Módulo zpucu y módulo zpual
Los módulos zpucu y zpual proporcionan las impedancias de los conductores de material cobre y aluminio respectivamente, ambos módulos contienen la información de la Tabla 9 Resistencia y reactancia en corriente alterna para conductores con aislamiento de hasta 600V, 3 Fases a 60Hz y 75 °C, ver referencia [9].
La impedancia es exclusiva en conductores que transportan corriente alterna y matemáticamente se puede obtener un valor determinado mediante la ecuación siguiente:
Z = R\, Cos\,\theta + X_{L}\,Sen\,\theta
Cuando se trata de corriente directa únicamente se considera la resistencia del conductor, se debe aclarar que la resistencia para corriente directa y alterna son distintas en un porcentaje muy bajo. En la práctica, es común que las personas confundan una resistencia de un conductor cuando se trabaja corriente directa y alterna, siempre eligen la de corriente alterna en ambos casos y de hecho esta resistencia no es ajustada a la temperatura ambiente de la zona donde se considera colocar la instalación eléctrica, por ejemplo, en la Figura 8-1 se muestra la temperatura máxima y mínima de la Ciudad de México, véase la referencia [11] para consultar el clima en su ciudad.
El gráfico de la Figura 8-1 se puede apreciar que; Abril y mayo, son los días más calurosos del año; Enero y diciembre, los meses más frescos del año, por tanto, la temperatura ambiente varía a lo largo de todo el año y se tiene meses más calurosos y más frescos, entonces, este gráfico aporta información valiosa que se debe considerar en el dimensionamiento de conductores eléctricos. Si la resistencia de un conductor está dada en tablas a una temperatura determinada, esta se debe de ajustar, la ecuación para conductores de cobre es la siguiente:
\frac{R_{1}}{T_{1}+234.5} =\frac{R_{2}}{T_{2}+234.5}
La ecuación para los conductores de material aluminio es muy similar, pero cambia la constante del material conductor, la ecuación es la siguiente:
\frac{R_{1}}{T_{1}+228.1} =\frac{R_{2}}{T_{2}+228.1}
Los módulos zpucu y zpual aplican estas ecuaciones para calcular las constantes de impedancia en sistemas tanto monofásicos como trifásicos. La única información pendiente para completar estos parámetros es su unidad base, que se expresa en porcentaje de ohmios por metro. Esto posibilita su aplicación en el cálculo de las pérdidas de tensión en conductores dentro de sistemas específicos, teniendo en cuenta variables como las del ducto, la temperatura ambiente y el factor de potencia. Además, para adentrarse en el contenido de este módulo, le recomiendo que consulte el video 05.
Argumentos de los módulos zpucu y zpual
Los módulos zpucu y zpual requieren los argumentos siguientes:
- Material de tubería eléctrica. [1] PVC, [2] Aluminio, [3] Acero
- Temperatura ambiente. Esta debe ingresarse en centígrados, puede usar la referencia 11.
- Factor de potencia. Es el factor de potencia de la carga a instalar, por ejemplo, 0.9.
- Vista de resultados. Modo de mostrar los resultados, estos son: [1] Tabla, [2] Lista.
En la Figura 8-2 se muestra un ejemplo del orden de los argumentos para el módulo zpucu, lo mismo se requiere para el módulo zpual.
Si observa cuidadosamente la Figura 8-2 toda la información ingresada es del tipo numérico y en el caso de las opciones debe seleccionar las disponibles, estas se encuentran entre paréntesis, por ejemplo, existen tres tipos de materiales de tubería eléctrica, entonces únicamente ingresa el valor numérico de la opción deseada.
Ejemplo de obtención de impedancia y pérdida de tensión
Una demostración del módulo zpucu es dimensionar un sistema monofásico de 1F-2H por pérdida de tensión, para ello se debe considerar la temperatura ambiente máxima anual (Ciudad de México es de 27 °C, Figura 8-1), la canalización de PVC y el factor de potencia de la carga de 0.9, además, se debe considerar en esta demostración la distancia de la carga hasta el tablero o centro de carga que es de 25 metros, el conductor (#12 AWG), la carga (10A) y la tensión (120V).
Para obtener las constantes de los conductores comerciales use el intérprete y escriba las líneas siguientes:
from electricalwiresizes import zpucu, zpual
zpucu(1,27,0.9,1)La Figura 8-3 muestra el resultado obtenido ejecutando el intérprete Python en consola, se puede apreciar que arroja todas las constantes para las condiciones dadas que fue la canalización (PVC), temperatura ambiente y el factor de potencia de la carga.
La Figura 8-3 contiene todas las impedancias de los conductores eléctricos comerciales, lo que falta sería obtener la pérdida de tensión para el sistema monofásico de 1F-2H, se realiza la operación siguiente:
Vd_{\%}= \frac{\left ( 1 \%\Omega\right )\left ( 10A \right ) \left ( 25 m \right )}{\left ( 120V \right )\left ( 0.9868 m \right )} = 2.11\%
La pérdida de tensión del conductor calibre #12 es de 2.11%, si fuera un circuito derivado este se podría utilizar para alimentar la carga con la tensión de 120V.
Referencias
[9] NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas (utilización), DOF, Ciudad de México, 2012. Accedido el 31 de diciembre de 2023. [En línea]. Disponible: https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/512096/NOM-001-SEDE-2012.pdf
[11] "El tiempo durante todo el año en cualquier lugar del mundo - Weather Spark". El tiempo durante todo el año en cualquier lugar del mundo - Weather Spark. https://es.weatherspark.com/ (accedido el 22 de diciembre de 2023).