Introduccion al Diseño de Alimentadores - Electricidad Industrial

Introduccion al Diseño de Alimentadores - Electricidad Industrial

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  ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
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  DISEÑO DE ALIMENTADORESY CIRCUITOS DERIVADOS EN LAS INSTALACIONES INDUSTRIALES
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  En el diseñode instalaciones eléctricas, se parte del hecho que se tienen conocimientos previos sobre los conceptos basicos de las instalaciones eléctricas, como es el conocimiento de las componentes de las instalaciones (tubos conduits, herrajes y conectores, charolas, interruptores, fusibles, etcétera) y su función. Todo sistema eléctrico tiene el propósito común de proporcionar energía eléctrica al equipo de utilización, en forma segura, confiable y económica. El sistema se debe adecuar para entregar en el punto de localización de cada equipo, la energía necesaria sobre una base de continuidad, sin causar sobrecalentamiento o produciendo caídas de voltaje inaceptables.
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  La planeación inicialde un sistema involucra la preparación de un diagrama unifilar que muestre las interconexiones entre los componentes básicos.
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  Una parte importantede cualquier sistema eléctrico es el alambrado que conecta todas las componentes, que se puede dividir entre secciones, que se denominan genéricamente: El servicio de entrada, alimentadores y circuitos derivados.
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  SERVICIO DE ENTRADA Estosson los conductores que entregan energía del sistema de alimentación de energía eléctrica a la subestación o al tablero de distribución de la industria o instalación a ser alimentada. El equipo de servicio es el control principal y puede ser en ciertos casos el cortocircuito de la compañía suministradora. Cuando la alimentación de la compañía suministradora se haga en media o alta tensión, se requiere frecuentemente del uso de una subestación reductora, para poder tener el nivel del voltaje de utilización.
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  ALIMENTADORES Estos son losconductores desde el punto de entrega en el equipo de servicio hasta el último dispositivo de protección de sobrecorriente del circuito derivado. El alimentador principal tiene su origen en la localización del equipo de servicio y los subalimentadores se originan en el tablero principal o los centros de distribución y hacia la localización de los equipos. CIRCUITOS DERIVADOS Estos son los conductores que entregan la energía, desde el punto de localización del dispositivo de sobrecorriente final hasta el equipo de utilización. Cada alimentador, subalimentador o circuito derivado requiere de su propia protección de sobrecorriente, ya sea con un interruptor, o bien con fusibles.
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  La selección correctadel tamaño de los conductores para alimentadores y circuitos derivados depende de lo siguiente: 1. Capacidad continua (permanente) de corriente. 2. Capacidad a la corriente de cortocircuito. 3. Máximo caída de voltaje permisible.
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  CONDUCTORES Y CABLES Losconductores y cables instalados en los tubos conduit y canalizaciones, se podrían considerar como los arterías y venas por las cuales circula la corriente eléctrica. Esto forma la parte más importante del sistema eléctrico por sus características conductoras. El material conductor es por lo general cobre o aluminio y el aislamiento puede cambiar dependiendo de las aplicaciones que se tengan en los distintos tipos de instalaciones eléctricas. Existe también una interacción del campo magnético, producido por la circulación de corriente en el conductor, con las características magnéticas de la canalización. Por ejemplo, los conductores instalados en canalizaciones de acero tendrán una impedancia más alta que la impedancia de conductores semejantes en canalizaciones no metálicas, como es el caso del PVC.
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  Para instalaciones eléctricas,se fabrican de sección circular de material sólido o como cables, dependiendo la cantidad de corriente por conducir y su utilización, aunque en algunos cosos se fabrican en secciones rectangulares o tubulares para altas corrientes. Desde el punto de vista de las normas, los conductores se han identificado por un número, que corresponden a lo que comúnmente se conoce como el calibre, normalmente se sigue el sistema americano de designación AWG (American Wire Gage); siendo el más grueso el número 4/0, siguiendo, en orden descendente del área del conductor, los números 3-0, 2-0, 1-0,1,2,4,6, 8,10, 12, 14, 16, 18 y 20 que es el más delgado usado en instalaciones eléctricas. Para conductores con un área mayor del designado como 4/0, se hace una designación que está en función de su área en pulgadas, para lo cual se emplea una unidad denominada el Circular Mil, siendo así como un conductor de 250 corresponderá a aquel cuya sección sea de 250,000 C.M.,y así sucesivamente.
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  Se denomina CircularMil. a la sección de un círculo que tiene un diámetro de un milésimo de pulgada (0.001 pulg).
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  TAMAÑOS DE LOSCONDUCTORES DE COBRE Y ALUMINIO
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  AISLAMIENTO DE LOSCONDUCTORES Existe una amplia cartera de aislamientos para conductores para satisfacer los requerimientos de las distintas aplicaciones. Estos tipos de aislamientos están diseñados sobre una forma estándar y todos los cables están marcados con información sobre su tamaño, ya sea expresado en AWG o KCMIL (de acuerdo a la designación americana), su voltaje y su tipo de aislamiento. El aislamiento de los cables se designa como: A = Aislamientos de asbesto MI = Aislamiento mineral R = Aislamiento de hule SA = Aislamientos de silicio-asbesto T = Aislamiento termoplástico V = Aislamiento de barnizado X = Aislamiento de polímero sintético barnizado
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  Los cables tambiénse designan por su medio de operación como: H - Resistente al calor hasta 75º C HH - Resistente al calor hasta 90º C Si no hay designación, significa 60º C W - Resistente ala humedad UF - Para uso subterráneo. Muchos cables están diseñados y certificados para ser usados en varias condiciones ambientales, dichos cables son de multiuso y están marcados. Por ejemplo, un cable marcado TW, indicaría 60º C, con aislamiento termoplástico capaz de ser usado en ambientes húmedos. El tipo THW, indica 75º C, con aislamiento termoplástico para uso en ambientes húmedos. El tipo XHHW, representa un cable con aislamiento sintético de polímero trenzado para operar hasta 90º C
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  AMPACIDAD ESTANDAR YDEGRADACION POR TEMPERATURA La ampacidad de un cable es su capacidad de conducción continua de corriente bajo condiciones específicas. Estos datos sobre ampacidad o capacidad de conducción de corriente se dan en tablas, y se basan en una temperatura ambiente de 30 C, por lo que se dan factores de corrección para temperaturas diferentes a 30 C. Para instalaciones eléctricas prácticas, el menor calibre de conductor recomendado es el No. 14 AWG, y la máxima protección contra sobrecorriente para los calibres No. 14, No. 12 y No. 10 AVG es: 15, 20 y 30 A, respectivamente.
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  La capacidad deconducción de corriente para un conductor dado está determinada por varios factores. En primer lugar, el calentamiento producido por las pérdidas RI² eleva la temperatura del conductor. El aislamiento del conductor tiene un límite térmico, naturalmente después del cual se reduce la vida del mismo. En segundo lugar, está el efecto del ambiente en el cual el conductor se instala y que debe ser considerado; si por ejemplo, un conductor diseñado para operar a una temperatura de 75º C en una temperatura ambiente de 30º C, se instala en un ambiente con temperatura mayor, la diferencia de temperatura entre el conductor y el medio circundante es menor, como un resultado el calor generado en el conductor se disipa al ambiente más lentamente.