U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA SOFTWARE: CÁLCULO DE CAÍDA DE TENSIÓN EN CONDUCTORES ELÉCTRICOS EN BAJA TENSIÓN Manual de Uso del Software Elaborado por: Mtro. Jesús Antonio Camarillo Montero Mtro. Roberto Cruz Capitaine Dra. Martha Edith Morales Martínez Dra. Rosario Aldana Franco U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA Contenido Introducción. .................................................................................................................... 2 1. Procedimiento de instalación del software. ............................................................ 2 1.1 Requerimientos. .................................................................................................... 3 1.2 Instalación del software......................................................................................... 3 1. Uso del software CCTCBT........................................................................................ 4 2. Menú de ayuda. ....................................................................................................... 11 Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 1 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA Introducción. El software “Cálculo de Caída de Tensión en Conductores Eléctricos en Baja Tensión” fue elaborado como un complemento para la Unidad 4 (Circuitos alimentadores y circuitos derivados) del programa de estudios de la experiencia educativa Instalaciones de Baja Tensión. El cálculo de caída de tensión para conductores que operan con corriente alterna en baja tensión requiere del conocimiento de tablas de propiedades eléctricas de los conductores comerciales, conocimiento de la normatividad y la aplicación del procedimiento para su correcta selección. Dichas operaciones para su selección puede tornarse iterativa, lo que provoca en ocasiones que el alumno se equivoque en alguna operación y el resultado sea erróneo. La mala selección de un conductor mediante el concepto de caída de tensión puede traer consecuencias graves en los aparatos o dispositivos eléctricos que se encuentren conectados al mismo circuito, por lo que es fundamental realizar correctamente el cálculo y selección. Este software tiene por objetivo el reforzar los conocimientos teóricos aprendidos durante la cátedra en el aula, donde el alumno tiene la oportunidad de realizar diversos ejercicios prácticos y corroborar sus resultados con los que el software arroja. 1. Procedimiento de instalación del software. Los requerimientos de hardware y software para la correcta instalación del software son mínimos, al tratarse de un programa que consume poca memoria RAM y no requiere de gráficos especiales. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 2 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA 1.1 Requerimientos. a) Para la ejecución del programa, se requiere de una computadora que soporte el sistema operativo Windows 7, Windows 8 o Windows 10 y contenga la librería .NetFramework 4.01. Esta librería se incluye junto con el software de cálculo de caída de tensión por si el usuario no cuenta con él. También se puede descargar de la página oficial de Microsoft2. b) El software es portable, es decir, que se ejecuta en la PC sin la necesidad de su instalación, lo que lo da la posibilidad de llevarse en cualquier otro dispositivo externo como una memoria USB, CD, SD, entre otros. Otra ventaja que ofrece un software portable es que no consume memoria del disco duro de la PC, pues no se instala de forma permanente en ella. 1.2 Instalación del software. a) Inicialmente, se debe descargar la carpeta comprimida en zip con el nombre “CCTCBT” del sitio oficial de la FIME - Xalapa: http://www.uv.mx/fime b) Dentro de dicha carpeta, se encuentra una subcarpeta denominada “1. Software CCTCBT” (para ejecutar), como se muestra en la figura 1. c) Dentro de esta carpeta se encuentran tres archivos: el primero se denomina CCTCBT_ejecutable, el cual es el software portable de cálculo de caída de tensión. El segundo se llama únicamente CCTCBT, el cual contiene el 1 El Microsoft .NET Framework, es un componente de software que puede ser o es incluido en los sistemas operativos Microsoft Windows. Provee soluciones pre-codificadas para requerimientos comunes de los programas y gestiona la ejecución de programas escritos específicamente para este Framework. Microsoft desea que todas las aplicaciones creadas para la plataforma Windows, sean basadas en el .NET Framework. Su objetivo es crear un marco de desarrollo de software sencillo, reduciendo las vulnerabilidades y aumentando la seguridad de los programas desarrollados. 2 https://msdn.microsoft.com/es-es/library/vstudio/52f3sw5c(v=vs.100).aspx Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 3 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA menú de ayuda para el usuario. Finalmente, el tercer archivo es la librería NET Framework, la cual se deberá de instalar para el correcto funcionamiento del software sólo cuando el usuario no cuenta con ella. La figura 2 muestra la subcarpeta con los tres programas que contiene. Figura 2. Subcarpeta llamada “1. Software CCTCBT (para ejecutar)” 1. Uso del software CCTCBT Dentro de la subcarpeta 1, se encuentra el programa ejecutable CCTCBT. Para iniciar, basta con darle doble clic al ícono, como se muestra en la figura 3. Figura 3. Ejecución del software. El programa tardará unos segundos en iniciar. La ventana principal del programa se muestra en la figura 4. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 4 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA Figura 4. Ventana principal del software. La ventana principal se divide en cuatro secciones. a) Sección 1. Suministro. La sección denominada “suministro” es el espacio dentro de la ventana principal para introducir los datos nominales de la fuente de suministro de potencia eléctrica. Ésta sección a su vez se divide en dos parámetros: número de hilos y voltaje. El número de hilos se refiere al tipo de alimentación que recibirá la carga eléctrica en cuestión, pudiendo ser una instalación monofásica, bifásica a dos hilos o trifásica a tres o cuatro hilos. Figura 5. Elección del número de hilos de acuerdo a tipo de alimentación eléctrica. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 5 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA El voltaje de suministro también puede ser de tres distintas maneras, dándole al usuario un rango de posibilidades de acuerdo a los rangos de voltaje más utilizados. El voltaje de 127 V es común principalmente en el sector residencial, mientras que los voltajes restantes de 220 y 460 V son ampliamente utilizados en el sector comercial/industrial. Figura 6. Elección del voltaje de suministro. b) Sección 2. Conductor. En esta sección de la ventana principal, el usuario tiene realizar una selección e introducir información en tres parámetros distintos: Longitud (en metros), % de caída y Calibre conductor. En el primer parámetro “longitud”, el usuario puede introducir información acerca de la distancia existente entre el suministro y la carga. La distancia debe introducirse en metros. Figura 7. Introducción de la distancia del alimentador. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 6 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA El siguiente parámetro es la elección del porcentaje de caída de tensión. Aquí se tienen dos opciones: 2% y 3%, de acuerdo a lo que marca la normatividad mexicana en la NOM-001-SEDE-2012 (en el menú de ayuda se explica en qué casos se utiliza 2% y 3% respectivamente). Figura 8. Elección del % de caída de tensión permisible. Finalmente, la tercera opción denominada “calibre conductor” arroja la posibilidad de escoger entre 19 conductores existentes actualmente en el mercado. Una vez elegido el conductor, se pasa a la tercera sección del programa para concluir con la introducción de información. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 7 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA Figura 9. Selección del calibre conductor. c) Sección 3. Carga. La sección de “carga” representa la última información que el usuario debe ingresar para que el programa arroje el resultado. En este caso, es necesario introducir un valor numérico de corriente eléctrica en Amperes, el cual puede ser entero o fraccionario. El cálculo de la corriente de carga también se en el menú de ayuda dentro del programa. Figura 10. Sección para la corriente de carga Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 8 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA d) Sección 4. Resultados. Una vez que se han introducido todos los parámetros que el programa solicita, a continuación se debe dar un clic en el botón “calcular”, mostrado en la figura 11. El programa arroja tres resultados: el valor de la caída de tensión en Volts, el número de conductores por fase necesarios y la longitud total necesaria para el alimentador (figura 11). Figura 11. Botón para el cálculo de caída de tensión. Figura 12. Apartado de resultados. Como se muestra en la figura 12, el resultado consta de tres partes. La caída de tensión representa el valor numérico del voltaje que se va a perder en ese tramo de conductor, el cual depende de la cantidad de corriente que se va a consumir, el calibre del conductor y la distancia. A mayor distancia y mayor corriente, mayor será la caída de tensión; si el conductor es de un calibre mayor, menor será la caída de tensión debido a la disminución de la resistencia. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 9 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA El valor de caída de tensión que arroja como resultado el programa deberá ser menor o igual al 2% o 3% según sea el caso, del voltaje nominal por conductor. En el caso del segundo resultado, el programa realiza un algoritmo de manera que ofrece un resultado óptimo para cualquier conductor que se seleccione. Si es un conductor de muy bajo calibre, el programa divide la corriente total en varios conductores por fase, de manera que el resultado siempre será óptimo. Lo que el usuario tiene que revisar es el costo total de acuerdo a la cantidad de cable requerido. Entre mayor cantidad de conductor, el costo se puede elevar, aunque se trate de un calibre bajo. Sin embargo, al programa se le puso un límite máximo de conductores por fase para dar como óptimo un calibre. El número máximo de conductores por fase que el programa permite evaluar es de cuatro, esto debido a que muchos interruptores únicamente tienen el espacio para albergar hasta cuatro conductores por fase. Si se supera esto, estará mal diseñado el alimentador. Cuando se elige un conductor que por su calibre, da como resultado la necesidad de utilizar más de cuatro conductores por fase, el programa arrojará una ventana donde se indica que el conductor seleccionado no es apto, debido a que utiliza más de cuatro conductores por cada fase. En este caso, se deberán ingresar nuevamente los datos de entrada que pide el programa y seleccionar un conductor de mayor calibre. Figura 13. Ventana de diálogo de error en la selección de conductor. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 10 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA Por ejemplo, en la figura 13 se introdujeron los datos de una carga que consume 300 A, a un voltaje entre líneas de 220 V a través de una longitud de 200 metros, con una caída de tensión permisible del 2%. Se seleccionó como una primera opción el conductor de calibre 14. El resultado que muestra el software es que debido a la distancia y la cantidad de corriente a transmitir, el conductor calibre 14 necesita más de cuatro conductores por fase, haciendo inviable su utilización. Figura 14. Selección de un conductor de mayor calibre. En la figura 14 se muestran los mismos parámetros de entrada que los introducidos en la figura 13, donde en este caso, se seleccionó un conductor de mayor calibre, el 500 MCM. La cantidad de corriente de carga debe ser transportada en cuatro conductores por fase de calibre 500 MCM, haciendo un total de 3200 metros de cable. El usuario puede probar con cada conductor, para que el resultado sea el más óptimo no sólo en ampacidad y caída de tensión, sino en el costo. 2. Menú de ayuda. Como un apoyo al usuario, se incluyó en el programa un menú de ayuda, que muestra las ecuaciones que se utilizaron para el algoritmo del software, así como un ejercicio resuelto paso a paso de forma manual para entender el proceso del Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 11 U N I V E R S I D A D V E R A C R U Z A N A FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA REGIÓN XALAPA programa. Para desplegar el menú, inicialmente se da clic en el ícono marcado en la esquina superior derecha del programa, tal y como se muestra en la siguiente figura. Figura 15. Menú de ayuda. Una vez que se da clic en ese ícono, se despliega en una nueva ventana el índice de la opción de ayuda. Figura 16. Opciones del menú ayuda. Las opciones que despliega son las fórmulas utilizadas, una tabla de propiedades de los conductores, un ejemplo de aplicación y por último los autores que intervinieron en el diseño y elaboración del software. Cálculo de Caída de Tensión en Conductores de Baja Tensión Página 12
