En este articulo revisaremos como se calcula la ampacidad de los cables multiconductores y monoconductores en bandejas portacables.
Se calculara el amperaje de los cables en baja y media tensión sobre bandejas portacables, además de como influye la configuración del cableado en disposición triangular o en una sola capa.
Se realizaran ejemplos e imágenes que ayudan a comprender con mayor facilidad los cálculos y conceptos detrás de cada definición bajo la normatividad NEC/NFP70 y NTC2050.
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Calculo de ampacidad para cables de un solo conductor en bandeja portacables
La ampacidad de cualquier cable de un solo conductor o conductores individuales trenzados se determina de la siguiente manera:
Calculo de ampacidad o corriente para cables de 600 kcmil y mayores en bandejas portacables. Articulo 392.80(A)(2)(a)
Cuando se instale cableado de acuerdo con 392.22 (B), la ampacidad de cualquier cable de un solo conductor de 600 kcmil o más grande en una bandeja portacables descubierta no es más del…«]75 por ciento de la ampacidad dada para el tamaño y el aislamiento de conductores en las Tablas 310.15 (B) (17) y 310.15 (B) (19).
Tenga en cuenta que esto significa el 75 por ciento de la ampacidad del conductor al aire libre. Y si más de 6 pies (1.8 m) de la bandeja se cubre continuamente con una cubierta sólida sin ventilación, las ampacidades para conductores de 600 kcmil y más grandes no deben exceder el 70 por ciento del valor de ampacidad en las mismas tablas.
La sección 392.22 (B) establece que los conductores individuales o conjuntos de conductores deben estar distribuidos uniformemente a través de la bandeja de cables. Esta declaración deja la disposición exacta de los cables en la bandeja de cables al diseñador.
A continuación se muestran dos ejemplos de instalaciones que cumplen con la intención de la sección 392.22 (B). La instalación del cable que se muestra en la Figura 1, es técnicamente superior a la que se muestra en la Figura 2.
La instalación de los cables en la bandeja portacables como se muestra en la Figura 1 es muy deseable ya que los cables están en una disposición en la que están espaciados equiláteramente.
Esto dará como resultado reactancias iguales para los conductores de fase del circuito. Si cada uno de los conductores de fase tiene la misma resistencia y reactancia, las corrientes y los voltajes de fase en el equipo de uso final se equilibrarán asumiendo que todas las cargas son cargas trifásicas equilibradas.
Los motores que se alimentan con voltajes trifásicos desequilibrados experimentan un calentamiento adicional debido al desequilibrio de voltaje. Un pequeño porcentaje de desequilibrio de voltaje puede ser muy perjudicial para la duración de la vida útil del motor.
Ejemplo 1 de calculo de ampacidad para conductores mayores a 600kcmil en bandejas portacables
Se tienen cuatro conductores de cobre de 700 Kcmil THHN instalados en una bandeja portacables descubierta y se configuran a una sola capa, ¿Cuál es la ampacidad permitida para estos conductores?
Solución:
Paso # 1: de la tabla 310.15 (B) (17), encuentre la ampacidad permitida para estos conductores individuales
Amperaje permisible para 700 Kcmil THHN = 855 A
Paso # 2: Aplicar el articulo anterior 392.80 (A) (2) (a), reduciendo la ampacidad en un 75%, por lo tanto el amperaje permisible disminuido para el cable 700 Kcmil THHN es igual a: 855 A x 75% = 641 A.
Ejemplo 2 de calculo de ampacidad para conductores mayores a 600kcmil en bandejas portacables
Igual que en el ejemplo anterior No 1, pero la bandeja portacables está cubierta, ¿cuál es la ampacidad permitida para estos conductores?
Solución:
Paso # 1: De la tabla 310.15 (B) (17), encuentre la ampacidad permitida para estos conductores. Amperaje permisible Para 700 Kcmil THHN = 855 A.
Paso # 2: Aplicar lo informado en 392.80 (A) (2) (a) y reducir la ampacidad en un 70%, para 700 Kcmil THHN, se tendría: 855 A x 70% = 598.5 A = 599 A
Calculo de ampacidad o corriente para cables entre 1/0 AWG y 500kcmil en bandejas portacables. Articulo 392.80(A)(2)(b)
Para cualquier cable de un solo conductor en este rango, instalado de acuerdo con 392.22 (B) en una bandeja descubierta, su ampacidad no debe ser mayor del 65 por ciento del valor de ampacidad que se muestra en las Tablas 310.15 (B) (17) y 310.15 (B) (19).
Y si cualquiera de estos cables en este rango se usa en una bandeja que está cubierta continuamente por más de…6 pies (1.8 m) con una cubierta sólida sin ventilación, las ampacidades no deben exceder el 60 por ciento de los valores de ampacidad en las mismas tablas.
Calculo de ampacidad o corriente para cables de 1/0 AWG o mayores a una sola capa en bandejas portacables con distanciamiento «d». Articulo 392.80(A)(2)(c)
Cuando los cables de un solo conductor No. 1/0 y más grandes se instalan en una sola capa en una bandeja portacables descubierta con una separación mantenida de no menos de un diámetro de cable entre conductores individuales, las ampacidades de dichos conductores son iguales a la ampacidades al aire libre que se muestran en las tablas… 310.15 (B) (17) y 310.15 (B) (19), como se muestra en la siguiente figura 3:
Sin embargo, si la bandeja tiene un fondo sólido, este procedimiento no está permitido porque los cables se sobrecalentarán y el cálculo debe realizarse utilizando el método de Neher-McGrath de 310.15 (C).
Ejemplo de calculo de ampacidad para conductores a una sola capa iguales o mayores a 1/0 en bandejas portacables
Se tiene la instalación en la Figura 4, donde se cuenta con un alimentador de 4No 500kcmil THHN Cobre por fase. ¿cuál es la ampacidad permitida para estos conductores?
Solución:
Paso # 1: De la tabla 310.15 (B) (17), la ampacidad operativa máxima permitidas para el conductor de 500 kcmil THHN es: 620Amperios x 4 = 2.480 Amperios.
Paso # 2: De la tabla 5 de la NEC/NFPA70/NTC2050 se saca el diámetro del cable que es igual a: 0,949 pulg.
Paso # 3: Ancho total de los cables: 12 x 0,949 pulgadas = 11,388 pulgadas
El espacio entre cables debe ser igual a un diámetro de cable: 11 x 0,949 pulgadas = 10,439 pulgadas. El ancho total de la bandeja de cables requerida es de 11,388 pulgadas + 10,439 pulgadas = 21,827 pulgadas. Se puede utilizar una bandeja portacables comercial de 30 pulgadas de ancho, tener presente que lo mínimo es 22pulgadas, por lo tanto la bandeja puede ser menor a 30pulg. pero no menor a 22pulg.
Paso # 4: Aplicar lo informado en 392.80 (A) (2) (c) sin reducir la ampacidad pero manteniendo un espaciamiento entre conductores de 0,949. las ampacidades operativas máximas permitidas (Tabla 310-17) para los conductores de 500 kcmil: es de 620 amperios por conductor (sin el uso de un factor de corrección de temperatura ambiente máxima de operación de la tabla 310,15 (B)(2) (A) o 310,15 (B)(2) (B) ), 2.480 Amperios en total.
Esta disposición de cables dará como resultado algún desequilibrio en las corrientes y tensiones de fase debido al hecho de que los cables no están espaciados equilátero.
Las distancias desde las líneas centrales del conductor de la Fase A a la Fase B y de la Fase B a la Fase C son iguales, pero la distancia entre las líneas centrales del conductor de la Fase C al conductor de la Fase A es mayor.
Las reactancias para las tres fases no serán iguales, lo que dará como resultado que las corrientes y los voltajes de fase en el equipo de uso final estén desequilibrados. Si los circuitos tienen una longitud en la que es posible transponer los conductores de fase, las reactancias de los conductores de fase se pueden igualar.
Dos transposiciones permitirían que cada conductor de fase ocupe cada una de las tres posiciones del conductor durante 1/3 de la longitud del tramo para distancias muy largas.
Calculo de ampacidad o corriente para cables en disposición triangular o romboidal en bandejas portacables. Articulo 392.80(A)(2)(d).
Si los conductores individuales están dispuestos en una configuración triangular o romboidal, con un espacio libre mantenido no menor de…
2,15 veces el diámetro del conductor entre haces, las ampacidades de 1/0 AWG y los conductores mayores se pueden calcular, usando 310.15 (B). En efecto, esto permite el uso de la tabla de ampacidad del cable, Tabla 310.15 (B) (20).
Ejemplo de calculo de ampacidad para conductores en disposición triangular en bandejas portacables
Se tiene la instalación en la Figura 6, donde se cuenta con un alimentador de 4No 500kcmil THHN Cobre por fase. ¿cuál es la ampacidad permitida para estos conductores?
Ancho total de los cables: 8 x 0.949 pulgadas = 7,592 pulgadas
El espacio entre cables debe ser igual a 2,15 veces el diámetro de un cable: 3 x 2,15 x 0.949 pulgadas = 6,12 pulgadas. El ancho total de la bandeja de cables requerida es de 7,592 pulgadas + 6,12 pulgadas = 13,7 pulgadas.
Se debe utilizar una bandeja portacables comercial de 15 pulgadas de ancho.
Para la instalación de la Figura 6 , las ampacidades operativas máximas permitidas según la Tabla 310.15 (B) (20) para los conductores de 500 kcmil es 496 amperios por conductor (sin el uso de un factor de corrección de temperatura ambiente operativa máxima). En total: 496 x 4 = 1984 Amperios.
Tabla resumen de cálculos de amperaje de cables de un solo conductor en bandeja portacables
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Ampacidad de cables con una clasificación de 2000 voltios o menos en la bandeja de cables (cables de un solo conductor) |
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| tamaño del cable | Cubierta de la bandeja de cables sólida sin ventilación (para más de 1,8 m (6 pies)) | tablas de ampacidad aplicables | multiplicar los valores de la tabla de amperaje por | condiciones especiales |
| 600 K cmil y mayores | no se permite tapa (**) | 310.15 (b) (17) y 310.15 (B) (19) | 0,75 | |
| 600 K cmil y mayores | sí | 310.15 (b) (17) y 310.15 (B) (19) | 0,7 | |
| 1/0 AWG hasta 500 Kcmil | no se permite tapa (**) | 310.15 (b) (17) y 310.15 (B) (19) | 0,65 | |
| 1/0 AWG hasta 500 Kcmil | sí | 310.15 (b) (17) y 310.15 (B) (19) | 0,6 | |
| 1/0 AWG y más grande en una sola capa | no se permite tapa(**) | 310.15 (b) (17) y 310.15 (B) (19) | 1 | espaciado mantenido de un diámetro de cable |
| Conductores individuales en configuración triangular 1/0 AWG y más grandes | no se permite tapa(**) | 310.15 (B) (20) (consulte la sección 310.15 (B) del NEC) | 1 | Espaciado de 2,15 x Diámetro exterior de un conductor entre cables (***) |
| (*) Deben utilizarse los factores de corrección de ampacidad ambiental. | ||||
| (**) En una posición específica, donde se determina que los cables de la bandeja requieren protección mecánica, se puede instalar una tapa de bandeja de cables de seis pies o menos de largo. | ||||
| (***) Diámetro del conductor más grande contenido dentro de la configuración de conductores o cables adyacentes, se debe mantener el espaciado de 2,15 veces el diámetro de un conductor entre circuitos. |
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- Interpretación: 2,15 veces el diámetro de un conductor es la distancia de aire libre entre los haces de cables adyacentes.
Calculo de ampacidad para cables multiconductores en bandeja portacables.
Cuando se instalan conjuntos de cables de más de un conductor como lo requiere 392.22 (A), cada conductor en cualquiera de los cables tendrá una ampacidad como se indica en la Tabla 310.15 (B) (16) o 310.15 (B) (18).
Estas son las tablas estándar de ampacidades para cables con no más de tres conductores portadores de corriente dentro del cable (excluyendo los conductores neutros que llevan corriente solo durante el desequilibrio de carga en las fases).
La ampacidad de cualquier conductor en un cable se basa en el tamaño del conductor y el tipo de aislamiento en el conductor, como se muestra en esas tablas.
Para cables no instalados en una bandeja portacables, si un cable contiene más de tres conductores portadores de corriente, se debe reducir la capacidad nominal de los conductores de acuerdo con…310.15 (B) (3) (a). Pero la última oración de 392.80 (A) (1) (a) exime rotundamente a los cables en una bandeja de estas sanciones, a menos que el cable en sí incluyan más de tres conductores portadores de corriente, e incluso entonces las sanciones solo se aplican en función del contenido del cable en sí y no sobre la base de la ocupación total del cable en la bandeja.
La Sección 392.11 (A) (1) (b) reduce la determinación anterior de ampacidad de los conductores en el caso de cualquier bandeja de cables con más de 6 pies (1,83 m) de cubiertas continuas, sólidas y sin ventilación. En tales casos, los conductores del cable tienen una ampacidad de no más del 95 por ciento de las ampacidades dadas en las Tablas 310.15 (B) (16) y 310.15 (B) (18).
La sección 392.80 (A) (1) (c) se aplica a una sola capa de cables multiconductores con espaciado mantenido (un ancho de cable) entre cables, instalados en una bandeja descubierta. En tal caso, la ampacidad se puede calcular con base en el método de Neher-McGrath en 310.15 (C).
Una nota informativa apunta a una tabla en el Anexo B [Tabla B.310.15 (B) (2) (3)] que tiene ampacidades (para uso bajo supervisión de ingeniería) calculadas bajo lo que efectivamente es una condición de aire libre.
Ejemplo de calculo de amperaje para cables multiconductores en bandejas portacables
Se tienen cinco cables multiconductores de 4 conductores, 1/0 AWG, THHN y se apilan juntos en una bandeja portacables con dos cables multiconductores de 4 conductores, 350 Kcmil, THHN instalados como una sola capa. ¿Cuál es la ampacidad de estos cables multiconductores teniendo en cuenta que todos los conductores de los cables son conductores portadores de corriente?
Solución:
Paso # 1: De la tabla 310.15 (B) (16), encontrar la ampacidad permisible para estos cables multiconductores
Ampacidad permisible para 350 Kcmil THHN = 350 A y ampacidad para 1/0 AWG THHN = 170 A
Paso # 2: Aplicación de ajuste Factores de la tabla 310.15 (B) (3) (a) para más de tres conductores portadores de corriente en una canalización o cable dado que los factores de ajuste se limitarán al número de conductores portadores de corriente en el cable y no al número de conductores en la bandeja de cables.
Numero de conductores portadores de corriente en el cable = 4, por lo tanto, los factores de ajuste de la tabla 310.15 (B) (3) (a) = 80% ampacidad permitida reducida para 350 Kcmil THHN = 350 A x 80% = 280 A y ampacidad permitida reducida para 1/0 AWG THHN = 170 A x 80% = 135 A
Calculo de ampacidad para Combinaciones de cables multiconductores y monoconductores en bandeja portacables.
Cuando se mezclan ambos tipos, las ampacidades de los cables individuales y las ampacidades de los cables multiconductores se calculan de forma independiente mediante los procedimientos aplicables anteriores.
Sin embargo, esto solo se aplica si (1) el llenado de multiconductores según 392.22 (A) se expresa como un porcentaje del llenado total permitido en la bandeja de cables, (2) el llenado…de un solo conductor según 392.22 (B) se expresa como un porcentaje del total permitido de llenado en la bandeja de cables, y (3) el total en conjunto no supera el 100 por ciento.
Además, los cables multiconductores deben instalarse de acuerdo con 392.22 (A) y los cables de un solo conductor deben instalarse de acuerdo con 392.22 (B) y 392.20 (C) y (D) agrupándose las fases adecuadamente y cruzando conductores de acuerdo a la distancia de ser necesario según lo informado anteriormente (A + B + C + N) + (A + B + C + N), etc.
Calculo de ampacidad para cables de media tensión en bandeja portacables.
Esta sección cubre las ampacidades de los cables MV y MC que operan por encima de 2000 V o mas en bandejas de cables, tanto de un solo conductor como de varios conductores. 392.80 (B) (1) (b) reconoce…la disipación de calor mejorada proporcionada por el espaciado de los cables y permite el uso de las tablas de ampacidad de aire libre en la carga de cables multiconductores.
El espaciado de “un diámetro de cable” también se reconoce para conductores simples en 392.80 (B) (2) (b), con una disposición separada en (c) para configuraciones triangulares y cuadradas.