAENn/roo m REACTANCIAENQ/100 mMCM A 600 C

MINIMA MAXIMA14 1.0 0.0153 0.01512 0.623 0.0133 0.01510 0.3938 0.246 0.0153 0.0156 0.155 0.0133 0.0154 0.097 0.0123 0.01663 0.076 0.0120 0.01632 0.616 0.0116 0.01601 0.0486 0.0116 0.0160O 0.0386 0.0113 0.0160

00 0.0306 0.0106 0.0146000 0.0243 0.0103 0.0146

0000 0.0193 0.0100 0.0150250 0.0163 0.0100 0.0150300 0.0136 0.0096 0.0150350 0.1160 0.0096 0.0146400 0.0102 0.0096 0.0143450 0.0090 0.0093 0.0133500 0.0080 0.0093 0.0123550 0.0074 0.0093 0.0133600 0.0068 0.0093 0.0133750 0.0054 0.0093 0.0133

1000 0.0041 0.0093 0.0133

RESISTENCIA Y REACTANCIA DE CONDUCTORES

TABLA l.11

XL = 1.25x 0.0096=0.012 Ohms

El factor de correccin es 1.25, por lo tanto:

XL =0.0096Q/100 m.

De la Tabla 1.11, para 400 MCM, (3 conductores en tubo)

Para una corriente, 1= 250 A. conductor 400 MCM


Elctricas

)

AdministradorNotaX(50)=5/6.X(60)

... ..."

En la operacin normal del circuito, el flujo de corriente esta limitadopor la impedancia del sistema, as como por la impedancia de la propiacarga. Como se sabe las prdidas elctricas son del tipo RI2 que setransforman en calor. De diseo, es deseable reducir al mnimo estasprdidas y tambin la cada de voltaje en los cables, por lo que laimpedancia de stos representa una parte muy pequea del total de laimpedancia.

Las corrientes de corto circuito pueden tener un efecto de deteriorosobre los cables aislados en la misma forma que puede haber sobrecualquier otra componente del sistema elctrico. An cuando en estaparte, no se hace referencia al estudio del corto circuito, es convenientemencionar los efectos de estas altas corrientes sobre los conductores.

1.4.- CONSIDERACIONES PARA LAS CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO EN LOS CONDUCTORES.

4.- Para 50 ciclos, los valores de la reactancia deben multiplicarse por5/6.

3.- Los valores de la reactancia mnima se aplican para conductoresjuntos dentro de un tubo conduit o dueto. Los valores de lareactancia mxima se aplican para conductores separados, eninstalaciones areas,o en mnsulas en galeras de conductores.

2.- Para conductores en dueto de acero, o con armaduras de acero, laresistencia aumenta en 25%, por lo tanto multiplquense los valorespor 1.25.

1.-El factor de correccin por temperatura para la resistencia hmicaes de 0.34por oC.

NOTAS.-


Elctricas

11.,

[ _!_] ~ t :::0.0297 lo . [234 + T2]A 9 234+ T1

Para los conductores de cobre:

En las siguientes ecuaciones se dan las relaciones entre el valormximo de la corriente asimtrica de corto circuito y la temperaturamxima de corto circuito de los conductores de cobre y aluminio.

Se han desarrollado algunas tcnicas para determinar la capacidadde soporte al corto circuito de los cables aislados. Estas tcnicas estnbasadas en las limitaciones trmicas del aislamiento, el tiempo deduracin de la corriente y las caractersticas del material conductor(cobre o aluminio).

Otro aspecto a considerar es que las corrientes de corto circuito,especialmente en reas comerciales e industriales son asimtricas,especialmente durante los primeros ciclos. Este factor debe serconsiderado tambin por medio del llamado "factor de aslmetrla" parala corriente de corto circuito.

Las instalaciones elctricas, para la proteccin de sus componentes,incluyendo los cables (de potencia) emplean dispositivos de proteccincontra sobrecorrientes, como son: los interruptores o los fusibles.Estos dispositivos reducen el tiempo que las corrientes de corto circuitopueden circular a unos cuantos ciclos de la frecuencia del sistema (porejempo, si la frecuencia del sistema es 60 Hz y el dispositivo de sobrecorriente opera en 6 ciclos, el tiempo de falla es 6/60 = 0.1 seg).

Durante las condiciones de corto circuito la corriente puede alcanzarun valor de varias veces el valor de la corriente de carga. Estacorriente de corto circuito puede producir un efecto trmico muy severosobre los aislamientos de los conductores.


Elctricas

)

3

114

Con estos datos las ecuaciones anteriores, se pueden resolver y sepuede obtener una familia de curvas que relacionan la seccintransversal del conductor, el tipo de aislamiento, el material del

Por ejemplo, para cables con aislamiento THW T1= 75C YT2=150C, para cables con aislamiento XHHW T1= 90C YT2= 250C.

A la frecuencia de 60 ciclos/seg., los tiempos tpicos de inters parael efecto trmico de la corriente de corto circuito varan de 1 ciclo (1/60de seg.) hasta 90 ciclos (1.5 seg.). Para sistemas que operan a menosde 1000 volts, se puede esperar disponer de interruptores que operenalrededor de 2 ciclos (1/30 seg.) y fusibles limitadores de corriente queoperen en menos de 1 ciclo.

T2= Mxima temperatura permisible del conductor bajo cortocircuito en "C.

T1= Mxima temperatura normal "C.

t= Tiempo (en segundos) de duracin de la corriente de cortocircuito.

A= Seccin transversal del conductor en Circular Mils (cm)

1=Mxima corriente de corto circuito asimtrica permisible.

Donde:

[ _!_]~t = 0.0125 lo . [228 + T2]A 9 228+ T1

Para los conductores de aluminio:


Elctricas

115

a) Cul es la capacidad de corriente de corto circuito simtrica de uncable de 250 KCMIL con aislamiento THW, de cobre, que estaprotegido por un interruptor.

Ejemplo 1.22.- Para los siguientes ejemplos, todos los casos sonmenores de 1000 volts.

Ice simtrica= corriente de cortocircuito simtrica

Icc asimtrica= corriente de cortocircuito asimtrica

Donde:

Ko= Ice asimtricaIcc simtrica

para interruptores

para fusibles limitadores decorriente.

{

1.4Ko=

1.3

Cuando se ha establecido para un cable dado el valor maxirnopermisible de la corriente de corto circuito asimtrica, se convierte a unvalor equivalente de corriente de corto circuito simtrica mediante eluso de un coeficiente o factor de asimetra Ka, que para sistemasmenores de 1000 volts se pueden tomar los siguientes valores:

conductor y la duracin de la falla para la mxima corriente de fallaasimtrica. En las grficas siguientes, se muestran las curvas paraconductores THW y XHHW.


Elctricas

1

I

11~

Ice simtrica = 41,600 = 32,000A.1.3

De manera que:

Cmo se protege con interruptor Ko = 1.3

lec asimtrico =41,600 A.

De las curvas correspondientes a conductor de cobre conaislamiento XHHW, el valor mximo de corriente de corto circuitoaismtrico es:

b) Calcular el valor de la corriente de corto circuito simtrica para uncable de cobre No. 1/0 AWG con aislamiento XHHW que estprotegido por un interruptor.

I., t . Ice asimtrica 72,500 55 800 Ace slme nca = = =, .Ko 1.3

De las curvas correspondientes a conductores de cobre conaislamiento tipo THW, se observa que el valor mximo de corriente decorto circuito asimtrico es 72,500 A. Como se trata de un interruptorpara proteccin del cable, se toma Ko= 1.3, de manera que:

Solucin


Elctricas

1000

1000

-4 CICLOS

-8 CICLOS-16 CICLOS-30 CICLOS

-60 CICLOS-90 CICLOS

-1 CICLOS

-2 CICLOS

MAXIMA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO PERMITIDAPARA CONDUCTORES DE COBR~ TIPO THV

500t8

t4

t6

t t t 2~Ot 4~Ot2 1 1/0 3/0 250

100

TAMAO DEL CONDUCTOR - AVG &. kCMIL10

t10

I I 1I I I 1I I

11 : : 11 : 1: : 1 :: :I I I I I I I I I I I ["

,//

/' -:I I I I I I I I I I I V V /I I I I I I I I I I ~ / V ,/ /v.// /

/1 V ./11 1 1 11 1 1 1/ IV ./ i> /11 1 1 LJ 1 .

1000

1000


-1 CICLOS-2 CICLOS

-4 CICLOS

-8 CICLOS


MAXIMA CORRIENTE

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