CALCULO DE LA INSTALACION DE FUERZA MOTORES CALCULO DEL CIRCUITO DERIVADO ( MOTOR ) METODOS PARA DETERMINAR EL CALIBRE DEL CONDUCTOR QUE ALIMENTA A UN MOTOR a) Por capacidad de corriente (Ampacidad). 1.- Se calcula la corriente en Amperes, a partir de la Ley de Watt, o bien se toma de la placa de datos del propio motor, y este valor se le denomina Corriente Nominal (In). 2.- Se le agrega a la corriente nominal (In), por lo menos, el 125% de dicho valor de acuerdo a normas. Tabla código nacional de electricidad. I = 1.25 (In) 3.- Se aplica el factor de agrupamiento, el cual se toma de acuerdo tabla código nacional de electricidad. 4.- A la nueva corriente, se le aplica el factor de temperatura el cual, se toma de la tabla código nacional de electricidad. 5.- Cuando ya se han aplicado estos factores, a la corriente resultante, se le llama Corriente Corregida (Ic). Ya que tenemos esta corriente, se consulta a la tabla código nacional de electricidad y se selecciona el calibre del conductor adecuado que deberá de instalarse.
Por Caída de Tensión: 6.- Si la distancia L del circuito del motor, es considerable ( 60 Mts. ó mas para circuitos de fuerza ), se calcula el conductor, por Caída de Tensión, seleccionándose el que salga mayor.
EJEMPLO: Calcular el conductor de un Motor para un elevador de 15 HP ( 12,860 Watts )
Motor para un elevador. El motor eléctrico de conformidad con la norma, este debe estar controlado y protegido desde el tablero de distribución con un circuito independiente. En este caso tenemos el circuito que alimenta un motor de 15 HP; 3 fases a 220 Volts, factor de potencia = 0.9, una eficiencia de 0.9 y una longitud de 15 m. En una zona cuya temperatura es de 32°C.
SOLUCION POR CAPACIDAD: 1.- Aplicando la ley de watt, calculamos la Corriente Nominal ( In ) Fórmula:
Donde :
w In = -----------------------Ef x √3 x F.P. x M
Sustituyendo Valores: 11,190 11,190 In = ------------------------------- = ------------------ = 36.30 Amps. 220 x 1.73 x 0.9 x 0.9 308.28
In = 36.30 Amps.
In = Corriente Nominal HP= 746 w C.P. = Caballos de Potencia Ef = Voltaje entre fases F.P. = Factor de potencia M = Eficiencia del Motor.
2.- Se le agrega el 125 % De acuerdo al CNE. Calculamos; I = 1.25 x In I = 1.25 x 36.30 I = 52.13 Amp.45.38 Amp.
3.- De acuerdo al CNE Calculamos: Para 4 conductores en un solo tubo, la capacidad se afecta al 80 % de lo indicado. Consultando la tabla NORMA para conductores del tipo THW. Para conducir esta corriente se selecciona un conductor calibre No. 6 AWG, de sección S = 13.300 mm 2 que tiene una ampacidad de 65 Amp. , el ira alojado en tubo conduit de 13 mm.
CALCULO POR CAIDA DE VOLTAJE Debido a que la distancia del circuito es menor de 60 metros, (L=15 mts), no se calcula. Seleccionamos el conductor por capacidad: Cable THW – 6 AWG de sección S = 13.300mm 2 que tiene una ampacidad de 65 Amp., Que ira alojado en tubo conduit de 19 mm. Una vez seleccionado el calibre del conductor, se hace el cálculo por caída de tensión, cumpliendo con lo establecido por el CNE . Para verificar que con el conductor seleccionado no se tendrán problemas de regulación de Tensión. Para el calibre No. 6 AWG S = 13.300 mm 2 2LI % e =---------En S DONDE : % e = Porcentaje de caída de tensión L = Longitud del conductor en metros. ( m ) S = Sección del conductor (mm²). En = Tensión o voltaje entre fases y neutro expresado en Volts. 2 x 15 x 41.71 % e =-----------------------220 x 13.300 % e = 0.42
e = 0.42 % (No rebasa el valor máximo permitido del 3 %) Se comprueba que con el conductor seleccionado no se tendrá problemas por caída de tensión, de esta manera se cumple con lo establecido por la CNE. Determinación de la protección contra sobre corriente, de acuerdo al CNE, capacidad o ajuste del dispositivo para un solo motor. En el caso de fusibles sin retardo de tiempo o de interruptores automáticos del tipo de tiempo inverso, su capacidad o ajuste no debe ser mayor que el 400 % de la corriente a plena carga del motor.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA SOBRE CARGA( ELEMENTO TERMICO ) MOTOR DE 15 H.P. I et = In x 1.15 ( CNE seccion 160-306 pag. 333)(rele termico) DONDE : I et = Corriente del elemento térmico In = Corriente Nominal et = 41.71 x 1.15 et = 48 A.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO ( INTERRUPTOR INDIVIDUAL )(DISYUNTOR TERMICO ) Motor 15 HP
In = 41.71 A.
Int. = In + 2In= 3 In Int. = 41.71 x 3 = 125.13 A.
No debe exceder del 300% a 400% de valor nominal de la corriente un interruptor termomagnético de 150A.
EJEMPLO # 2 Un motor de 7.5 H.P., 220 V, 3F, 0.9 de eficiencia y 0.9 F.P. se va a instalar a 10 mts. de distancia del tablero de distribución en una zona cuya temperatura es de 32° C y el tubo de alimentación lleva en total 4 conductores iguales.
LEY DE WATT. 1.- Fórmula:
6,577 6,577 In = --------------------------------- = -------------- = 21.33 Amps. 220 x 1.73 x 0.9 x 0.9 308.28 In = 21.33 Amps.
2.- Se le agrega el 125 %; de la NORMA I = 1.25 In I = 1.25 x 21.33 I = 26.66 Amps. Por lo tanto: I corregida = Ic = 26.66 Amps. 27 Amps. Entrando a las tablas 310-16 de la NOM para conductores del tipo THW Cable – TW 10 – AWG, S = 5.260 mm ² Cálculo Por Caída de Voltaje Debido a que la distancia L = 10 mts. es menor de 60 mts. no se realiza el cálculo por caída de voltaje.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA SOBRE CARGA ( ELEMENTO TERMICO ) Motor : 7.5 H.P.
In = 21.33 Amps.
I et = In x 1.15 por norma DONDE : I et = Corriente del elemento térmico In = Corriente Nominal et = 21.33 x 1.15 et = 24.52 A.
CALCULO DE LA PROTECCION CONTRA CORTO CIRCUITO ( INTERRUPTOR INDIVIDUAL ) Motor 7.5 HP Int. = In + 2In= 3 In Int. = 21.33 x 3 = 63.99 A.
In = 21.33 A.
Se selecciona un interruptor de navajas de 3P X 70 A. Con fusibles de 70 A. ó interruptor termo magnético de 70 A.
PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL ALIMENTADOR DEL SISTEMA DE FUERZA ( MOTORES ) Se le llama alimentador al conjunto de conductores y demás elementos de un circuito, en una instalación de utilización que se encuentra entre el medio principal de desconexión de la instalación y los dispositivos de protección contra sobres corrientes de los circuitos derivados. A continuación se efectúa el cálculo de los calibres, los conductores del alimentador principal a 4 hilos cumpliendo con los artículos 430-24, 430-26, de la NOM.
Artículo 430 – 24 Calibre de los Conductores “
Los conductores de los circuitos alimentadores deben tener una
capacidad de corriente no menor que la correspondiente a la carga por servir “. Independientemente de lo anterior, el calibre de los conductores alimentadores no debe ser menor que la correspondiente al No. 10 AWG.
Artículo 430-26 Calculo de la Demanda Máxima La demanda máxima en un circuito alimentador puede determinarse sumando las cargas de los circuitos derivados que estarán abastecidos por el, afectados por los factores de dema nda ”.
PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR EL CALIBRE DEL ALIMENTADOR DE LOS MOTORES a) Por Capacidad de Corriente ( Ampacidad ). 1) Se le calcula la corriente en Amperes de cada uno de los motores, a partir de la Ley de Watt, o bien se toma de la placa de datos de cada motor, y a este valor se le denomina Corriente Nominal (In). 2) Se suman las corrientes nominales (In) de todos los motores y a este valor, se le denomina Corriente Nominal del Circuito. 3) A la corriente nominal del circuito se le agrega por lo menos, el 125 % de la
corriente nominal de motor mayor del grupo ( Artículo 430-24 de la NOM. )
I = 1.25 ( In motor mayor) + ∑In (otros motores)
4) Se le aplica el factor de agrupamiento, el cual se toma de acuerdo al articulo 310-15 (8a) de la NOM. DATOS PRINCIPALES : Voltaje = 220 Volts Carga : Motor de 15 H.P. ( ELEVADOR ) = 12,860 Watts Motor de 15 H.P. ( ELEVADOR ) = 12,860 Watts Motor de 7.5 H.P. ( A. ACOND. ) = 6,577 Watts Motor de 7.5 H.P. ( A. ACOND. ) = 6,577 Watts Motor de 5 H.P. ( QUIROFANO ) = 4,490 Watts Motor de 5 H.P. ( SIST. DE BOMBEO ) = 4,490 Watts Motor de 3 H.P. ( SIST. DE HIDRON. ) = 2,726 Watts Motor de 2.5 H.P. ( S. EXTRAC. ) = 2,290 watts
Carga Total = 60.5 H.P. = 52,870 WATTS. M = 0.9 F.P. = 0.9 El factor de demanda se considera unitario para que así se compense con el factor de reserva. W = 52,870 x 1 W = 52,870 Watts Para el cálculo de la corriente del circuito alimentador se hará con la fórmula para un sistema trifásico a 3 hilos, tenemos: W 52,870 I = -------------------------- = -------------------------1.73 X Vf x f.p. x M 1.73 x 220 x 0.9 x 0.9 I = 171.49 Amps.
Tomando en cuenta el articulo de la NORMA. , Calculamos:
I = 1.25 (in motor) + ∑In motores Corriente Nominal del motor mayor = 41.71 Suma de la corriente nominal de los motores menores = 129.75 Por lo tanto: I = 1.25 ( 41.71 ) + ( 129.75 ) I = 181.88 Amps.
