Factores que influyen en la selección de un conductor eléctrico.

          Saludos.

Espero se encuentren muy bien estimados lectores, A continuación les comparto el más reciente escrito en Tecnología Eléctrica.

Si eres un lector habitual de este blog y te gusta su contenido quizás quieras y puedas contribuir para su mantenimiento.  No olvides marcar el botón (SEGUIR) en el Blog Gracias…

-----------------------------------------------------------------------------

  La función primordial de un conductor eléctrico consta en transportar la  energía eléctrica en forma Segura, Confiable y Eficiente desde la fuente de alimentación hasta las diferentes cargas donde se desee convertir. En esto entran en juego muchas variables que no deben de tomársela a la ligera.

Es por ello que un correcto dimensionamiento de los conductores es tan importante como el propio conductor utilizado. Realizar el cálculo y su selección es necesario tanto cuando son instalados circuitos eléctricos nuevos como cuando se deben redimensionar algún circuito por el aumento de las cargas.

En esta entrada se consideraran los diversos factores que influyen en la selección de un conductor eléctrico, así como las metodologías a utilizar para lograr una adecuada elección.

Consideraciones para la selección del conductor durante el diseño del sistema eléctrico:

Para seleccionar los conductores en las instalaciones eléctricas se deben tener en cuenta los siguientes aspectos mostrados en la siguiente figura.

Figura Nº 1 Factores que influyen en la selección de un conductor eléctrico.

                                Meléndez (2020)

Como se puede observar en la gráfica se detallan los factores más importantes para realizar una correcta selección donde podemos profundizar lo siguiente:

·        Ambientales: Dentro de estos factores se deben considerar los aspectos mecánicos tales como la flexibilidad que debe tener el conductor según el sitio donde estará, así como el tipo de chaqueta exterior o forro, armado, la resistencia de impacto que deba tener, abrasión, contaminación existente en el sitio bien sea por aceite, ácidos u otros, llamas, ozono, luz solar, así como la temperatura ambiente.

 

·         Temperatura ambiente: dependiendo de los requerimientos de la instalación, habrá zonas a baja o alta temperatura. El ambiente donde esté el conductor, este ambiente determinará que corriente podrá transportar sin que esta genere perdidas en el mismo. Ambientes con temperaturas muy altas, es sinónimo de mayor consumo de energía debido a que el coeficiente de temperatura del conductor aumenta incrementando así el valor resistivo. Provocando a su vez un mayor consumo de energía relacionada a la caída de tensión en el conductor.

Figura Nº 2 Relación de temperaturas con el valor óhmico del conductor eléctrico. 

            Meléndez (2020)

Las tablas de conductores en su mayoría están publicadas para  20° C. Cuando se tiene una temperatura distinta el coeficiente de  resistividad de un material de cobre es de 1,71 x 10^-8, elevándose esta por el aumento de la temperatura. Este incremento en la resistividad genera en el conductor una elevación de su valor óhmico.

 

·        Eléctricos: Dentro de estos tenemos varios a nombrar como: Ampacidad (capacidad de corriente), Carga conectada (nivel de tensión) y factor de potencia. A continuación se detallaran algunos de ellos como:

 

·         Ampacidad: Es un parámetro eléctrico vital para la selección de un conductor eléctrico esta no es más que la capacidad de conducción de corriente y su valor dependerá de la corriente que demande la carga.

Tabla Nº 1. Extracto de tabla de ampacidad de Conductores.

Sección  Nominal		Temperatura  ambiente = 30° C
		Temperatura  de servicio
(mm2)	AWG	Grupo A		Grupo B
		60ºC	75ºC	60ºC	75ºC
.82	18	7.5	7.5	-	-
1.31	16	10	10	-	-
2.08	14	15	15	20	20
3.31	12	20	20	25	25
5.26	10	30	30	40	40
8.36	8	40	45	55	65
13.30	6	55	65	80	95
21.15	4	70	85	105	125
Grupo A: Hasta 3 Conductores en tubo o en Cable  o Directamente Enterrados. Grupo B: Conductor Simple al Aire  Libre.

     Meléndez (2020). Tomado de: C.E.N. 

Cumpliendo cumpliendo  con los requerimientos de la norma del pais donde se desarrollara la instalacion, tanto para los efectos térmicos de la corriente de carga, calentamiento, pérdidas por inducción magnética y en el dieléctrico. Cuando la selección del tamaño del cable se hace en base a este criterio, se recurre a tablas normalizadas donde para distintos valores de corriente se especifica la sección mínima del conductor a emplear. Debe tenerse presente cuando los cables van canalizados, o cuando pasan por fuentes de calor. La temperatura permanente no debe exceder del valor especificado por el fabricante, que generalmente está en el rango de 55 a 90 °C.

·         Carga conectada: Este primer punto definirá la corriente que soportará el conductor ya que estas pueden ser muy diversas y comprenden los circuitos de alumbrado y fuerza así como los especiales donde se pueden encontrar diversos equipos como por ejemplo equipos portátiles de pruebas, ventiladores, micro-computadoras, equipos de sonido, entre otros y esto nos dará a la hora de calcular el Factor de Demanda Máxima.

Asociado a esto se debe de considerar lo siguiente en las cargas: El tipo de sistema de conexión de la misma si es monofásico o trifásico ya que con esto se sabe el nivel de tensión.

 

·         Térmicos del conductor: para este punto se pueden nombrar las características del aislante del mismo, sin olvidar la temperatura nominal con la cual el fabricante garantiza su mejor funcionamiento, la longitud del mismo, la longitud del mismo y por ultimo y no menos importante la cantidad de conductores alojados en la canalización (Factor de agrupamiento). Comenzaremos con el siguiente: 

 

·         Características del aislante: el material aislante del conductor incidirá directamente en la capacidad de conducción del mismo ya que la transferencia de calor dependerá del mismo con lo cual está fabricada la chaqueta o cubierta del conductor es por ello que si revisas las tablas de ampacidad, un cable 10 AWG-TW conduce una corriente máxima de 30 A, sin embargo, un cable 10 AWG-THW la corriente que permite circular de forma segura por él es de 35 A. (ver tabla 1). Esto nos indica que el tipo de aislante seleccionado para el cableado es importante considerarlo debido al ambiente donde estará tal como se detalla en la siguiente tabla.

Tabla Nº 2. Descripción de aislantes de conductores eléctricos.

Nombre Comercial	Tipo	Tº Máx.	Material Aislante	Cubierta exterior	Utilización
Hule sintético	RH	75	Hule sintético o material termofijo resistente al calor	Resistente a la humedad retardadora de la flama no metálica	Lugares secos
Hule sintético	RHH	90	Hule sintético o material termofijo resistente al calor y a la flama		Lugares secos o húmedos
Hule sintético	RHW	75	Hule sintético o material termofijo resistente al calor, a la humedad y a la flama	Resistente a la humedad y a la propagación de la flama	Lugares secos o mojados
Hule sintético	RHW	75/90	Material termofijo de etileno propileno, EPR, resistente al calor, a la humedad y a la propagación de la flama.	Material elastomérico, termofijo, resistente a la humedad y a la flama.	Lugares mojados/lugares   secos y húmedos
Polietileno vulcanizado	RHW/RHH	75/90	Polietileno vulcanizado resistente al calor, a la humedad y a la flama	Ninguna	Lugares mojados/lugares   secos y húmedos
Cable para acometida aérea	CCE	60	Termoplástico resistente al calor y a la propagación de la flama	Termoplástico resistente a la humedad y a la intemperie	Lugares secos y mojados
Cable para acometida aérea	BM-AL	75	Termoplástico resistente a la humedad y a la intemperie	Ninguna	Lugares secos y mojados
Termoplástico para tableros	TT	75	Termoplástico resistente a la humedad, al calor, a la propagación de incendios, de baja emisión de humos y gas acido	Ninguna	Lugares secos y mojados. Alambrado de tableros
Termoplástico resistente a la humedad	TW	60	Termoplástico resistente a la humedad calor y a la propagación de incendio	Ninguna	Lugares secos y mojados
Cable plano para acometidas aéreas	TWD	60	Termoplástico resistente a la humedad calor y a la propagación de incendio	Ninguna	Lugares secos y mojados
Cable plano para acometidas aéreas y sistemas foto voltaicos	TWD-UV	60	Termoplástico resistente a la humedad calor y a la propagación de incendio	Ninguna	Lugares secos y mojados. Entrada de acometida aérea.
Termoplástico resistente al calor y a la flama	THHN	90	Termoplástico resistente al calor y a la propagación de la flama	Nylon o equivalente	Solamente lugares secos

Meléndez (2020). Tomado de:

·         Factor de agrupamiento: cada conductor eléctrico genera calor cuando por el circular una corriente eléctrica y ellos son introducidos por una canalización eléctrica, al estar en la misma tubería y todos generando calor en relación a la carga conectada, provocando la concentración de calor en ese espacio. Teniendo como consecuencia el aumento de la resistividad de cada  conductor, generando mayores pérdidas. Este factor, indica la corriente real que puede conducir un conductor, en relación al número de conductores alojados en la canalización.

Tabla Nº 3. Factores de corrección por agrupación de conductores

Número de conductores activos	Porcentaje efectivo ajustado para valor de tabla.
4 a 6	80
7 a 9	70
10 a 20	50
21-30	45
31-40	40
41 o mas	35

Meléndez (2020). Tomado de: C.E.N.

·         Distancia de la carga: La resistencia eléctrica del conductor depende de tres factores que son la sección transversal, el material con el cual fue fabricado y su longitud.

Figura 3. Ejemplo gráfico de la relación entre la longitud conductor  y la resistencia del mismo.

Meléndez (2020).

En este punto nos dedicaremos al último nombrado; estamos hablando de la longitud del mismo que define la caída de tensión en los conductores. Esto porque la caída de tensión es directamente proporcional a la resistencia por la ecuación que todos conocemos V= I x R y de ser R más grande V es mayor. Por lo que debemos considerar la distancia que tiene la carga. Esta distancia es proporcional a la caída de tensión.

            Todo lo anterior descrito tiene como razón primordial es disminuir las perdidas en el conductor por efecto Joule el cual debilita el aislante del mismo teniendo como consecuencia en el futuro debilitamiento de la chaqueta protectora produciendo fugas de corriente y de existir en la canalización dos conductores con las mismas condiciones se produciría un corto circuito y al tenerlo se podría a su vez generar un incendio con posibles consecuencias perjudiciales tanto para la vida como para la economía del propietario.

            Es por ello que en los conductores se debe mantener la Caída de tensión se debe por norma tener un máximo entre el 2% para alimentadores principales, y el 3% para circuitos derivados del alimentador. Para un total de 5% permitida en la instalación eléctrica.

Figura 4. Caída de tensión máxima admisible (C.E.N.)

                                        Meléndez (2020).

Tener un valor por encima tendría como consecuencia una mala o deficiente elección.

• Corrientes de cortocircuito: bajo condiciones de cortocircuito, la temperatura del cable aumenta rápidamente, y si la falla no es despejada se producirá la rotura permanente del aislante. Se deben revisar las recomendaciones de las diferentes normativas atendiendo a o la región para considerar el tiempo de despeje de la falla.

Otros factores importantes son: 

Mecánicos: flexibilidad, tipo de chaqueta exterior, armado, resistencia impacto, abrasión, contaminación.

Químicas: aceites, llamas, ozono, luz solar, ácidos.

Estas condiciones definirán los parámetros que definirán cual es el conductor ideal para un consumo (comercio, extractor, bomba de agua, triturador, vivienda u otro).

Estos factores definirán los parámetros para el cálculo del conductor ideal para un consumo energético para el tipo de instalación según  sea su fin (comercio, extractor, bomba de agua, triturador, vivienda u otro), así como sus características de fábrica.  .  

De esta manera se mejorara la continuidad y la correcta operación del suministro eléctrico por parte de los conductores, porque de no considerarse se producirían diversos problemas como:

• Variaciones de voltaje
• Cortes de suministro
• Pérdida de energía
• Caídas de tensión
• Corto circuito
• Sobrecalentamiento de líneas
• Riesgo de Incendio

Para evitar efectos dañinos así como funcionamiento irregular en los equipos eléctricos y generación de pérdidas energéticas en el conductor disminuyendo su vida útil. Los conductores se deben seleccionar atendiendo todo lo antes explicado. Ademas, se debe señalar que para la correcta selección del conductor dependerá de la función que cumplirá en la instalación eléctrica, ya que sabemos que los regímenes de trabajo de este puede variar según el rol a cumplir en la misma como lo puede ser el de Alimentador, Acometida, Fase, Neutro o tierra u otro.

Referencias: 

         FONDONORMA (200-2009). Código Eléctrico Nacional. -Caracas: Comité de Electricidad de Venezuela. 2009. -999p

     Joao Mamede. (2002). Instalaciones eléctricas industriales 6ta Edición. LTC. Brasil. 

   Penissi, Oswaldo. Canalizaciones Eléctricas Residenciales, Valencia: Edición del Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico, Universidad de Carabobo. 2010.

    Sanz, J. (2003). Instalaciones Eléctricas. España: Thomson Editores Spain.