Caso de estudio 1: Dimensionamiento de un sistema de 1F-2H
Introducción
En el primer caso de estudio se aborda el dimensionamiento de un conductor eléctrico en presencia de pequeñas cargas distribuidas. Utilizando el paquete ElectricalWireSizes, se procede a seleccionar el conductor y su protección para un circuito derivado monofásico de 1F-2H. Además, se propone el conductor de puesta a tierra de acuerdo con la Tabla 250-122 de la NOM-001-SEDE-2012. Al finalizar, se da a conocer una retroalimentación que invita a reflexionar sobre el dimensionamiento de conductores eléctricos en situaciones con cargas distribuidas y puntuales.
Caso de estudio, grupo de receptáculos
Se necesita instalar un conjunto de 10 receptáculos, cada uno con una capacidad de 180 VA y un factor de potencia de 0.9 en atraso. Estos receptáculos estarán conectados en paralelo y distribuidos a lo largo de los pasillos internos de las oficinas de un corporativo ubicado en la Ciudad de México. Se debe tener en cuenta una distancia de 3.6 metros entre cada contacto. El sistema eléctrico propuesto para este grupo de contactos es monofásico de una fase dos hilos (1F-2H) a una tensión de fase de 120 V.
Además, se debe considerar una distancia adicional de 5 metros desde el centro de carga hasta el primer receptáculo, lo cual afecta el dimensionamiento de los conductores. Es importante señalar que estos contactos no están destinados para un uso continuo. Para más detalles, consultar la Figura 17-1.
Procedimiento
Los pasos siguientes te guiarán en el dimensionamiento del conductor en este caso de estudio. Puedes utilizar la consola o terminal, como el IDLE de Python, para obtener la solución. Al finalizar, se ofrecerá una breve retroalimentación.
Paso No.1
1. Organizar la información
De este caso de estudio se tiene lo siguiente:
- 10 receptáculos de 180VA con factor de potencia de 0.9 en atraso.
- Distancia entre receptáculos de 3.6 metros.
- Distancia entre el centro de carga y el primer receptáculo de 5 metros.
- Temperatura ambiente de la Ciudad de México 27 °C, véase la Figura 8-1.
- La tubería conduit propuesta es metálicas (aluminio o acero).
- El circuito derivado es de 1F-2H con tensión de fase de 120V.
- Conductor de material cobre.
Paso No.2
2. Adecuar la situación
Dado que se trata de una carga distribuida, es esencial dimensionar la carga tanto para cada punto de carga como para un punto específico. Por lo tanto, se recomienda consultar ambas opciones para determinar cuál es la más viable en cada caso.
Se tienen dos opciones para realizar el dimensionamiento:
- Calcular un promedio de la distancia en el punto de carga máximo.
- Seleccionar un conductor utilizando el módulo de cargas distribuidas (redbtcu).
Para este caso de estudio, se utilizará un punto específico donde se experimente la máxima carga, y al final se verificará el resultado con el módulo redbtcu.
Paso No.3
3. Cálculo de la corriente nominal
El cálculo de la corriente nominal se realiza de la siguiente manera:
I = \frac{S}{V}=\frac{\left ( 10 \right )180 V\!A}{120V} =15A
Al importa el módulo dbc, se accede a la base de datos de conductores de cobre.
Las instrucciones de la Figura 17-2 se presentan en el siguiente bloque de código:
from electricalwiresizes import dbc
dbc(1)Paso No.4
4. Dimensionamiento del conductor
La distancia promedio del grupo de conductores se calcula de la siguiente manera:
L = \frac{9\left ( 3.6m \right )}{2}+5m= 21.2m
Importando del módulo mbtcu e ingresando la información seleccionada, se tiene el bloque de instrucciones siguiente:
from electricalwiresizes import mbtcu
mbtcu(120,220,15,1,21.2,1.0,3,27,3,1,0.9,1,1.0,60,1.25,1.00)Al teclear las instrucciones en el IDLE, se determina que el conductor de material cobre adecuado para el grupo de contactos debe ser del calibre #12 AWG. Puedes consultar la Figura 17-3 para más detalles.
El calibre #12 AWG tiene una pérdida de tensión de 2.696% y una ampacidad de 20.98A, según se indica en la Figura 17-3. Por lo tanto, el conductor es adecuado para el grupo de contactos, siempre y cuando la carga no sea de uso continuo o dedicada.
Retroalimentación
En este caso de estudio, se ha observado cómo una carga distribuida puede ser dimensionada como dedicada o no dedicada. Por consiguiente, se determina que el conductor de material cobre calibre #12 AWG es adecuado para una carga no dedicada. No obstante, en el caso de tratarse de una carga continua, se requiere un conductor de calibre #10 AWG.
Utilizando la misma información del caso de estudio para el módulo redbtcu, se presenta el siguiente bloque de instrucciones:
from electricalwiresizes import zpucu, redbtcu
conductors=zpucu(1,27,0.9,2)
red=[
["Tablero ", "12 AWG","1F/2H",0,0,0.9,120],
["Punto 1", "12 AWG","1F/2H",5,162,0.9,120],
["Punto 2", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 3", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 4", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 5", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 6", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 7", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 8", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 9", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120],
["Punto 10", "12 AWG","1F/2H",3.6,162,0.9,120]
]
redbtcu(red,conductors,1)La Figura 19-4 muestra el resultado de ingresar en el IDLE de Python las instrucciones del bloque anterior. Por consiguiente, la pérdida de tensión obtenida para el calibre #12 AWG con el módulo redbtcu es muy similar a la pérdida de tensión obtenida con el módulo mbtcu. Esta similitud se debe a que las cargas distribuidas presentan la misma magnitud con un espaciamiento idéntico.
Ahora bien, en caso de existir cargas de magnitud distinta con espaciamiento irregular, se recomienda evaluar un punto crítico en la trayectoria cuando se utiliza el módulo mbtcu. Estadísticamente, sería evaluar varios puntos y promediarlos. No obstante, si se utiliza el módulo redbtcu, solo traza la trayectoria con la mayor carga.
