Download - Materia Perdida de Voltaje
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MATERIA A TRABAJAR
1.- PERDIDA DE VOLTAJE EN LOS CONDUCTORES
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Todo conductor elctrico que forma parte de una instalacin elctrica que es recorrido por
una corriente produce en el una cada de tensin, esta cada de tensin producida en los
conductores es lo que llamaremos voltaje de perdida, ya que de alguna forma incide en el voltaje
que llegara al consumo o carga ( que puede ser de caractersticas resistivas, inductivas o
capacitivas y en muchos casos combinaciones de ellas)
Donde:
R = resistencia del conductor []
p (rho) = resistividad del material [ .mm2/m]
L = longitud del conductor
S = seccin transversal del conductor [mm2] (http://luisamariaarias.wordpress.com/)
Material
Resistividad
( . mm
2/ m).
Conductividad
(m / . mm
2).
Plata (Ag)
Cobre (Cu)
Oro (Au)
Aluminio (Al)
Zinc (Zn)
Latn
Hierro (Fe)
Platino (Pt)
Estao (Sn)
Plomo (Pb)
Constantn
0.016
0.01786
0.022
0.028
0.06
0.07
0.1
0.106
0.11
0.208
0.5
62
56
44
36
16.7
14.3
10
9.4
9.1
4.8
2
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1.- Calcula la resistencia de un hilo de cobre de 20 cm de longitud, si su seccin tiene 1 mm de dimetro. La resistividad del cobre es 0,017 mm2 / m.
2.- Un conductor tiene una longitud de 4 metros y una seccin de 2 mm2. Calcular su resistencia, si su coeficiente de resistividad es de 0,017 mm2 / m.
3.- El coeficiente de resistividad de un conductor es de 0,02 mm2 / m. y su longitud de 50 metros. Calcular su seccin, si su resistencia es 10 ohmios ?
4.- Un conductor de 800 metros, tiene una resistencia de 40 ohmios y una seccin de 2 mm2. Calcular el valor de su resistencia especifica?
5.- Un conductor de 600 metros de longitud tiene una resistencia de 20 ohmios y una resistividad de 0,02 mm2 / m. Calcular el dimetro del conductor?
6.- Un cable de cobre tiene una longitud de 5 Km. y una seccin de 10 mm2. Si su coeficiente de resistividad es 0,017 mm2 /m, calcular la resistencia que tiene.
7.- Calcular la resistencia de un conductor de 15 m de largo y 0,3 mm de seccin, si su resistencia especfica es de 0,017 .mm /m.
8.- Cul es la resistencia especfica de un conductor cuya resistencia es de 17 , su longitud de 28 m y su seccin de 0,0015 mm ?.
9.- Calcular la intensidad en un conductor de cobre de 2000 m de largo y 0,002 mm de seccin, conectado a una fuente de tensin de 220 V.
10.- Qu longitud debe tener un conductor ( = 0,017 .mm /m) de 0,1 mm de seccin para que, conectado a una fuente de 210 V provoque una intensidad de 12 A?
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11.- Un conductor ( = 0,0016 .mm /m) est conectado a un circuito por el que circula una corriente de 20 A. Si su longitud es de 2000 m y su seccin de 0,05 mm , cul es la tensin de esa corriente?.
12.- Una corriente de 20 A circula por un conductor de 50 m de largo y 0,1 mm de seccin, Cul es la tensin si el conductor es de aluminio?.
ojo
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http://www.tuveras.com/lineas/programalinea/programa.htm
VOLTAJE DE PRDIDA EN LOS CONDUCTORES
Al circular una corriente elctrica a travs de los conductores de una instalacin; se
produce en ellos una cada de tensin que responde a la siguiente expresin:
Vp= I x Rc ()
Vp : Voltaje de Prdida (V)
I : Corriente de Carga (A)
Rc : Resistencia de los Conductores ()
La resistencia de un conductor elctrico, responde a la siguiente expresin, que relaciona
sus parmetros fsicos y la naturaleza del material conductor
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Rc = 2 x x l/ S ()
: Resistividad especfica del conductor (Ohm mm2 / m) (pCu=0018(Ohm-mm2/m))
l : Longitud del conductor ( m)
S : Seccin de conductor ( mm2)
La expresin para determinar la seccin del conductor en funcin del Vp queda finalmente
del siguiente modo:
S = 2 x x lx I / Vp ( mm2 )
La exigencia con respecto al Vp, establece que la Prdida de Tensin en la Lnea no debe
exceder a un 3% la Tensin Nominal de Fase; siempre y cuando la prdida de voltaje en el punto
ms desfavorable de la instalacin no exceda a un 5 % de la tensin nominal.
Para determinar la seccin de los conductores que alimentan a un conjunto de Cargas
(Alimentadores ), se procede segn la siguiente situacin:
Alimentadores con Carga Concentrada.
En los Alimentadores con carga concentrada, el centro de carga se sita a una
determinada distancia del punto de Empalme o alimentacin al sistema, tal como se presenta en
el esquema:
ALIMENTACION
I
L
carga
La expresin para determinar la seccin del conductor es:
Alimentadores Monofsicos
S = 2 x x lx I ( mm2 )
Vp
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Alimentadores Trifsicos
S = x l x I ( mm2 )
Vp
Alimentadores con carga distribuida
En caso de que las cargas no se encuentren concentradas en un solo punto, sino
distribuidas a lo largo de la lnea, se pueden presentar dos criterios para el Dimensionamiento de
la seccin del conductor:
Criterio de Seccin Constante.
Criterio de Seccin Cnica.
a) Criterio de seccin constante
El Dimensionamiento de la Seccin de los conductores, resulta ser constante para toda la
extensin del Alimentador; en este caso tendremos:
i1 i2 i3 i4
L1
L2
L3
L4
i1; i2; i3; i4 : Corrientes de rama ( propia de los consumos asociados al Alimentador )(A)
L1; L2; L3; L4 : Longitud de cada uno de los tramos del Alimentador (m)
La expresin de Clculo resulta ser:
Alimentador Monofsico
S = 2 x ( L1 x i1 + L2 x i2 + L3 x i3 + L4 x i4 ) ( mm2)
Vp
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Alimentador Trifsico
S = ( L1 x i1 + L2 x i2 + L3 x i3 + L4 x i4 ) ( mm2)
Vp
b) Criterio de seccin cnica
Al Dimensionar la Seccin de los conductores, a travs de este Criterio, la Seccin del
Alimentador disminuye a medida que nos alejamos de la Alimentacin:
I1 I2 I3 I4
I1 i2 i3 i4
L1 L2 L3 L4
En la situacin del diagrama se presenta que:
I1 = i1+i2+i3+i4 (A)
I2 = i2+i3+i4 (A)
I3 = i3+i4 (A)
I4 = i4 (A)
LT= L1+L2+L3+L4 (m)
Para determinar la Seccin del conductor se debe calcular la densidad de corriente, segn
la siguiente expresin:
Alimentador Monofsico
d = Vp ( A/mm2)
2 x x LT
Alimentador Trifsico
d = Vp ( A/mm2)
x LT
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Finalmente, para determinar la seccin de cada tramo, se utiliza la siguiente ecuacin:
S1 = I1/d S2 = I2/d S3 = I3/d S4 = I4/d
Nota: Todas las reas parciales ( A1 ; A2 ;) estn expresadas en (mm2).
Daos que genera el mal dimensionamiento y mal uso de los conductores en una
instalacin elctrica
Cortes de suministro.
Riesgos de incendios.
Prdidas de energa.
Cadas de tensin Cortos circuitos Fallas de aislacin a tierra Sobrecalentamiento de las lneas
Capacidad de transporte de los conductores
La corriente elctrica origina calentamiento en los conductores (efecto Joule: I2 x R).
El exceso de temperatura genera dos efectos negativos en los aislantes:
Disminucin de la resistencia de aislacin.
Disminucin de la resistencia mecnica.
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El servicio operativo de la energa elctrica y su seguridad dependen directamente de la
calidad e integridad de las aislaciones de los conductores.
Las aislaciones deben ser calculadas en relacin a la carga de energa elctrica que
transporten los conductores y a la seccin o dimetro de los mismos.
PROBLEMAS:
1.- Dada la siguiente situacin, lneas areas, cobre:
S = 1.5 mm
VT 220 V L = 300 m
S = 6 mm
a.- Calcular la resistencia de cada uno de los conductores
b.- Calcular la resistencia total del sistema
c.- Calcular el voltaje que se pierde en la lnea de 1.5 mm
d.- Calcular el voltaje que se pierde en la lnea de 6 mm
e.- Determina el voltaje total que se pierde en las lneas
f.- Determina el voltaje que llega al consumo, cmo lo podras determinar en forma prctica
mediante mediciones?
g.- Que porcentaje de voltaje se pierde en la lnea, y que dice la norma elctrica de esta situacin
h.- Si se produce un corto circuito a 150 m, de la casa habitacin, Cul ser el valor de
cortocircuito en amperes?
Rx = 5.5
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i.- Cual es la solucin propuesta para mejorar esta situacin
j.- Se nos solicita mejorar la situacin presentada y que se pierda solamente un 5% del voltaje
aplicado, asumiendo que utilizaremos conductores de cobre areos y que la corriente en la carga
ser como mximo 25 A, ayudemos entre todos a determinar la seccin adecuada, para que el
dueo de casa pueda ver los partidos del mundial
2.- Se tiene la siguiente situacin prctica, con mediciones realizadas en terreno :
L = 500 m V = 195 V
Si el conductor utilizado es de cobre y la corriente que circula por los conductores es de 50 A,
determinar
a.- Prdida de voltaje en las lneas, exprselo en porcentaje
b.- seccin del conductor utilizado, su radio, su dimetro
c.- Que potencia en VA, est entregando el trafo
d.- Que potencia se pierde en la lnea, asumiendo un consumo resistivo puro
e.- Calcular la resistencia elctrica de cada conductor
f.-Se le solicita , mejorar la situacin y de acuerdo a la norma chilena, calcular la nueva seccin a
utilizar para lograr esto
g.- Comentarios
3.- Se desea instalar una motobomba, ubicada a 800 metros del transformador, cuya tensin es de
220 v, la corriente consumida es de 25 a., se desea que el voltaje de perdida sea de un 3%,
determinar la seccin del conductor si se utiliza cobre y si se utiliza aluminio, realizar un estudio
de costo y recomiende al cliente cual utilizar, indicando las ventajas y desventajas.
Recalcular las secciones, para Vp = 1% y Vp = 5 %
Trafo
monofsico
220 volts
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13200/220 V
4.- En un taller de estructuras metlicas se tiene la siguiente situacin,
5 m 5 m 5 m 5m
10 m 15 m 8 m 12 m
i1 i2 i3 i4
10 A 5 A 8 A 6 A
Se desea que el voltaje perdido en la lnea general no supere el 4 % del VTG, y el voltaje que se
pierda en las lneas individuales no supere el 1 %
a.- Si el conductor a utilizar ser de cobre, tendido en ducto de mm de dimetro, calcular las
secciones de las lneas individuales, indicando las secciones milimtricas y AWG, con sus
respectivas capacidades de transporte de corriente
b.- Calcular la seccin de la lnea general, por el mtodo de la seccin constante, indique todas las
observaciones que estime relevantes para la solucin del problema.
c.- Calcular la seccin de la lnea general, utilizando el mtodo de la seccin cnica
d.- Realizar un estudio tcnico-econmico, comparando las secciones de la lnea general y
recomiende al cliente cual utilizar.
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Clasificacin de los conductores elctricos de acuerdo a sus condiciones de empleo
Para tendidos elctricos de alta y baja tensin, existen en nuestro pas diversos tipos de
conductores de cobre, desnudos y aislados, diseados para responder a distintas necesidades de
conduccin y a las caractersticas del medio en que la instalacin prestar sus servicios.
La seleccin de un conductor se har considerando que debe asegurarse una suficiente
capacidad de transporte de corriente, una adecuada capacidad de soportar corrientes de
cortocircuito, una adecuada resistencia mecnica y un comportamiento apropiado a las
condiciones ambientales en que operar.
Conductores de cobre desnudos
Estos son alambres o cables y son utilizados para:
Lneas areas de redes urbanas y suburbanas.
Tendidos areos de alta tensin a la intemperie.
Lneas areas de contacto para ferrocarriles y trolley-buses.
Alambres y cables de cobre con aislacin
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Estos son utilizados en:
Lneas areas de distribucin y poder, empalmes, etc.
Instalaciones interiores de fuerza motriz y alumbrado, ubicadas en ambientes de distintas
naturaleza y con diferentes tipos de canalizacin.
Tendidos areos en faenas mineras (tronadura, gras, perforadoras, etc.).
Tendidos directamente bajo tierra, bandejas o ductos.
Minas subterrneas para piques y galeras.
Control y comando de circuitos elctricos (subestaciones, industriales, etc.).
Tendidos elctricos en zonas de hornos y altas temperaturas.
Tendidos elctricos bajo el agua (cable submarino) y en barcos (conductores navales).
Otros que requieren condiciones de seguridad.
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El calibre de alambre estadounidense (CAE, en ingls AWG - American Wire Gauge) es una
referencia de clasificacin de dimetros.
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CATALOGO DE CABLES
CONDUCTORES
CONDUCTORES ELECTRICOS CALCULAR
DIMENSIONAMIENTO DE CONDUCTORES Y PROTECCIONES
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Norma elctrica
ojo
8.0.1.- Conductores
8.0.1.1.- Todas las disposiciones de esta Norma se han establecido considerando el uso de conductores de cobre aislado, con la sola excepcin de aquellos artculos en que se acepta el uso de conductores desnudos.
En alimentadores trifsicos que sirvan cargas no lineales tales como alumbrado mediante lmparas de descarga, circuitos de sistemas informticos de procesamiento de datos, controladores de velocidad de motores alternos mediante variadores de frecuencia, partidores suaves o equipos similares en los cuales se generan armnicas que estarn presentes en el
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conductor neutro, la seccin de este conductor deber ser a lo menos igual a la seccin de los conductores de las fases.
Estas exigencias se aplicarn tambin al dimensionamiento de los neutros de circuitos.
8.0.1.2.- La seccin mnima a usar en circuitos de potencia ser de 1,5 mm2.
8.0.1.3.- Todo conductor que se instale en cualquier tipo de ducto, cuya seccin sea superior a 10 mm2 deber ser del tipo cableado.
8.0.1.4.- En un mismo ducto cerrado slo podrn llevarse los conductores pertenecientes a consumos de un mismo servicio y alimentados por una misma tensin de servicio .
Esta disposicin ser aplicable tambin a cajas de paso, derivacin, cmaras en canalizaciones subterrneas, etc.
8.0.1.7.- Se permitir el uso de conductores en paralelo, unidos en ambos extremos formando un conductor nico, en lneas de potencia cuya seccin sea de 50 mm2o superior, cumpliendo las condiciones siguientes:
que los conductores que formen el conjunto tengan el mismo largo,
que la seccin de cada uno de los conductores que forma el conjunto sea la misma,
que la aislacin de cada uno de los conductores que forma el conjunto sea del mismo tipo,
que en sus extremos tengan el mismo tipo de terminales de conexin y que stos sean de la misma dimensin.
Al conjunto de conductores resultante se le deber aplicar el factor de correccin de la capacidad de transporte por cantidad de conductores indicado en la tabla N 8.8
http://www.slideshare.net/lgmederos/conductores-electricos-10820324
http://www.electricidad-ibf.blogspot.com/
HUGO MORA TRONCOSO
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