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Libro Resumen de electricidad

CONDUCTORES ELÉCTRICOS

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12.1 CALIBRE DE LOS CONDUCTORES

Para medir el calibre de un conductor, especialmente los de cobre, constituidos por conductores sólidos (alambres) o trenzados (varios hilos, también llamados cables), se ha introducido el sistema AMERICAN STANDARD WIRE GAUGE o simplemente AWG. Este sistema consiste en expresar la sección transversal del conductor, en MILECIMAS CIRCULARES (MC); También se emplean las iniciales CM cuando se usa la expresión “CIRCULAR MIL”.

Una milésima circular es entonces un ÁREA de un círculo cuyo diámetro es una milésima de pulgada, como se muestra en la figurar 12.1

La unidad de medida es este círculo, y se puede expresar en pulgadas cuadradas o milímetros cuadrados, aunque esto casi no se utiliza.

, Esta medida está en pulgadas cuadradas.

Para pasarlo a milímetros, sabemos que una pulgada (pul.) es igual a 25.4 milímetros (mm). Pero estamos hablando de una milésima de pulgada, por lo tanto seria 0.0254milimetros y con esto podemos pasar.

En milímetros cuadrados.

Para facilitar las cosas y no estar haciendo cálculos con pulgadas cuadradas y milímetro cuadrados, se ideo y se utiliza el circular mil, de la manera ya explicada.

2

22

*7854.02

..1 DD

CM

22

2

lg

*0005067.0*.1

.0254.0*7854.0.1 DD

mmCM

adapudemilesima

Para medir el calibre de un conductor con precisión, se utiliza una rueda de calibres llamada galga, esta rueda tiene una serie de huecos, como se ve en la figura 12.2, en la galga se pasa el conductor por el “caminito” más estrecho por el cual el alambre puede pasar, cuando se determine esto, en la galga tiene marcado el calibre del alambre para cada orificio, y allí se puede saber cuál es el calibre del alambre.

12.2 CLASIFICACIÓN DE LOS CALIBRES

Con base en lo anterior, se han clasificado los conductores eléctricos, tanto para los alambres (un solo hilo sólido) como para los cables (varios hilos trenzados concéntricamente), de la siguiente manera:

Desde el número 40 que es el más delgado, con un diámetro de 0.079mm., hasta llegar al número 1, cuyo diámetro es de 7.35mm., de tal manera que al descender en numeración, aumenta el calibre del conductor.

Después de llegar al número 1; dicho número en adelante sigue aumentando sus calibres aún más gruesos, que se denominan así:

Nº 0, Nº 00, Nº 000, Nº 0000, los que también se respectan por: Nº1/0, Nº2/0,Nº3/0,Nº4/0

El calibre 4/0 es el máximo conductor que se puede conseguir como conductor sólido, de allí en adelante solo se utilizan cables. Esto se hace por el manejo por que el alambre 4/0 es tan grueso que es casi una varilla, y ya se vuelve inmanejable, mientras que un cabe es mucho más flexible. Similarmente cuando el conductor es muy delgado, debe ser en alambre.

Los conductores de calibre superior al Nº 4/0 (cables), se expresan directamente por su área en milésimas circulares (M.C) y más comúnmente en miles de M.C., es decir, en M.C.M.

En síntesis:

3

Del Nº 40 al Nº 22, solo alambres

Del Nº 22 al Nº 4/0 alambres y cables

Del 4/0 en adelante solo cables

Para mayor claridad se puede ver la tabla 12.1

En la tabla 12.1 se da la clasificación de los calibres Standard de los conductores de cobre desnudo según el sistema AWG; se incluye los diámetros de los conductores para tener una mejor idea del tamaño del conductor. En el caso de los cables, el diámetro es aproximado (la medición es más difícil por ser varios hilos).

Calibre

AWG

Diámetro en mm Área de la sección en mm2

Alambre cable Alambre cable

40 0.079 0.005

38 0.101 0.007

36 0.127 0.012

34 0.16 0.020

32 0.20 0.032

30 0.250 0.050

28 0.32 0.080

26 0.40 0.128

24 0.51 0.20

22 0.64 0.32

20 0.81 0.92 0.52 0.52

18 1.02 1.16 0.82 0.82

16 1.29 1.46 1.31 1.31

14 1.63 1.84 2.08 2.08

12 2.05 2.32 3.31 3.31

10 2.59 2.95 5.26 5.26

4

Calibre

AWG



8 3.26 3.71 8.37 8.37

6 4.11 4.67 13.3 13.3

4 5.19 6.2 21.15 21.15

2 6.54 7.8 33.63 33.63

0 8.25 9.4 53.48 53.48

00 9.27 10.5 67.43 67.43

000 10.4 11.8 85.03 85.03

0000 11.68 13.3 107.20 107.2

250 MCM 15.0 126.7

300 MCM 16.5 152.0

350 MCM 17.5 177.3

400 MCM 18.5 202.7

450 MCM 19.5 228.0

500 MCM 20.5 253.3

550 MCM 21.5 278.7

600 MCM 22.5 304.0

650 MCM 23.5 329.4

700 MCM 24.5 354.7

750 MCM 25.0 380.0

800 MCM 26.0 405.4

900 MCM 27.5 456.0

1000 MCM 29.0 506.7

1100 MCM 30.5 557.4

1200 MCM 32.0 608.0

1250 MCM 32.5 633.4

5

Calibre

AWG



1300 MCM 33.5 658.7

1400 MCM 34.5 709.4

1500 MCM 35.5 760.0

1600 MCM 37.0 810.7

1700 MCM 38.0 861.4

1750 MCM 38.5 886.7

1800 MCM 39.0 912.1

1900 MCM 40.5 962.7

2000 MCM 41.5 1013.0

Tabla 12.1

Observaciones de la tabla anterior:

Los conductores de cobre cuyos calibres aparecen descritos en la tabla anterior, se usan según su calibre, de la siguiente manera.

Los conductores del Nº 40 al Nº 20 se usan en la fabricación de aparatos eléctricos de gran variedad.

Los cordones y cables flexibles Nº 16 y Nº 18 se usan y solo están permitidos para el uso de sistemas de señales, transmisión de datos, y para algunos equipos eléctricos que no sobrepasen la corriente nominal del cable.

El conductor Nº 14 AWG es el más usado en instalaciones residenciales, y es el mínimo calibre de conductor permitido para las instalaciones comunes interiores.

Los conductores Nº 14 al Nº 2 son los más usados en instalaciones residenciales, comerciales e industriales.

Los conductores Nº 2 en adelante se usan principalmente en instalaciones de tipo industrial.

Los calibres impares no aparecen en la tabla por qué no son muy comerciales, y solo tienen usos especiales, principalmente para fabricar transformadores y motores.

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Como se dijo anteriormente los conductores vienen principalmente en dos presentaciones: Tipo alambre, que es un hilo conductor solido y macizo, de esta forma se consigue por ejemplo de cobre desnudo desde el calibre Nº 40 hasta el Nº 4/0. La otra forma es el cable, que es un conjunto de alambres trenzados concéntricamente, para este caso en cobre desnudo se consigue desde el calibre Nº 20 hasta el 2000 MCM. Note que un cable es más fácil de manejar que un alambre, por ello en calibres mayores solo se utiliza el cable. Inclusive, en nuestro medio a partir del Nº 6 casi siempre se utilizan los cables, ya que un calibre de alambre más grueso que el Nº 6 ya es difícil encontrar en el comercio.

Los conductores que se usan para aparatos móviles, sea cual fuere su calibre, se usan en forma de cable por su flexibilidad, y serán más flexibles mientras mayor sea el número de hilos que forman el conductor.

Un conductor puede denominarse así: Nº 12 AWG. O en el caso de un cable, se puede escribir 250.000 CM ó su equivalente 250MCM.

Debemos tener cuidado en no confundir el sistema americano AWG con otros similares, como el sistema ingles SWG con el inconveniente de que el mismo calibre en los dos sistemas corresponde a diferentes diámetros como lo vemos en la tabla 12.2 que se muestran las diferencias.

Tabla 12.2

40 38 36 34 32 30 14 20 18 16 12 10 8 6 2 1/0 2/0 3/0 4/0

0.08

0.10

1

0.12

7

0.16

0.20

0.25

0.51

0.81

1.02

1.29

2.05

2.59

3.25 4.1

5.8

8.3

9.3

10.4

11.7

- - 40 38 36 33 25 21 19 18 14 12 10 8 3 - - - 6/0

12.3 ALAMBRES Y CABLES COMERCIALES

Dada la gran cantidad de conductores eléctricos en el mercado, resulta muy difícil detallar aquí cada uno de ellos con sus características particulares. Es recomendable remitirnos a la consulta de catálogos especializados sobre el tema que suministran los fabricantes.

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Sin embargo mostraremos aquí un cuadro reducido con algunos conductores (no todos) para dar una información fundamental. Este cuadro es sacado de los catálogos de CENTELSA, los cuales en Internet, se encuentran sus catálogos y algunas características de su producción.

Como complemento del cuadro hagamos un listado de los tipos de conductores:

Alambres y cables desnudos

Alambres y cables para edificaciones

Alambres y cables para distribución y acometidas

Cables industriales

Cordones flexibles

Cables para vehículos

Cables de control

Cables de radio frecuencia y video

Alambres y cables telefónicos

Alambres y cables de aluminio

Cables enchaquetados para enterrar directamente.

Dibujo Tipo Descripción

desnudo

Los metales más utilizados para su fabricación son aluminio 1350-H19, aleación de aluminio 6201-T81 y acero recubierto con zinc o con aluminio.

Son utilizados en líneas de transmisión, distribución y sistemas de puesta a tierra.

Desnudo

Conductores de Cobre en tres tipos de temple: Duro, Semiduro y Suave. Los primeros son utilizados en líneas aéreas, donde es requerida una mayor carga de rotura, mientras que los otros temples son utilizados en sistemas de puesta a tierra.

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PVC retardan-

te a la llama

Son cables multiconductores en cobre o aluminio, con un aislamiento PVC retardante a la llama que llevan señales eléctricas usadas para monitorear o controlar sistemas eléctricos de potencia y sus procesos asociados. La tensión de operación de estos cables es de 600 V.

PVC retardan-

te a la llama

Son usados para llevar señales desde procesos de monitoreo a procesos de analizadores, usualmente equipo electrónico, y de los analizadores al equipo de control en el sistema eléctrico de potencia, la tensión de operación es de 300V.

PE

XLPE

PVC

Se usa en instalaciones industriales, distribución interior de energía en baja tensión. Sitios secos o húmedos, cárcamos, canalizaciones o enterrado directo. Los cables internos tienen aislamiento tipo PE, XLPE. Y PVC como chaqueta exterior.

THW/ THWN

Los Alambres THHN/THWN son usados especialmente en instalaciones eléctricas residenciales. También son utilizados para instalaciones en sitios abrasivos o contaminados con aceite, grasas, gasolina y otras sustancias químicas. Este tipo de conductores son diseñados para una tensión de operación de 600 V

THW,

Son usados en equipos y herramientas portátiles. Se fabrican con cables de cobre suave flexible aislados individualmente, cableados y con chaqueta exterior. Los materiales usados para aislamiento y chaqueta son termoplásticos con contenido elastomérico.

Tabla 12.3

12.4 MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE CONDUCTORES ELÉCTRICOS

Conviene conocer un poco más a cerca de los materiales con los cuales se fabrican los alambres y cables apropiadamente, y además aquellos materiales especiales que se utilizan para construir las cubiertas o aislamientos especiales.

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Solo consignaremos algunos datos sobre el cobre y el aluminio, dado que estos son los más importantes. Una información técnica más especializada se puede encontrar en los catálogos ya mencionados. Además se incluye algunos materiales propios para el aislamiento de uso muy frecuente.

12.4.1 Datos para el Cobre

El cobre es un metal rojizo, con una densidad media de 8.8, la temperatura de fusión es de 1083ºC, y no es un material magnético.

Por sus extraordinarias propiedades eléctricas, físicas y químicas es el conductor eléctrico preferido.

El cobre tiene baja resistencia eléctrica, bajo coeficiente de oxidación (se oxida al aire dando una capa protectora que impide la oxidación al resto). Al aire húmedo, el cobre también hace una oxidación en la superficie con una capa verdosa llamada cardenillo. Tiene baja capacidad de corrosión, de modo que cuando está expuesto al medio natural e industrial y en presencia del aire, no es afectado gravemente por vapores de H2SO4 (acido sulfúrico) o de HCl (acido clorhídrico) en baja concentración, sin embargo el agua de mar lo corroe ligeramente, y es muy susceptible a la acción del ácido nítrico.

Tiene alta conductividad térmica; si su superficie se prepara adecuadamente, es capaz de disipar gran cantidad de calor al ambiente. Se puede fundir, laminar, estirar, forjar y maquinar fácilmente. Se puede cubrir con plata, estaño, laca, y soldar; O también se usa para cubrir otros metales (cobrizar).

El cobre electrolítico es el que ha sido refinado por precipitación de impurezas.

Se consideran tres clases de durezas: Bando, semiduro y duro. Es mayor la conductividad del blando y menor la del duro.

El cobre se utiliza como alambre, cable, también en forma de láminas, pantallas, etc. Es el metal más antiguamente conocido y es el más importante después de hierro.

12.4.2 Datos para el Aluminio

El aluminio abunda en la naturaleza, principalmente en las arcillas (alúmina); Es un metal de color plata, descubierto en 1827 (por Woehler); las densidad media es de 2.5 (la tercera parte del hierro). Su temperatura de fusión es de 650ºC. Es un material liviano, dúctil, maleable, tenaz, muy sonoro, buen conductor del calor y de la electricidad. Su conductividad es el 60% de la conductividad del cobre.

Es casi inoxidable al aire seco o húmedo; Durable y estable. Sin embargo por acción galvánica es atacado en contacto con el bronce, cobre en presencia de soluciones salinas.

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12.5 AISLAMIENTO DE LOS CONDUCTORES

Los forros, cubiertas o en definitiva el aislamiento de los conductores eléctricos, se fabrican en diferentes materiales. Las condiciones que debe cumplir un aislamiento óptimo son las siguientes:

Debe presentar buenas características eléctricas; buenas propiedades mecánicas (resistencia, flexibilidad); Resistencia a la temperatura y a los agentes atmosféricos; Resistencia a los agentes químicos (humedad, ácidos, sales, etc.). Finalmente también interesan su duración y economía.

Los tipos de aislamientos más frecuentes son:

Cloruro de polivinilo (PVC). THW. THWN. THHN Caucho (caucho sintético, caucho

butílico, neopreno).

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12.5.1 Aislamiento de Cloruro de Polivinilo (PVC)

Conocido como plástico en el comercio. Algunas de sus características son:

Propiedades eléctricas bajas Gran resistencia a la humedad, aceites, y la mayoría de las sustancias químicas Resistencia al fuego Pigmentaciones deferentes Económico

Se emplea comúnmente en la fabricación de conductores tipo TW, alambre duplex y cable duplex SPT (garantizados para una temperatura de operación de 60ºC). También tipo THW.

12.5.2 Aislamiento THW

Este tipo de aislamiento es un termoplástico retardante de la llama y resistente a la humedad y al calor (60ºC), se usa en lugares secos y húmedos. Este tipo de conductor actualmente se está dejando de utilizar, y se está reemplazando por el THWN, que lo veremos a continuación.

12.5.3 Aislamiento THHN/THWN

En este caso tenemos un alambre o cable de cobre suave, aislado con PVC y con un recubrimiento de Nylon (Poliamida). Este recubrimiento es resistente al calor y a la humedad. La nueva tecnología que ha hecho unos conductores eléctricos que trabajan a una mayor temperatura está dejando atrás otros tipos de conductores similares como lo son los conductores con aislamiento THW y el TW (no tienen nylon).

Algunas características son:

Puede estar en lugares mojados o secos La temperatura de operación es de 90º Opera por debajo de los 600 voltios Resistencia química a grasas aceites e hidrocarburos Difíciles de romper Muy resistente a la abrasión Alta resistencia térmica

12.6 TIPOS DE AISLAMIENTO

Actualmente hay una gran cantidad de aislamientos que se pueden consultar en catálogos de fabricantes de conductores; a continuación se muestra la tabla 12.4, que es parte de la tabla 310.13 de la NTC 2050, donde se dan características de los aislamientos para los conductores, permitidos actualmente. Cuando no se especifique lo contrario, los siguientes aislamientos son apropiados para 600V.

12

Nombre comercial

Letra

de tipo

Temp. máx. de funcionamiento

Aplicaciones previstas

Aislamiento

Etileno-propileno fluorado

FEP o FEPB

90°C

200°C

Lugares secos y mojados

Lugares secos en aplicaciones especiales



Aislamiento mineral (con recubrimiento metálico)

MI 90°C

250°C

Lugares secos y mojados.

Para aplicaciones especiales

Oxido de magnesio

Termoplástico resistente a la humedad, al calor y al aceite

MTW 60°C

90°C

Instalaciones de máquinas herramientas en lugares mojados, como permite NFPA 79 (ver Artículo 670)

Instalaciones de máquinas herramientas en lugares secos, como permite NFPA 79 (ver Artículo 670)

Termoplástico retardante de la llama y resistente a la humedad, al calor y al aceite

Papel 85°C Para conductores subterráneos de acometida o con permiso especial

Papel

Perfluoroalcoxi PFA 90°C

200°


Lugares secos, aplicaciones especiales

Perfluoroalcoxi

Perfluoroalcoxi PFAH 250°C Sólo para lugares secos. Sólo para cables dentro de aparatos o de conductos conectados a

Perfluoroalcoxi

13

Nombre comercial

Letra

de tipo



Aislamiento

aparatos (sólo de níquel o de cobre recubiertos de níquel)

Plástico termoendurecible


RH

RHH

75°C

90°C



Plástico termoendurecible retardante de la llama

Plástico termoendurecible resistente a la humedad

RHW 75°C Lugares secos y mojados. Si el aislante es de más de 2000 voltios, debe ser resistente al ozono

Plástico termoendurecible resistente a la humedad y retardante de la llama


RHW-2

90°C Lugares secos y mojados

Plástico termoendurecible resistente a la humedad y retardante de la llama

Silicona SA 90°C

200°C

Lugares secos y húmedos. Para aplicaciones especiales

Goma de silicona


SIS 90°C Sólo para cableado de cuadros


Termoplástico y otras mallas externas fibrosas

TBS 90°C Sólo para cableado de cuadros

Termoplástico

Politetrafluoroetileno extendido

TFE 250°C Sólo lugares secos. Sólo para cables dentro de aparatos o dentro de canalizaciones conectadas a aparatos, o como cables desnudos (sólo de níquel o

Politetrafluoroetileno extendido

14

Nombre comercial

Letra

de tipo



Aislamiento

níquel recubierto de cobre)

Termoplástico resistente al calor

THHN 90°C Lugares secos y húmedos

Termoplástico resistente al calor y retardante de la llama

Termoplástico resistente a la humedad y al calor

THHW

75°C

90°C

Lugares húmedos

Lugares secos

Termoplástico retardante de la llama y resistente a la humedad y al calor


THW 75°C

90°C

Lugares secos y húmedos. Aplicaciones especiales en equipos de iluminación por descarga. Limitado a 1000 voltios en circuito abierto o menos (sólo cables de los números 14-8, como permite la Sección 410-13)



THWN

75°C Lugares secos y húmedos


Termoplástico resistente a la humedad

TW 60°C Lugares secos y húmedos


Cable de circuitos subterráneos principales y secundarios de un solo conductor (para cables de tipo UF con más de un conductor,

UF 60°C

75°C

Ver Artículo 339 Resistente a la humedad

Resistente al calor y a la humedad

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Nombre comercial

Letra

de tipo



Aislamiento

ver el Artículo 339)Cable subterráneo de entrada a la acometida, de un solo conductor (para cables de tipo USE con más de un conductor, ver el Artículo 338)

USE 75°C Ver Artículo 338 Resistente al calor y a la humedad


XHH 90°C Lugares secos y mojados



XHHW

90°C

75°C


Lugares húmedos

Plástico termoendurecible retardante de la llama y resistente a la humedad


XHHW-2

90°C Lugares secos y húmedos

Plástico termoendurecible retardante de la llama y resistente a la humedad

Etileno-tetrafluoroetileno modificado

Z 90°C

150°C


Lugares secos, aplicaciones especiales



ZW 75°C

90°C

150°C

Lugares húmedos


Lugares secos, aplicaciones especiales.


Tabla 12.4

NOTAS:

16

Cuando en la descripción de las características hace referencia a algún artículo, se refiere a un artículo de la NTC 2050.

Cuando habla de aplicaciones especiales, o lugares especiales, se refiere a aquellos lugares donde se trabaja a una temperatura a los 90ºC

12.7 RESISTENCIA DEL AISLAMIENTO

Veremos a continuación la tabla 12.5 que es parte de la tabla 17.1.7 del RETIE, donde especifica la resistencia del aislamiento de los conductores, esta norma está dispuesta con el objetivo de que las instalaciones no presente corto-circuitos ni “tierras”. Así también se establece una tensión de prueba.

Calibre Resistencia mínima del aislamiento en MΩ por Km. de conductor

Tensión de ensayo dieléctrico V (rms)

AWG TW THW THHN Conductores TW

Conductores THW/THHN

4/0 20 70 95 2500 2500

3/0 20 80 105 2500 2500

2/0 25 85 115 2500 2500

1/0 25 95 130 2500 2500

1 30 105 140 2500 2500

2 25 95 130 2000 2000

3 25 110 145 2000 2000

4 30 115 155 2000 2000

5 30 125 135 2000 2000

6 35 135 155 2000 2000

7 40 145 170 2000 2000

8 35 130 185 2000 2000

9 40 155 225 1500 2000

10 35 125 180 1500 2000

11 35 135 195 1500 2000

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Calibre Resistencia mínima del aislamiento en MΩ por Km. de conductor

Tensión de ensayo dieléctrico V (rms)

AWG TW THW THHN Conductores TW

Conductores THW/THHN

12 40 150 175 1500 2000

13 45 165 190 1500 2000

14 45 175 205 1500 2000

Tabla 12.5

12.8 CAPACIDAD DE LOS CONDUCTORES EN AMPERIOS Y TIPO DEL AISLAMIENTO

Con todo lo que hemos dicho antes, nos damos cuenta de que todavía falta tratar un tema de mayor interés y es el relativo a la capacidad de corriente de un conductor, esta capacidad de corriente depende de varios factores, como son: La sección transversal del conductor, su tipo de aislamiento, el voltaje de operación, condiciones de temperatura.

La capacidad de corriente también está reglamentada de modo que no se vaya a correr riesgos por exigir una corriente mayor a un conductor de la que puede conducir, para ello mostraremos la tabla 12.6 extractada de la tabla 310.16 de la NTC 2050.

Tabla 12.6

18

Calibre AWG

MCM

CAPACIDAD EN AMPERIOS

THW/THWN 75ºC

THWN 90ºC

14 20 25

12 25 30

10 35 40

8 50 55

6 65 75

4 85 95

3 100 110

2 115 130

1 130 150

1/0 150 170

2/0 175 195

3/0 200 225

4/0 230 260

250 255 290

Calibre AWG

MCM

CAPACIDAD EN AMPERIOS

THW/THWN 75ºC

THWN 90ºC

300 285 320

350 310 350

400 335 380

500 380 430

600 420 475

700 460 520

750 475 535

800 490 555

900 520 585

1000 545 615

1250 590 665

1500 625 705

1750 650 735

2000 665 750

La anterior tabla es muy simplificada, y nos sirve como guía general, vemos la diferencia de capacidad de corriente entre los conductores con aislamiento THW/THWN de 75ºC y los THWN de 90ºC.

Si deseamos consultar unas tablas con más información, se puede consultar la NTC 2050 en la sección 310, donde nos habla de las normas que deben cumplir los conductores, y se informa más específicamente las condiciones de operación, entre ellas está la temperatura. De esta manera, si la temperatura del sistema supera la temperatura máxima del conductor, este tipo de conductor no se puede utilizar allí, se debe buscar otro conductor que si este apto para esta temperatura.

La máxima corriente permisible a las diferentes temperaturas del ambiente, será determinada empleando unos factores de corrección indicados en el anexo inferior de las tablas y deberán aplicarse a los valores obtenidos en la tabla principal. En la tabla 12.7 mostraremos la tabla 310.16 de la NTC 2050. En esta tabla también podemos ver la capacidad de corriente de cada tipo de conductor de una forma más detallada, los conductores están en ductos.

Sección Temperatura nominal del conductor (ver Cuadro 310-13) Sección

AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*,

UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*, USE*, ZW*

TIPOS

TBS, SA, SIS, FEP*,

FEPB*, MI, RHH*, RHW-2, THHN*, THHW*, THW-2*,

THWN-2*, USE-2, XHH,

XHHW*, XHHW-2,

ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,

THHN*, THHW*, THW-2,

THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2

COBRE ALUMINIO O ALUMINIO RECUBIERTO DE COBRE

18 .... .... 14 .... .... .... ....

19


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*,

UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,


TIPOS

TBS, SA, SIS, FEP*,



XHHW*, XHHW-2,

ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


16

14

12

10

8

....

20#

25#

30

40

....

20#

25#

35#

50

18

25

30#

40#

55

....

....

20#

25

30

....

....

20#

30#

40

....

....

25#

35#

45

....

....

12

10

8

6

4

3

2

1

55

70

85

95

110

65

85

100

115

130

75

95

110

130

150

40

55

65

75

85

50

65

75

90

100

60

75

85

100

115

6

4

3

2

1

1/0

2/0

3/0

4/0

125

145

165

195

150

175

200

230

170

195

225

260

100

115

130

150

120

135

155

180

135

150

175

205

1/0

2/0

3/0

4/0

250

300

350

215

240

260

255

285

310

290

320

350

170

190

210

205

230

250

230

255

280

250

300

350

20


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*,

UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,


TIPOS

TBS, SA, SIS, FEP*,



XHHW*, XHHW-2,

ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


400

500

280

320

335

380

380

430

225

260

270

310

305

350

400

500

600

700

750

800

900

355

385

400

410

435

420

460

475

490

520

475

520

535

555

585

285

310

320

330

355

340

375

385

395

425

385

420

435

450

480

600

700

750

800

900

1000

1250

1500

1750

2000

455

495

520

545

560

545

590

625

650

665

615

665

705

735

750

375

405

435

455

470

445

485

520

545

560

500

545

585

615

630

1000

1250

1500

1750

2000

FACTORES DE CORRECCION

Temperatura

ambiente en °C

Para temperaturas ambientes distintas de 30°C (86°F), multiplicar las anteriores intensidades por el correspondiente factor de los siguientes

Temperatura ambiente

en °F

21-25

26-30

1,08

1,00

1,05

1,00

1,04

1,00

1,08

1,00

1,05

1,00

1,04

1,00

70- 77

78- 86

21


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*,

UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,


TIPOS

TBS, SA, SIS, FEP*,



XHHW*, XHHW-2,

ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


31-35

36-40

41-45

46-50

51-55

56-60

61-70

71-80

0,91

0,82

0,71

0,58

0,41

....

....

....

0,94

0,88

0,82

0,75

0,67

0,58

0,33

....

0,96

0,91

0,87

0,82

0,76

0,71

0,58

0,41

0,91

0,82

0,71

0,58

0,41

....

....

....

0,94

0,88

0,82

0,75

0,67

0,58

0,33

....

0,96

0,91

0,87

0,82

0,76

0,71

0,58

0,41

87- 95

96-104

105-113

114-122

123-131

132-140

141-158

159-176

Tabla 12.7

22


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

ZW*

TIPOS

TBS, SA, SIS,

FEP*, FEPB*,

MI, RHH*, RHW-2, THHN*, THHW*, THW-2*, THWN-2*, USE-2, XHH, XHHW*, XHHW-2,

ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


18

16

14

12

10

8

....

....

25#

30#

40

60

....

....

30#

35#

50#

70

18

24

35#

40#

55#

80

....

....

....

25#

35#

45

....

....

....

30#

40#

55

....

....

....

35#

40#

60

....

....

....

12

10

8

6

4

3

2

1

80

105

120

140

165

95

125

145

170

195

105

140

165

190

220

60

80

95

110

130

75

100

115

135

155

80

110

130

150

175

6

4

3

2

1

1/0

2/0

195

225

230

265

260

300

150

175

180

210

205

235

1/0

2/0

23


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

ZW*

TIPOS

TBS, SA, SIS,

FEP*, FEPB*,


ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


3/0

4/0

260

300

310

360

350

405

200

235

240

280

275

315

3/0

4/0

250

300

350

400

500

340

375

420

455

515

405

445

505

545

620

455

505

570

615

700

265

290

330

355

405

315

350

395

425

485

355

395

445

480

545

250

300

350

400

500

600

700

750

800

900

575

630

655

680

730

690

755

785

815

870

780

855

855

920

985

455

500

515

535

580

540

595

620

645

700

615

675

700

725

785

600

700

750

800

900

1000

1250

780

890

935

1065

1055

1200

625

710

750

855

845

960

1000

1250

24


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

ZW*

TIPOS

TBS, SA, SIS,

FEP*, FEPB*,


ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


1500

1750

2000

980

1070

1155

1175

1280

1385

1325

1445

1560

795

875

960

950

1050

1150

1075

1185

1335

1500

1750

2000

FACTORES DE CORRECCION


en °C

Para temperaturas ambientes distintas de 30°C (86°F), multiplicar las anteriores intensidades por el correspondiente factor de los siguientes


en °F

21-25

26-30

31-35

36-40

41-45

46-50

51-55

56-60

1,08

1,00

0,91

0,82

0,71

0,58

0,41

....

1,05

1,00

0,94

0,88

0,82

0,75

0,67

0,58

1,04

1,00

0,96

0,91

0,87

0,82

0,76

0,71

1,08

1,00

0,91

0,82

0,71

0,58

0,41

....

1,05

1,00

0,94

0,88

0,82

0,75

0,67

0,58

1,04

1,00

0,96

0,91

0,87

0,82

0,76

0,71

70- 77

78- 86

87- 95

96-104

105-113

114-122

123-131

132-140

25


AWG

Kcmils

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

60°C

(140°F)

75°C

(167°F)

90°C

(194°F)

AWG

Kcmils

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

FEPW*, RH*,

RHW*, THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

ZW*

TIPOS

TBS, SA, SIS,

FEP*, FEPB*,


ZW-2

TIPOS

TW*, UF*

TIPOS

RH*, RHW*,

THHW*, THW*,

THWN*, XHHW*,

USE*

TIPOS

TBS, SA, SIS,


THWN-2, RHH*,

RHW-2, USE-2, XHH,

XHHW, XHHW-2,

ZW-2


61-70

71-80

....

....

0,33

....

0,58

0,41

....

....

0,33

....

0,58

0,41

141-158

159-176

Tabla 12.8

Los conductores marcados con * se indica en la norma que tipo de protección debe tener.

También se presento la tabla 12.8, que es la misma tabla 310.17 de la NTC 2050, aquí se describen las características de operación de los conductores al aire libre, a una temperatura de 20ºC, y en la parte inferior de la tabla están los respectivos factores de corrección.

Observaciones a la tabla anterior.

Conductores de aluminio: Las capacidades para los conductores de aluminio se obtienen multiplicando por 0.84, los valores dados en las tablas 12.7 y 12.8 para los respectivos calibres en cobre, con el mismo tipo de aislamiento.

Conductores desnudos: cuando se utilice conductores desnudos con conductores

cubiertos, sus capacidades deben ser limitadas por las de los cubiertos.

Uso de la tabla: para canalizaciones abiertas (o sea canalizaciones al aire libre) se debe utilizar la tabla 12.8, pero para los otros sistemas de canalización se debe utilizar la tabla 12.7.

26

Para más de 3 conductores en un ducto: En la tabla 12.7 obtenemos los valores de la capacidad para no más de 3 conductores en un ducto ó cuando se utilice canalización directa a tierra.

Las capacidades dadas en las tablas 12.7 y 12.8 están limitadas por la temperatura y no contemplan la caída de voltaje.

12.9 CÓDIGO DE COLORES

El RETIE lo dice así: “Con el objeto de evitar accidentes por errónea interpretación de los niveles de tensión y unificar los criterios para instalaciones eléctricas, se debe cumplir el código de colores para conductores establecido en la Tabla 13. Se tomará como válido para determinar este requisito el color propio el acabado exterior del conductor o en su defecto, su marcación debe hacerse en las partes visibles con pintura, con cinta o rótulos adhesivos del color respectivo. Este requisito es también aplicable a conductores desnudos, como los barrajes.

El código de colores establecido en la Tabla 13, no aplica para los conductores utilizados en instalaciones externas o a la intemperie, diferentes a la acometida, tales como las redes, líneas y subestaciones tipo poste.” En la tabla 12.9 pondremos la tabla 13 del RETIE.

Sistema 1φ 1 φ 3 φY 3 φ∆ 3 φ∆- 3 φY 3 φ∆

Tensiones nominales (voltios)

120 240/120 208/120 240 240/208/120

480/277 480

Conductores activos

1fase

2hilos

2fases

3hilos

3fases

4hilos

3fases

3hilos

3fases

4hilos

3fases

4hilos

3fases

3hilos

Fases negro Negro

rojo

Amarillo

Azul

rojo

Negro

Azul

rojo

Negro

Naranja

Azul

Café

Naranja amarillo

Café

Naranja

Amarillo

Neutro Blanco Blanco Blanco No aplica Blanco Gris No aplica

Tierra de protección

Verde o desnudo

Verde o desnudo

Verde o desnudo

Verde o desnudo

Verde o desnudo

Verde o desnudo

Verde o desnudo

Tierra aislada Verde o vede/amarillo

Verde o vede/amarillo

Verde o vede/amarillo

No aplica Verde o vede/amarillo

No aplica No aplica

Tabla 12.9

12.10 NOTAS COMPLEMENTARIAS SOBRE CONDUCTORES

27

Para dar por terminado este capítulo hacemos referencia a la sección 310 de la NTC 2050 donde se dan las especificaciones de los conductores para una instalación en general, haremos una pequeña síntesis de esta manera:

Los conductores que vayan directamente enterrados deben ser de un tipo identificado para ese uso. Los cables de más de 8 000 V deben ser blindados.

Los conductores aislados que se utilicen en lugares mojados deben: 1) estar recubiertos de plomo; 2) ser de los tipos RHW, TW, THW, THHW, THWN o XHHW, o 3) ser de un tipo certificado para uso en lugares mojados.

El mínimo calibre que se debe usar en las instalaciones residenciales es el Nº 14 AWG

Los conductores empleados deben tener las condiciones mecánicas adecuadas, asi como su aislamiento y su capacidad de corriente.

Es muy importante verificar las condiciones de operación para los conductores antes de elegir el tipo de aislamiento, para elegir el conductor con el aislamiento adecuado, si es en condiciones húmedas, secas (como se expuso en la tabal 2.4), tipo de temperatura, la corriente que debe transportar, entre otros como se mostró en las tablas 12.7 y 12.8.

12.11 ALAMBRE FLEXIBLE

Como este tipo se conductor se usa con mucha frecuencia en instalaciones pequeñas, especialmente residenciales, el reglamento tiene algunas limitaciones que es bueno conocerlas, las limitaciones las establece la NTC 2050 en la sección 400, haremos un breve resumen de la tabla 400-4 de la NTC 2050 donde nos habla de los usos permitidos, y sobre sus calibres nos dice que depende de la carga que le vamos a conectar, debemos usar la tabla 12.7 ó 12.7 (en la NTC 2050 tablas 310.16 y 310.17).

Cable flexible para bombilla.

Cable para ascensores, el calibre depende de en que parte del ascensor se valla instalar el cable (transmisión de datos ó energía para el motor).

Cable para un calentador

Cable para escenarios de iluminación.

28

Cable para aspiradoras

Cable para vehiculo

Debemos tener en cuenta que su uso no está permitido para reemplazar el alambrado fijo de la estructura, no debe atravesar paredes, techos, pisos, puertas ni ventanas. Tampoco debemos hacer empalmes en estos conductores, solo está permitido utilizar su punta.

SISTEMAS TÍPICOS DE DISTRIBUCIÓN

(Para corriente alterna hasta 600 voltios)

La gran mayoría de las instalaciones eléctricas en los edificios emplea sistemas de corriente alterna. Sin embargo, la corriente continua también tiene aplicaciones prácticas, sobretodo cuando se convierte la ca en cc, tal como se hace en instalaciones especiales de ascensores (Sistemas Ward Leonard) en las que se introduce el llamado grupo motor-generador-convertidor.

De esta forma, en los esquemas que se apreciarán a continuación, se muestran los sistemas usuales para distribución de la ca en las edificaciones comunes: residenciales, comerciales e industriales.

13.1 SISTEMA BIFILAR MONOFÁSICO

Una Fase - Dos Hilos - 120 Voltios

La corriente de línea IL = corriente de Fase I

El voltaje de línea VL = voltaje de fase Vg

Empleado tradicionalmente para instalaciones residenciales. Se sigue utilizando en casas pequeñas y similares. Admite la presencia de pequeños motores: máquinas de coser, ventiladores, etc. Uso restringido.

29

1

fp

usualmentedondefpIVW LL

Actualmente ha sido reemplazado por otro sistema monofásico de 3 alambres, más económico, como se verá a continuación.

13.2 SISTEMA TRIFILAR MONOFÁSICO

Una Fase - Tres Hilos - 120/220V

Este sistema es equivalente a 2 circuitos monofásicos cada uno con 2 hilos. Siendo el más utilizado en especial para circuitos monofásicos residenciales y comerciales. Como se observa, la previsión del tercer hilo, duplica la capacidad del sistema bifilar monofásico.

30

1

fp

usualmentedondefpIVW LL

El sistema trifilar monofásico permite ramificaciones bifilares a 120 V para circuitos de alumbrado y tomas de corriente. Al mismo tiempo, provee alimentación a 220 V, para estufas, motores, calentadores de agua, etc. En la figura 13.3 se aprecia un ejemplo de distribución a 120/220 V.

Figura 13.3

13.3 SISTEMAS BIFÁSICOS (3 Y 4 HILOS - EN DESUSO)

Actualmente este sistema es poco práctico, pues rara vez la red pública de alimentación es bifásica. En nuestro medio las redes son generalmente monofásicas y trifásicas.

Sin embargo, a título de información, se dan los dos ejemplos siguientes. Estos sistemas pueden tener 3 ó 4 hilos y aún hasta 5 hilos.

31

13.4 SISTEMAS TRIFÁSICOS

Deben distinguirse 4 casos de posibilidades prácticas más comunes:

a. Trifásicos de 4 hilos, conexión estrella, 120/208 V.

b. Trifásicos de 4 hilos, conexión delta, 120/240 V y 208 V.

c. Trifásicos de 4 hilos, conexión estrella, 460/265 V.

d. Trifásico de 3 hilos, conexión delta para 230 ó 460 V.

Veamos separadamente los esquemas de cada uno de ellos. Figura 13.6, 13.7, 13.8 y 13.9.

Conviene anotar que los sistemas trifásicos de 4 hilos, son equivalentes a 3 circuitos monofásicos separados, cada uno con 2 hilos, cuyos potenciales están desfasados 120º entre sí, y tiene un retorno común.

13.4.1 Trifásico, 4 Hilos, Estrella, 120/208 V

El voltaje de línea VL es , siendo VF es el voltaje de fase.

V es el voltaje entre 2 fases, es decir .

Vg es el voltaje entre fase y neutro.

Éste sistema es empleado en edificios de oficinas, almacenes, pequeñas plantas industriales, etc. Provee alimentación a 120 V (monofásica) para circuitos de alumbrado y tomacorrientes normales; además para motores y similares a 208 V. Puede llamarse

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Sistema Trifilar Bifásico

Similar a un circuito monofásico con 3 hilos, pero el hilo común no es neutro ya que hay una diferencia de fase de 90º.

Sistema Tetrafilar Bifásico

Es equivalente a dos circuitos monofásicos separados, cada uno con dos hilos, ver figura 13.1

fpIVW LL 3

FV3

gVV 3

tetrafilar trifásico. Aumenta en un ±50% la capacidad del trifilar monofásico. Es de anotar

que 208 V es producto de ( ).

13.4.2 Trifásicos, 4 Hilos, Delta, 120/240 V

Con este sistema se consigue alimentación para fuerza motriz a 240 V y para circuitos de alumbrado a 120 V. Esta última se obtiene entre los puntos Aó C y el neutro como se ve en la figura. Sin embargo, el voltaje entre la tercera fase (B a N) y el neutro es de 208 V.

Se utiliza especialmente cuando la carga para circuitos de fuerza motriz es mayor que la demandada por el alumbrado.

13.4.2 Trifásico, 4 Hilos, Estrella, 460/265 V

Se emplea en grandes instalaciones industriales y comerciales; suministra alimentación a 460 V para motores trifásicos. El voltaje de 265 V, es usado para la alimentación de circuitos monofásicos de lámparas fluorescentes.

Con la ayuda de transformadores, puede además conseguirse alimentación a 230 V si se requiere.

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V1203 gVV 3

fpIVW LL 3

13.4.4 Trifásico, 3 Hilos, Delta para 230 V, 460 V, 550 V. (Sin neutro)

Figura 13.9

Este sistema suministra alimentación trifásica a circuitos de fuerza motriz para 230 V, 460 V ó 550 V, cada uno considerado independientemente. Se puede usar para grandes cargas de fuerza motriz solicitada.

Es importante anotar que la corriente de línea IL es . Donde IF, es la corriente de fase, para sistemas con configuración en delta y cuyo Voltaje de línea VL es igual al voltaje de fase VF. Para una mayor ampliación remitirse al capítulo 6.

Mediante el empleo de transformadores, se pueden conseguir otros voltajes, por ejemplo, 115/230 V, monofásico, 3 hilos; también, 120/208 V, 3 fases, 4 hilos; utilizados en iluminación y pequeños motores.

No se recomienda este sistema para 600 V, pues para ese voltaje ha entrado en desuso.

Finalmente en la figura 13.10 se amplía el esquema del sistema trifásico de 4 hilos (estrella) 120/208 V para mostrar el desarrollo de los diferentes circuitos en un edificio mediano.

Así por ejemplo los cables principales alimentadores (o Feeders) son los portadores de la ca trifásica (4 hilos); los circuitos de fuerza motriz toman generalmente las tres fases (3 hilos); los circuitos de alumbrado con mayor carga, pueden tomar 2 fases y el neutro (3 hilos) y los menos cargados apenas toman 2 hilos (una fase y el neutro).

Los circuitos que toman 2 fases y el neutro de una conexión estrella o Y, se llaman circuitos “Net-Work”. Estos circuitos exigen contadores especiales y no simplemente monofásicos, que miden menos.

34

fI3

13.5 COMPENDIO DE FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO DE LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

Como introducción al cálculo de los circuitos antes estudiados, conviene hacer una recopilación de las fórmulas más utilizadas.

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A. Factor de Potencia de un Circuito o SistemaEs la relación entre la potencia eficaz (activa en vatios) y la potencia aparente (volt-amperios) y que es igual al coseno del ángulo de la fase en el circuito.

fp=Potencia activaPotencia aparente

= WVA

fp= kWkVA

=KilovatioKilovoltiamperio

=1000 W1000 VA

fp=RZ

dondeR=Resistencia (Ohmios)

Z= Impedancia (Ohmios )

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B. Circuitos Monofásicos de Corriente Alterna de 2 y 3 HilosEs la relación entre la potencia eficaz (activa en vatios) y la potencia aparente (volt-amperios) y que es igual al coseno del ángulo de la fase en el circuito.

fp=Potencia activaPotencia aparente

= WVA

fp= kWkVA

=KilovatioKilovoltiamperio

=1000 W1000 VA

fp=RZ

dondeR=Resistencia (Ohmios)

Z= Impedancia (Ohmios )

Es importante tener en cuenta que los circuitos monofásicos admiten motores inferiores a 2 Hp, cuando hay motores de 2 Hp y superiores; tanto los motores como los circuitos deben ser trifásicos, según la normatividad actual.

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C. Circuitos Bifásicos de Corriente Alterna de 4 Hilos (Fig. 13.5) y 3 Hilos (13.4)

libro resumen de electric id ad

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