CALCULO DE ALIMENTADOR Y PROTECCION PARA MOTORES
CALCULO DE ALIMENTADORES Y PROTECCIONES PARA UN MOTOR Y PARA UN GRUPO DE MOTORES Ing. Ovidio Reyes C.I.V.: 45.702 En los ejemplos y estudios siguientes; mostramos, la forma correcta de dimensionar alimentadores de motores y de seleccionar sus protecciones contra sobre-corrientes. Según requerimientos del CEN (Código Eléctrico Nacional). En una primera parte explicamos cómo seleccionar los dispositivos de protección contra un corto circuito y la protección de falla de tierra para varias conexiones típicas de motores. Entendiendo como punto crucial de ese artículo, el no sobre calcular el dispositivo de la protección, y se requieren los cálculos separados de corto circuito y la protección de falla de tierra, para obtener resultados reales. Por otra parte también existe confusión, en lo que se refiere a protección de dimensionamiento de corto circuito y de falla de tierra para un alimentador común que abastece a más que un motor. Por lo tanto indicamos los cálculos del circuito ramal y luego lo referente a la selección del alimentador principal, así como las protecciones respectivas, siguiendo las recomendaciones del CEN y poder obtener resultados correctos. EJEMPLO 1
CALCULAR ALIMENTADOR Y PROTECCION PARA UN MOTOR Los conductores del circuito ramal. SECCION 430.6 del CEN (Determinación de las capacidades de corriente y nominal de los motores), los conductores del circuito ramal que alimenten un solo motor, tendrán una capacidad de corriente no menor que el 125 % de la corriente nominal a plena carga del motor (FLC). Para ilustrar esto, consideremos el caso de: Motor 3 HP, monofásico, 115V. La FLA del motor es de 34 AMPS., calculemos el alimentador y los fusibles del elemento dual para el corto circuito y la protección de falla de tierra. • Por CEN, Tabla 430.148, la corriente FLC es 34 AMPS. • Por tanto 34 AMPS. × 125 el % = 43 AMPS. • Por CEN, Tabla 310.16, se selecciona el conductor más cercano que clasifique, puede ser calibre # 6 AWG - TW 60ºC – CAP. 55 AMPS, ó el indicado calibre # 6 AWG – –THHN THHN – 75ºC, CAP. 65 AMPS. Para el cálculo del dispositivo de protección, con referencia SECCION 430.52 del CEN (Capacidad nominal o ajuste para circuitos de un solo motor), el dispositivo de protección contra cortocircuito y falla a tierra del circuito ramal del motor, será capaz de soportar la corriente de arranque del motor y será seleccionado de acuerdo a los factores indicado en Tabla 430-152 del CEN, según el tipo de motor el tipo de dispositivo de protección. Cuando los valores del dispositivo de protección obtenido, no corresponda con la valuación estándar de dispositivos de protección, usted debe usar el siguiente dispositivo más alto. Para ilustrar esto, volvamos al ejemplo 1. • Por CEN, Tabla 430-152, 430-152, multiplique: 34 AMPS. × 175 % = 59,5 AMPS. • Por tanto se selecciona un Fusible con retardo de tiempo de 60 AMPS.
Figura: 1 Se ilustran la selección del calibre y tipo de conductores y de protecciones de sobre-corriente, basadas en las SECCIONES 430-22(a) y 430-52 (c) (1) del CEN. EJEMPLO 2
CALCULAR ALIMENTADORES Y PROTECCIONES PARA DOS (2) MOTORES Para el caso de este ejemplo, seguimos los siguientes pasos: 1.- Dimensionamos los circuitos ramales y los dispositivos de protección de acuerdo con lo indicado en el ejemplo 1, para cada motor, una vez realizado esto, usted está listo a pasar al paso siguiente. 2. calculamos el alimentador principal común para los dos (2) motores. De acuerdo con la SECCION 430-24 del CEN (Conductores que alimentan varios motores), los conductores que alimentan a dos o más motores tendrán una capacidad igual a la suma del valor nominal de la corriente a plena carga de todos los motores, mas el 125% del valor de la corriente del motor más grande del grupo. Así tenemos en SECCION 430-17 del CEN, se considera como motor de mayor potencia aquel que tenga la más alta corriente a plena carga (FCL). Para el ejemplo de estudio tenemos: • Un Motor de 5 HP, 230V (28 AMPS.), motor monofásico • Un Motor de 3 HP, 230V (17 AMPS.), motor monofásico (Uno) de 28 AMPS. y (Uno) de 17 AMPS. • El motor más grande es 28 AMPS. • Por tanto el alimentador el alimentador debe ser calculado para: 28 AMPS. × 1.25 + 17 AMPS. = 52 AMPS. • Se selecciona el conductor más cercano Tabla 310-16, que clasifica puede ser un Calibre # 6 AWG – TW 60ºC de 55 AMPS. ó un Calibre # 6 AWG – THHN 75ºC de 65 AMPS.
Figura: 2 Se ilustran la selección del calibre y tipo de conductores y de protecciones de sobre-corriente, para dos (2) motores, basadas en las SECCIONES 430-62(a) del CEN. Para el cálculo del dispositivo de protección, con referencia SECCION 430.53 (Varios motores o cargas en un circuito ramal). Cuando los valores del dispositivo de protección obtenido, no corresponda con la valuación estándar de dispositivos de protección, usted debe usar el siguiente dispositivo más alto. Para la protección se seleccionan Interruptores Automáticos de tiempo in verso. • Por CEN, Tabla 430-152, multiplicar las corrientes FLCs. por 250% • Para el motor de 5 HP., multiplicar: 28 AMPS. × 250% = 70 AMPS. • Para el motor de 3 HP., multiplicar: 17 AMPS. × 250% = 42,5 AMPS. • Por tanto clasifican Interruptores Automáticos de capacidades 70 A MPS. y de 45 AMPS, respectivamente para cada motor (ver Figura 3). • Para la protección principal consideramos la protección del motor más grande más la corriente FCL del motor menor. Así tenemos: 70 AMPS. + 1 7 = 87 AMPS. Asumimos la inmediata inferior que es un Interruptor Automático de 80 AMPS. EJEMPLO 3
CALCULAR EL CONDUCTOR DEL ALIMENTADOR COMUN PARA DOS (2) MOTORES Para este caso tenemos: • Un Motor de 5 HP, 230V (28 AMPS.), motor monofásico
• Un Motor de 7.5 HP, 230V (40 AMPS.), motor monofásico. • El motor más grande es 40 AMPS.
Figura: 3 Se ilustra la selección del calibre y tipo de conductores del alimentador principal, para dos (2) motores, basada en las SECCIONES 430-24 del CEN. • Por tanto el alimentador el alimentador debe ser calculado para: 40 AMPS. × 1.25 + 28 AMPS. = 78 AMPS. • Se selecciona en Tabla 310-16, el conductor más cercano que clasifica que es el conductor Calibre # 4 AWG – THHN para 75ºC y de capacidad 85 AMPS. EJEMPLO 4
CALCULAR ALIMENTADOR PRINCIPAL COMUN, RAMALES Y PROTECCIONES PARA UN GRUPO DE MOTORES Para este ejemplo se requiere calcular el alimentador común, conductor (THHN – 75ºC) y los dispositivos de protección para cada uno de los motores (con Interruptores de tiempo inverso), para los siguientes motores ó grupo de motores: • Tres (3) de 1 HP, monofásicos, 120 V. • Tres (3) de 5 HP, monofásicos, 208 V. • Uno (1) de 15 HP, rotor bobinado, trifásico, 208 V. Dimensionar valores nominales SECCION 240-6, Tabla 430-52 para interruptores automáticos para los diferentes tipos de motores. Comience por determinar los FC Ls para cada motor de acuerdo con los HP, Voltaje y tipo de motor, en Tablas: 430-48 y 430-49, para cada motor especifico y luego asignarle la protección inmediata superior que le corresponda (sin sobredimensionar). Para los motores de 1 HP, monofásicos, 120 V: FLC es 16A. 16A × 250 el % = 40A
Para los motores de 5 HP, monofásico, 208 V: FLC es 30. 8A. 30.8A × 250 el % = 77A (el Siguiente tamaño de arriba es 80A.) Para el motor de 15 HP, rotor bobinado, trifásico, 208 V: FLC es 46.2A. 46.2A × 150 el % (el rotor bobinado) 56.9A (el Siguiente tamaño de arriba es 70A.)
Figura: 4 Se ilustra la selección del calibre y tipo de conductores del alimentador principal, para un grupo de motores, basada en las SECCIONES 430-24 del CEN. Alimentadores Ramales para cada motor: • Tres (3) de 1 HP, monofásicos, 120 V.: FCL es 16 AMPS: • Por tanto 16 AMPS. × 125 el % = 20 AMPS. • Por CEN, Tabla 310.16, se selecciona el conductor más cercano que es el calibre # 14 AWG – THHN 90ºC – CAP. 25 AMPS. • Tres (3) de 5 HP, monofásicos, 208 V.: FCL es 30.8 AMPS: • Por tanto 30.8 AMPS. × 125 el % = 38.5 AMPS. • Por CEN, Tabla 310.16, se selecciona el conductor más cercano que es el calibre # 8 AWG – THHN 90ºC – CAP. 50 AMPS. • Uno (1) de 15 HP, trifásico, 208 V.: FCL es 46.2 AMPS: • Por tanto 46.2 AMPS. × 125 el % = 57.75 AMPS.
• Por CEN, Tabla 310.16, se selecciona el conductor más cercano que es el calibre # 6 AWG – THHN 90ºC – CAP. 70 AMPS.
Figura: 5 Se ilustran la selección del calibre y tipo de conductores y de protecciones de sobre-corriente, basadas en las SECCIONES 430-22(a) y 430-52 (c) (1) del CEN. Ahora, calculemos el conductor del alimentador común, para el suministro eléctrico a varios motores, este debe tener una capacidad no menor del 125 % del FLC motor de tasa más alta SECCION 430-17 de CEN, y la suma de las FLCs de los otros motores SECCION 430-24 del CEN. Continuando con este ejemplo, se suman todas las capacidades, multiplicando el más alto motor evaluado por 125 %. Así tenemos: • (46.2 AMPS. × 1.25) + 30.8 AMPS. + 30.8 AMPS. + 16 AMPS. = 136 AMPS. Según Tabla 310-16 se selecciona un conductor calibre # 1/0 THHN - 75ºC, de Cap. 150 AMPS., que es el conductor más adecuado para 136 AMPS. de capacidad. Para seleccionar el tamaño el conductor del alimentador principal, de forma exacta, basta con incluir sólo los motores que están en la misma fase. Por esa razón, estos cálculos sólo involucran a cuatro motores del grupo (ver distribución de motores en Figura: 4). Generalidades:
Los conductores de un circuito ramal que alimenta un solo motor tendrá una capacidad de corriente no menor que el 125% de la corriente nominal a plena carga del motor. Los conductores que alimentan dos o más motores tendrán una capacidad igual a la suma del valor nominal de la corriente a plena carga de todos los motores, más el 25 % del valor de la corriente del motor más grande del grupo. Si los motores de mayor potencia del grupo son dos o más de igual potencia, se considerará a uno solo de estos motores como el mayor para los cálculos anteriores.
Capacidad o juste del dispositivo de protección, para el caso de un solo motor, es la capacidad permitida por el art. 430-52. La protección requerida se considera cumplida cuando este dispositivo de protección tenga una capacidad o ajuste que no exceda los valores dados en la Tabla 430-152. Capacidad o juste del dispositivo de protección, para el caso de un grupo de motores, es la capacidad permitida por el art. 430-53. Se pueden conectar a un circuito ramal dos o más motores de cualquier capacidad nominal o motores y otras cargas, teniendo cada motor dispositivos individuales de protección contra sobre carga en marcha, aprobados para instalación en grupo. Un alimentador que sirve a una carga fija y especifica de motores, cuyos conductores tienen calibres basados en el art. 430-24, deberá estar provisto de un dispositivo de protección de valor nominal o ajuste no mayor de la capacidad o ajuste del mayor de los dispositivos de protección del circuito ramal contra cortocircuito y falla a tierra de cualquiera de los motores del grupo (basada en las Tablas 430-152), mas la suma de las corrientes a plena carga de los motores del grupo. Recuerde, que los conductores del alimentador del motor, deben estar protegidos en contra sobre corrientes que resulta de cortos circuitos y o de falla a tierra, para evitar los daños por recargas del motor. Por lo tanto esta protección debe ser la adecuada. Cuando usted selecciona el siguiente tamaño abajo en lugar del siguiente tamaño arriba. Recuerde, que en el CEN, no se requiere que usted excede la protección del circuito del ramal y Otra vez, recuerde que usted no hace cálculos para la protección motor en recarga. Usted hace cálculos para la protección de cortos circuitos y fallas de tierra, únicas — no el recargo. Para cualquier duda sobre el tema planteado, consulte lo referente a alimentadores y circuitos ramales de motores SECCION 430 del CEN. En el ejemplo Nº 8 del código eléctrico nacional se ilustra esto con números reales, un cálculo completo sobre motores, conductores y protección contra sobre corrientes (Referido a los artículos 430-22, 430-24, 430-32. 430-52, 430-62 y las Tablas 430-48, 430-49, 430-50, 430-51 y 430-52).
http://ingenieroovidio.blogspot.mx/2011/05/calculo-de-alimentadores-y-protecciones.html
