Tecnología Electrónica

Dimensionamiento de conductores para circuitos trifásicos: Parámetros de ingeniería

Seleccionar el tamaño del cable (sección transversal del conductor) para un circuito trifásico es una optimización multi-restricción regida por ampacidad, caída de tensión, resistencia al cortocircuito y cumplimiento normativo. No es una simple búsqueda en tablas.

Las restricciones reguladoras (Jerarquía)

  1. Ampacidad (Límite térmico): Temperatura del conductor ≤ Clasificación del aislamiento (60 °C, 75 °C, 90 °C) bajo carga continua. NEC 310.16 / IEC 60364-5-52 / CEC Tabla 2/4.
  2. Caída de tensión (Límite de rendimiento): VD % = (√3 × I × L × (R cosφ + X sinφ)) / VLL × 100 %. NEC recomienda ≤3 % rama, ≤5 % alimentador+rama combinado. IEC: ≤3-5 % según aplicación. A menudo la restricción dominante para recorridos largos.
  3. Resistencia al cortocircuito (Supervivencia mecánica/térmica): El conductor debe sobrevivir a la corriente de falla máxima prospectiva (Isc) hasta que el dispositivo de protección contra sobrecorriente (OCPD) se dispare. I²t ≤ K² × S² (K = constante del material, S = mm²). Crítico para alimentadores grandes / niveles de falla altos.
  4. Mecánico / Instalación: Tensión de tracción, presión lateral, radio de curvado, espaciamiento de soportes. Puede forzar conducto más grande → cable más grande.
  5. Mínimos de código: NEC 210.19 / 215.2 (125 % carga continua), 250.122 (Dimensionamiento de EGC), 310.15(B)(3) (Factores de ajuste).

Parámetros de entrada clave (Debe conocer estos)

ParámetroSímboloFuente
Corriente de carga (Continua)ILFLA de placa × 1,25 (Motor), kW de calentador/(√3×V×PF), Programa de panel
Corriente de carga (No continua)INCFLA de placa, Diversidad de tomas
Voltaje del sistema (Línea-Línea)VLL208, 240, 480, 600 V (EE. UU.); 400, 690 V (IEC)
Factor de potenciacos φMotor ~0,85, VFD ~0,95, Resistivo 1,0
Longitud del recorrido (Solo ida)LPies (NEC) / Metros (IEC)
Tipo de conducto / Racedor-EMT, PVC, RMC, Bandeja de cableados, Aire libre
Temperatura ambienteTa30 °C (estándar), 40 °C, 50 °C (azotea/sala de calderas)
Número de conductores portadores de corriente en el racedorNFactor de ajuste (NEC 310.15(C)(1))
Clasificación de temperatura del aislamiento-THHN/THWN-2 (90 °C), XHHW-2 (90 °C), USE-2 (90 °C), RHW-2 (90 °C)
Clasificación de temperatura de terminación-75 °C (Bornes/disyuntores estándar <100 A), 60 °C (Viejo/bornes grandes). Use la columna 75 °C para la selección de ampacidad según NEC 110.14(C).
Corriente de falla disponibleIscImpedancia de utilidad/transformador + contribución de motor
Tipo y calificación del OCPD / Curva de disparo-Disyuntor (Tiempo inverso), Fusible (Clase J/T/RK1), Ajustes

Flujo de trabajo paso a paso para el dimensionamiento

  1. Calcular la Corriente de Diseño (Idiseño): 1,25 × Carga Continua + Carga No Continua.
  2. Seleccionar tamaño preliminar desde la tabla de ampacidad (columna 75 °C): Encuentre el cable más pequeño con Ampacidad ≥ Idiseño.
  3. Aplicar factores de ajuste: Corrección de temperatura × Factor de agrupación. Verifique Ampacidad Corregida ≥ Idiseño.
  4. Verificar caída de tensión: Calcule VD % con el tamaño preliminar. Si > Límite (3 %/5 %), aumente el tamaño hasta que VD % ≤ Límite.
  5. Verificar tamaño de EGC: Según NEC 250.122 (basado en calificación del OCPD). Aumente EGC proporcionalmente si los conductores de fase se agrandan para VD.
  6. Verificar resistencia al cortocircuito: Calcule I²t de paso del OCPD. Verifique Conductor K²S² ≥ I²t. (Normalmente OK para circuitos de rama; crítico para alimentadores).
  7. Verificar llenado de conducto: NEC Cap. 9 Tabla 1 (40 % máx. para >2 conductores). Ajuste conducto o cable si es necesario.
  8. Documentar: Tipo de cable, tamaño, aislamiento, conducto, longitud, VD %, Cálculo de ampacidad, Calificación del OCPD.

Ejemplo resuelto (Contexto NEC)

Carga: Motor trifásico, 50 HP, 460 V, FLA = 65 A (Tabla NEC 430.250). Continuo.
Recorrido: 250 ft, EMT, 30 °C ambiente, 3 conductores + Tierra.
OCPD: Disyuntor de tiempo inverso de 100 A (430.52).

  1. Idiseño = 1,25 × 65 = 81,25 A.
  2. Ampacidad 75 °C: 4 AWG Cu = 85 A. Pasa.
  3. Ajuste: 3 conductores → factor 1,0. 30 °C → 1,0. Corregido = 85 A ≥ 81,25 A. Pasa.
  4. VD %: R (4 AWG) = 0,321 Ω/kft (Cap. 9 Tbl 8). X ≈ 0,045 Ω/kft. cosφ=0,85. VD % = (1,732 × 65 × 250 × (0,321×0,85 + 0,045×0,526)) / 460 × 100 % = 2,1 %. Pasa (≤3 %).
  5. EGC: OCPD de 100 A → 8 AWG Cu (250.122).
  6. Resultado: 4 AWG Cu THHN/THWN-2 en conducto EMT de 1" (o 1¼" para llenado), 8 AWG Cu EGC.

Crítico: Use software (ETAP, SKM, EasyPower, Aplicaciones de Calculadora de Caída de Tensión) o un ingeniero autorizado para el diseño final. Este artículo explica la física y la lógica del código, no es un sustituto de planos sellados.

>

<

Teléfonos 3G