Tutorial Cálculo de instalaciones eléctricas

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    30-Jun-2015
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1. POTENCIAS E INTENSIDADES DE CLCULO SEGN EL TIPO DE LNEA 1.1 Lnea trifsicaP = 3 U I cos

I =

P 3 U cos

P: potencia activa de la lnea trifsica en W. U: tensin de lnea (entre fases). I: intensidad de la lnea trifsica en A. cos: factor de potencia. 1.2 Lnea monofsicaP = U F I cos I =P U F cos

P: potencia activa de la lnea monofsica en W. UF: tensin de fase (fase-neutro). I: intensidad de la lnea trifsica en A. cos: factor de potencia. 1.3 Factores de correccin de la potencia e intensidad de clculo Para un correcto dimensionado de la instalacin, los valores de las potencias e intensidades de clculo sern ponderados por los siguientes factores de correccin: - Factor de correccin segn el tipo de receptor. - Factores de simultaneidad y utilizacin. 1.3.1 Factor de correccin segn el tipo de receptor - Motores: se aplicar un factor de correccin de 1,25 al motor de mayor potencia presente en la lnea. - Lmparas de descarga: se multiplicar la potencia de cada una de las lmparas de descarga por el factor 1,8xcos. 1.3.2 Factores de simultaneidad y utilizacin Los factores de simultaneidad y utilizacin se pueden aplicar por circuito o de forma general a la instalacin y salvo para el caso de viviendas donde se encuentran tabulados (ITC-BT-25) sus valores sern designados por el proyectista.

- Factor de simultaneidad: debido a que todos los receptores no funcionan al mismo tiempo (simultneamente). - Factor de utilizacin: el rgimen de trabajo de un receptor puede ser tal que su potencia utilizada sea menor que la potencia nominal. 2. CLCULO DE SECCIONES DE CONDUCTORES Las secciones de cada una de las lneas que componen una instalacin se calcularn segn 3 criterios: - Criterio de cada de tensin. - Criterio de la mxima intensidad admisible. - Criterio de clculo de la seccin por corrientes de cortocircuito. De manera que finalmente la seccin escogida ser una seccin normalizada que cumplir simultneamente los tres criterios anteriores. 2.1 Criterio de cada de tensin La cada de tensin de una lnea no deber sobrepasar los lmites establecidos en la tabla que se muestra a continuacin:

2.1.1 Clculo de la seccin de una lnea trifsica segn el criterio de la cada de tensinS= P l Cdt U ; e= e U 100

S: seccin de la lnea trifsica segn el criterio de la cada de tensin en mm2. P: potencia activa de la lnea trifsica en W. I: intensidad de la lnea trifsica en A. l: longitud de la lnea trifsica en m. e: cada de tensin en V. Cdt: cada de tensin en %. : conductividad del material en mW/mm2. U: tensin de lnea (entre fases).

2.1.2 Clculo de la seccin de una lnea monofsica segn el criterio de la cada de tensinS= 2 P l Cdt U ; e= e U 100

S: seccin de la lnea monofsica segn el criterio de la cada de tensin en mm2. P: potencia activa de la lnea monofsica en W. I: intensidad de la lnea monofsica en A. l: longitud de la lnea monofsica en m. e: cada de tensin unitaria. Cdt: cada de tensin en %. : conductividad del material en mW/mm2. U: tensin de fase (fase-neutro). Nota 1: la conductividad del material () disminuye segn sea la temperatura de trabajo del cable. Se adoptara como criterio de clculo para la cada de tensin emplear los valores de conductividad correspondientes a la mxima temperatura de trabajo en rgimen permanente (caso ms desfavorable). - Aislamiento termoplstico (PVC, XLPVC, PE, PCP, etc.) y conductores de Cu (70 C) = 48 mW/mm2. - Aislamiento termoestable (XLPE, PRC, EVA, ETC, SIR, etc.) y conductores de Cu (90 C) = 44 mW/mm2. Nota 2: recordad que los valores de las potencias que se emplearn para el clculo de las secciones por cada de tensin estarn ponderados por los factores de correccin mencionados en el punto 1.3 2.2 Criterio de la mxima intensidad admisible Se deber cumplir la siguiente inecuacin: Ib I2 I MAG: intensidad de actuacin del disparador electromagntico. Su valor depender del tipo de curva del interruptor y estar comprendida entre los valores lmites de desconexin I1 e I2 (Ver Fig 1). Estos valores lmites I1 e I2 vienen dados en funcin del calibre del interruptor magnetotrmico en la tabla 5:

Tabla 5: Valores lmite de desconexin de interruptores magnetotrmicos. Iccmin: intensidad de cortocircuito mnima. Vamos a reflejar estas dos condiciones en las curvas I-t:

Fig 2: Detalle condiciones 1 y 2 en curvas I-t

3) Como vimos anteriormente en el punto 3.2, se deber cumplir que el tiempo que tarda el elemento de proteccin en interrumpir la corriente que resulte de un cortocircuito en un punto cualquiera de la lnea, no debe ser superior al que tarda el conductor en alcanzar la temperatura mxima admisible.k S2 2 Icc max

t tadm; t adm =

tadm: tiempo que tarda en alcanzar el conductor en alcanzar la mxima temperatura admisible. k: Ver tabla 3. S: seccin de la lnea en mm2. Icc max: intensidad de cortocircuito mxima de nuestra lnea, se alcanzar cuando el cortocircuito se produzca inmediatamente aguas abajo del dispositivo de proteccin. t: tiempo que tarda en actuar la proteccin magntica. Las normas UNE nos proporcionan unos valores lmites de tiempo para el disparo magntico a los que denominaremos t1 y t2 (Ver Tabla 6) que van asociados a los correspondientes valores lmites de intensidad del disparo magntico (I 1 y I2, ver Fig1).Caracterstica disparo magntico Disparo magntico en t1 0,1 s Disparo magntico en t2 < 0,1 s Curva B 3*In 5*In Curva C 5*In 10*In Curva D 10*In 20*In Curva ICP-M 5*In 8*In

Tabla 6: Caracterstica de disparo magntico segn la curva del interruptor. Si tras la aplicacin de las tablas 3 y 6 no podemos concluir que t t adm, se comparar la energa liberada en forma de calor que deja pasar la proteccin magntica con la energa en forma de calor que es capaz de absorber los conductores de la lnea, es decir se comprobar la siguiente inecuacin Icc2max t |interruptor Icc2maxt |lnea Icc2max t|interruptor: energa liberada en forma de calor que deja pasar la proteccin magntica. Para hallar este valor se consultar la documentacin tcnica del fabricante del interruptor. Icc2max tadm|lnea: energa en forma de calor que es capaz de absorber los conductores de la lnea. Se hallar a partir de la ecuacin que acabamos de ver en este punto y en el punto 2.3 6. CLCULO DE LA PROTECCIN DIFERENCIAL 1) Clculo de la intensidad de defecto:

Id =

UF R N + RT

Id: intensidad de defecto. UF: tensin de fase (fase-neutro). RT: resistencia de puesta a tierra del receptor. RN: resistencia de puesta a tierra del neutro del trafo. 2) Clculo de la tensin de contacto:VC = I d RT

Vc: tensin de contacto. Id: intensidad de defecto. RT: resistencia de puesta a tierra del receptor. 3) Eleccin de la sensibilidad del dispositivo de proteccin diferencial: 3.1) Verificacin de la sensibilidad:U SEG RT IN: sensibilidad del dispositivo de proteccin diferencial. USEG: tensin de seguridad. Se obtiene a partir de la ITC-BT-18 en funcin del tipo de local: - En general 50 V - Locales o emplazamientos conductores (ITC-BT-18), instalaciones de alumbrado exterior (ITC-BT-09) e instalaciones provisionales y temporales de obra (ITC-BT-33) 24 V. RT: resistencia de puesta a tierra del receptor. I N

3.2) Clculo de la mxima resistencia de puesta a tierra del receptor: (No es necesario pero a titulo orientativo queda bien) U RT max = SEG I n RTmax: resistencia mxima de puesta a tierra del receptor. USEG: tensin de seguridad. IN: sensibilidad del dispositivo de proteccin diferencial. 4) Clculo del tiempo de desconexin de la proteccin diferencial. Se calcula la relacin entre la intensidad de defecto y la sensibilidad de la proteccin elegida (Id / IN) y se obtiene el tiempo de desconexin en tabla 7.

Tipo

In

IN

Tiempos

Tiempos de apertura en ms

IN300 500 130

2*IN150 200 60

5*IN40 150 50

Instantneo Todas Todas

Selectivo

> 25

Funcionamiento mximo Funcionamiento mximo < 0,03 No Funcionamiento mnimo

Tabla 7: Tiempo de apertura segn el tipo de diferencial Nota: son varias las normas UNE que tratan sobre este tiempo, pero no se ha encontrado una referencia en el REBT que nos indique cul se ha de emplear. Para nuestros clculos emplearemos las normas UNE-EN-61008 y UNE-EN61009, que establecen que el tiempo mximo de disparo para interruptores diferenciales instantneos ser de 300 ms cuando la intensidad de defecto est entre 1 y 2 veces la sensibilidad, 150 ms cuando la intensidad de defecto est entre 2 y 5 veces la sensibilidad y 40 ms cuando la intensidad de defecto sea mayor de 5 veces la sensibilidad. 5) Comprobacin de la tensin de contacto Con el tiempo de desconexin obtenido en el paso 4) y la tensin de seguridad USEG, hallaremos la mxima tensin de contacto a la que puede estar sometida una persona a travs de las curvas de seguridad de la proteccin diferencial. Una vez hallado se comprobar que la mxima tensin de contacto a la que puede estar sometida una persona segn la proteccin diferencial sea mayor que la tensin de contacto (Vc) calculada en el paso 2).