El módulo redbtcu se introduce por primera vez en la versión 0.1.30 del paquete ElectricalWireSizes. Para su implementación, es necesario contar con el módulo zpucu. Antes de explorar el módulo redbtcu, es fundamental considerar varios aspectos cruciales relacionados con la instalación eléctrica, como el tipo de tuberías (metálicas o no metálicas), el factor de potencia de las cargas, la temperatura ambiente y la trayectoria crítica de las cargas.

En lecciones previas, se exploró el uso de los módulos mbtcu y mbtal, diseñados para calcular las pérdidas de tensión y la capacidad de corriente en conductores comerciales de cobre y aluminio, respectivamente. Sin embargo, una limitación de estos módulos radica en la evaluación de las pérdidas de tensión, ya que siempre se consideran únicamente en un extremo y no se tienen en cuenta los puntos intermedios. Por lo tanto, en situaciones donde es necesario evaluar múltiples puntos en un circuito derivado o alimentador, estos módulos pueden proporcionar cálculos inexactos.

El módulo redbtcu posee la capacidad de dimensionar un circuito considerando pérdida de tensión, incluso cuando se trata de cargas distribuidas a lo largo de una trayectoria radial, en lugar de hacerlo solo desde un extremo, como es la práctica común. Para ilustrar este concepto, se presenta un ejemplo simple de cargas distribuidas en la Figura 16-1. En esta representación, cada uno de los contactos requiere 180VA, dando como resultado una carga total de 1800VA.

El dimensionamiento del conductor fase y neutro requiere de información adicional, esta se muestra en los puntos siguiente:

• La temperatura ambiente máxima anual es de 27 °C.
• La tubería es de acero.
• El circuito derivado es monofásico, una fase y un neutro con tensión de 120V.
• La pérdida de tensión máxima es del 3%.
• Los contactos no son dedicados o de uso exclusivo.
• Cada contacto equivale a 180VA y factor de potencia de 0.9.
• Los conductores son de material cobre.
• Considere las distancias de la Figura 16-1.

Para una mejor comprensión del uso del módulo redbtcu, se recomienda consultar el video número 13 que se encuentra a continuación:

Estructura de la red de cargas

El módulo redbtcu usa la ifnormación del módulo zpucu para dimensionar conductores por pérdida de tensión de un conjunto de cargas distribuidas a lo largo de una trayectoria radial, antes de comenzar con el dimensionamiento primero se debe establecer la trayectoria critica para las cargas distribuidas y después formar la red de cargas mediante una lista. Un ejemplo de llenado de cargas distribuidas es el siguiente:

red=[
     ["Tablero ", "12 AWG","1F/2H",1,0,0.9,120],
     ["Punto 1", "12 AWG","1F/2H",8,162,0.5,120],
     ["Punto 2", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120]
    ]

Básicamente cada punto de carga esta formado por:

• Nombre del punto de carga, en el bloque anterior aparece "Tablero", "Punto 1" y "Punto 2".
• Calibre comercial, se ha seleccionado para toda la trayectoria el calibre #12 AWG, este puede cambiar siempre y cuando sea un calibre comercial disponible en la base de conductores.
• Sistema monofásico o trifásico, se ha seleccionado un sistema monofásico de 1F-2H, este debe ir en comillas dobles os imples al igual que el conductor y nombre del punto de carga.
• Distancia entre los puntos de carga, es la distancia entre cada carga y esta se debe indicar en metros.
• Factor de potencia de cada carga individual, es el factor de potencia de cada carga y es recomendable manejar el mismo para todas, esto depende de la información ingresada al módulo zpucu.
• Tensión lado carga, es la tensión en voltios requerida por la carga para operar correctamente.

En la Figura 16-2 se muestra detalladamente la estructura básica de un arreglo del tipo lista para una carga, este arreglo puede repetirse indefinidamente para múltiples cargas que se encuentren distribuidas a la largo de una trayectoria radial.

Usando la distribución de contactos de la Figura 16-1 y la estructura de la Figura 16-2 se obtiene el bloque de código siguiente:

red=[
     ["Tablero ", "12 AWG","1F/2H",1,0,0.9,120],
     ["Punto 1", "12 AWG","1F/2H",8,162,0.9,120],
     ["Punto 2", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 3", "12 AWG","1F/2H",4,162,0.9,120],
     ["Punto 4", "12 AWG","1F/2H",4,162,0.9,120],
     ["Punto 5", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 6", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 7", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 8", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 9", "12 AWG","1F/2H",7,162,0.9,120],
     ["Punto 10", "12 AWG","1F/2H",7,162,0.9,120]
    ]

Ya conocida la estructura básica de un red de cargas distribuidas, antes de proceder a un dimensionamiento, es necesario realizar el llamado de los módulos zpucu y redbtcu; posteriormente, se calculan las constantes de impedancias de los conductores de material cobre con los factores que se adecuen al problema, estos son: tubería conduit, temperatura ambiente y factor de potencia.

from electricalwiresizes import zpucu, redbtcu
conductors=zpucu(1,27,0.9,2) 

Argumentos del módulo redtcu

Los argumentos del módulo redbtcu son los siguientes:

• Red de cargas. Es el arreglo tipo lista que contiene todas las cargas.
• Conductores. Contiene los parámetros de los conductores comerciales ajustados a los factores externos.
• Modo de resultados. Es el modo de presentar los resultados, las opciones disponibles son: [1] Tabla, [2] Lista.

En la Figura 16-3 se muestra el orden los argumentos del módulo redbtcu, por tanto, ya estas listo para dimensionar conductores de material cobre por pérdida de tensión para un arreglo de cargas distribuidas.

Finalmente, se implementa todas las instrucciones del módulo redbtcu en un mismo bloque como se muestra a continuación.

from electricalwiresizes import zpucu, redbtcu
conductors=zpucu(1,27,0.9,2) 

red=[
     ["Tablero ", "12 AWG","1F/2H",1,0,0.9,120],
     ["Punto 1", "12 AWG","1F/2H",8,162,0.9,120],
     ["Punto 2", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 3", "12 AWG","1F/2H",4,162,0.9,120],
     ["Punto 4", "12 AWG","1F/2H",4,162,0.9,120],
     ["Punto 5", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 6", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 7", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 8", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 9", "12 AWG","1F/2H",7,162,0.9,120],
     ["Punto 10", "12 AWG","1F/2H",7,162,0.9,120]
    ]

redbtcu(red,conductors,1)

Ejecutando el bloque de instrucciones anterior en consola se obtiene la Figura 16-4, por tanto, la pérdida de tensión de las cargas en conjunto supera el 3%, el resultado de pérdida de tensión obtenido en el tablero es de 3.876%, entonces, es necesario cambiar partes del circuito por otro calibre o remplazar por completo el circuito; por ejemplo, usando el calibre #10 AWG se obtendrá un resultado satisfactorio.

Analizando el contenido de la Figura 16-4 se puede apreciar que la distancia total del circuito derivado es de 56 metros y la corriente total es de 15 amperios, por tanto, al usar el calibre #12 AWG en toda la trayectoria se tiene una pérdida total de tensión del 3.876% que equivale a 4.65 voltios, por otra parte, la concentración de corriente antes de rebasar el 3% se encuentra en la fila del "Punto 2" con una pérdida de tensión es del 2.736%, probablemente mediante un calibre #10 AWG es posible disminuir la pérdida al remplazar parte de la trayectoria que va desde el "Tablero" hasta el "Punto 2".

Al remplazar toda la trayectoria con calibre #10 AWG se obtiene un resultado satisfactorio, véase la Figura 16-5 y el bloque de código siguiente:

from electricalwiresizes import zpucu, redbtcu
conductors=zpucu(1,27,0.9,2) 

red=[
     ["Tablero ", "10 AWG","1F/2H",1,0,0.9,120],
     ["Punto 1", "10 AWG","1F/2H",8,162,0.9,120],
     ["Punto 2", "10 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 3", "10 AWG","1F/2H",4,162,0.9,120],
     ["Punto 4", "10 AWG","1F/2H",4,162,0.9,120],
     ["Punto 5", "10 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 6", "10 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 7", "10 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 8", "10 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
     ["Punto 9", "10 AWG","1F/2H",7,162,0.9,120],
     ["Punto 10", "10 AWG","1F/2H",7,162,0.9,120]
    ]

redbtcu(red,conductors,1)