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- Tutorial Nº 231 -

Conceptos y Formulaciones
Generales de Electricidad

Índice de contenidos:

1- Fórmulas Eléctricas

1.1- Cálculo de la Intensidad, I

1.2- Cálculo de la caída de tensión (conocida P)

1.3- Cálculo de la caída de tensión (conocida I)

1.4- Cálculo de la sección de cable (conocida P)

1.5- Cálculo de la sección de cable (conocida I)

1.6- Cálculo de la pérdida de potencia, Δp

1.7- Resistencia (R) y conductividad (K) del conductor

2- Designación de cables y conductores

2.1- Según normas CENELEC, UNE-21031

2.2- Ejemplos de designación

3- Cuadro de Caídas de Tensión Reglamentarias

4- Grado de Protección (IP) de las carcasas de materiales eléctricos

5- Esquema de Enlace de Instalación Eléctrica

 

ANEXO:

- Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión 2002

Conceptos Generales de Electricidad


 


DESARROLLO DEL CONTENIDO


1- Fórmulas Eléctricas

1.1- Cálculo de la Intensidad, I

• Sistema Eléctrico Monofásico:

I  =  

P

——————

V · cos φ


 

• Sistema Eléctrico Trifásico:

I  =  

P

——————

√3 · V · cos φ


siendo,

I,   intensidad de corriente (amperios, A)

P,   potencia (watios, W)

V,   tensión (voltios, V)

cos φ,   el factor de potencia.

 

1.2- Cálculo de la caída de tensión (conocida P)

• Sistema Eléctrico Monofásico:

ΔU  =  

2 · P · L

——————

K · S · V


 

• Sistema Eléctrico Trifásico:

ΔU  =  

P · L

——————

K · S · V


siendo,

ΔU,   caída de tensión (voltios, V)

P,   potencia (watios, W)

L,   longitud del cable (metro, m)

K,   conductividad del cable (56 Cu ; 35 Al)

S,   sección del cable (mm2)

V,   tensión (voltios, V)

 

1.3- Cálculo de la caída de tensión (conocida I)

• Sistema Eléctrico Monofásico:

ΔU  =  

2 · L · I· cos φ

——————

K · S


 

• Sistema Eléctrico Trifásico:

ΔU  =  

√3 · L · I · cos φ

——————

K · S


siendo,

ΔU,   caída de tensión (voltios, V)

L,   longitud del cable (metro, m)

I,   intensidad de corriente (amperios, A)

cos φ,   el factor de potencia

K,   conductividad del cable (56 Cu ; 35 Al)

S,   sección del cable (mm2).

 

1.4- Cálculo de la sección de cable (conocida P)

• Sistema Eléctrico Monofásico:

S  =  

2 · P · L

——————

K · ΔU · V


 

• Sistema Eléctrico Trifásico:

S  =  

P · L

——————

K · ΔU · V


siendo,

S,   sección del cable (mm2)

P,   potencia (watios, W)

L,   longitud del cable (metro, m)

K,   conductividad del cable (56 Cu ; 35 Al)

ΔU,   caída de tensión (voltios, V)

V,   tensión (voltios, V)

 

1.5- Cálculo de la sección de cable (conocida I)

• Sistema Eléctrico Monofásico:

S  =  

2 · L · I · cos φ

——————

K · ΔU


 

• Sistema Eléctrico Trifásico:

S  =  

√3 · L · I · cos φ

——————

K · ΔU


siendo,

S,   sección del cable (mm2)

L,   longitud del cable (metro, m)

I,   intensidad de corriente (amperios, A)

cos φ,   el factor de potencia.

K,   conductividad del cable (56 Cu ; 35 Al)

ΔU,   caída de tensión (voltios, V)

 

1.6- Cálculo de la pérdida de potencia, Δp

• Sistema Eléctrico Monofásico:

Δp  =  

200 · P · L

————————

K · S · V2 · cos2 φ


 

• Sistema Eléctrico Trifásico:

Δp  =  

100 · P · L

————————

K · S · V2 · cos2 φ


siendo,

Δp,   pérdida de potencia (watios, W)

P,   potencia (watios, W)

L,   longitud del cable (metro, m)

K,   conductividad del cable (56 Cu ; 35 Al)

S,   sección del cable (mm2)

V,   tensión (voltios, V)

cos φ,   el factor de potencia.

 

1.7- Resistencia (R) y conductividad (K) del conductor

• Resistencia (R):

R  =   ρ ·

L

——

S


 

• Conductividad (K):

K  =  

1

——

ρ


siendo,

R,   resistencia del conductor (ohmios, Ω)

ρ,   resistividad del conductor (0,0175 Ω·mm2/m   para el Cobre   -   0,0282 Ω·mm2/m   para el Aluminio)

K,   conductividad del cable (56 Cu ; 35 Al)

L,   longitud del cable (metro, m)

S,   sección del cable (mm2).

2- Designación de cables y conductores

2.1- Según normas CENELEC, UNE-21031

Según dictan las normas CENELEC HD-21 y las normas UNE-21031, los cables y conductores eléctricos se designan mediante un formato de siglas, constituido por letras y números, que contienen la siguiente información:

• Letra inicial:

La denominación comienza por una letra para indicar lo siguiente:

H: para indicar que el cable es conforme con las normas armonizadas europeas.

A: para indicar que es un cable de tipo nacional reconocido.

 

• Tensión:

A continuación se incluye una numeración para indicar la tensión del cable:

03: Tensión nominal de cable 300 V.

05: Tensión nominal de cable 300/500 V.

07: Tensión nominal de cable 450/750 V.

 

• Material de aislamiento y cubierta:

B: EPR (Etileno propileno).

N: PCP (Policloropreno).

V: PVC (Policloruro de vinilo).

X: XLPE (Polietileno reticulado).

 

• Forma del cable:

H: Letra colocada al final de la designación, para indicar que se trata de cables planos cuyos conductores pueden separarse.

H2: Letra colocada al final de la designación, para indicar que se trata de cables planos cuyos conductores no pueden separarse.

 

• Conductor:

La sigla que indica el tipo de conductor se incluye separada por un guión del resto de la designación del cable. Pueden ser las siguientes:

U: conductor rígido, unipolar.

R: conductor rígido de varios alambre cableados.

K: conductor flexible, Clase 5, para instalación fija.

F: conductor flexible, Clase 5, para instalación móvil.

H: conductor flexible, Clase 6, para instalación móvil.

 

2.2- Ejemplos de designación

A continuación se indican algunos ejemplos de designación de cables eléctricos según la CENELEC HD-21 y las normas UNE-21031:

H07V-U: Cable aislado con PVC para tensión nominal de hasta 450/750 V. Conductor de un solo alambre, rígido unipolar. Secciones de 1 a 6 mm2.

H07V-R: Cable aislado con PVC para tensión nominal de hasta 450/750 V. Conductor rígido de varios alambres. Secciones de 6 a 400 mm2.

3- Cuadro de Caídas de Tensión Reglamentarias

Cuadro de Caídas de Tensiones Reglamentarias
(según el Reglamento Electrotécnico para Baja tensión 2002, REBT-2002)

Instalaciones de
Enlace(1)

Línea General de Alimentación(2)

- Para líneas generales de alimentación destinadas a contadores totalmente centralizados: 0,5% (según ITC-BT-14, del REBT-2002).

- Para líneas generales de alimentación destinadas a centralizaciones parciales de contadores: 1% (según ITC-BT-14, del REBT-2002).

Derivaciones Individuales(3)

- Para el caso de contadores concentrados en más de un lugar: 0,5% (según ITC-BT-15, del REBT-2002).

- Para el caso de contadores totalmente concentrados: 1% (según ITC-BT-15, del REBT-2002).

- Para el caso de derivaciones individuales en suministros para un único usuario donde no existe línea general de alimentación: 1,5% (según ITC-BT-15, del REBT-2002).

Instalaciones Interiores o Receptoras

Viviendas

- 3%, desde el origen de la instalación interior hasta cualquier punto de uso (según ITC-BT-19, del REBT-2002).

Resto de Instalaciones

- 3% para alumbrado (según ITC-BT-19, del REBT-2002).

- 5% para otros usos (según ITC-BT-19, del REBT-2002).


 

(1) Instalaciones de enlace: según el REBT-2002, se denominan instalaciones de enlace, aquellas que unen la caja general de protección o cajas generales de protección, incluidas éstas, con las instalaciones interiores o receptoras del usuario.

Comenzarán, por tanto, en el final de la acometida y terminarán en los dispositivos generales de mando y protección.

Estas instalaciones se situarán y discurrirán siempre por lugares de uso común y quedarán de propiedad del usuario, que se responsabilizará de su conservación y mantenimiento.

(2) Línea General de Alimentación: es aquella que enlaza la Caja General de Protección con la centralización de contadores.

De una misma línea general de alimentación pueden hacerse derivaciones para distintas centralizaciones de contadores.

(3) Derivaciones Individuales: la derivación individual es la parte de la instalación que, partiendo de la línea general de alimentación suministra energía eléctrica a una instalación de usuario.

La derivación individual se inicia en el embarrado general y comprende los fusibles de seguridad, el conjunto de medida y los dispositivos generales de mando y protección.

4- Grado de Protección (IP) de las carcasas de materiales eléctricos

En la siguiente figura se muestra la asignación de los diferentes códigos numéricos que indican los grados de protección (IP) de las carcasas de los materiales eléctricos hasta una tensión de aislamiento de 1.000 V (normas UTE C 20 010)

Grado de protección IP de carcasas de materiales eléctricos

Grado de Protección (IP) de las carcasas de materiales eléctricos

5- Esquema de Enlace de Instalación Eléctrica

Esquema de enlace de una instalación eléctrica

Esquema de Enlace de Instalación Eléctrica

 


ANEXOS


Conceptos Generales de Electricidad

Resistencia eléctrica:

Unidad Básica Sistema Internacional (S.I.):   Ohmio (Ω)

Definición: La resistencia eléctrica representa el grado de oposición que presenta cualquier conductor al paso de corriente eléctrica. La unidad de medida es el ohmio. Un ohmio es la resistencia eléctrica que existe entre dos puntos de un conductor, cuando al aplicarle una diferencia de potencial constante de 1 voltio origina una corriente de intensidad de 1 amperio.

- Resistencia en Serie:   RTOTAL = R1 + R2 + R3 + ... + Ri

- Resistencia en Paralelo:   1/RTOTAL = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Ri

 


 


Resistividad:

Definición: La resistividad (ρ) es el valor de resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica un conductor de 1 metro de longitud y 1 mm2 de sección.

R  =   ρ ·

L

——

S


siendo,

R,   resistencia del conductor (ohmios, Ω)

ρ,   resistividad del conductor

L,   longitud del cable (metro, m)

S,   sección del cable (mm2).

 


 


Conductividad eléctrica

Unidad Básica Sistema Internacional (S.I.):   Siemens por metro (S/m)

Definición: la conductividad eléctrica representa la capacidad o facilidad de un material para dejar pasar la corriente eléctrica y es inversa a la resistividad. Su unidad es el siemens por metro (S/m).

Valores de conductividad eléctrica:

• Metales:

- Plata: 63,0·106 S/m

- Cobre: 59,6·106 S/m

- Oro: 45,5·106 S/m

- Aluminio: 37,8·106 S/m

- Wolframio: 18,2·106 S/m

- Hierro: 15,3·106 S/m

• Semiconductores:

- Carbono: 2,80·104 S/m

- Germanio: 2,20·10-2 S/m

- Silicio: 1,60·10-5 S/m

• Aislantes:

- Vidrio: entre 10-10 y 10-14 S/m

- Lucita: < 10-13 S/m

- Mica: entre 10-11 y 10-15 S/m

- Teflón: < 10-13 S/m

- Parafina: 3,37·10-17 S/m

- Cuarzo: 1,33·10-18 S/m

• Líquidos:

- Agua de mar: 5 S/m

- Agua potable: entre 0,0005 y 0,05 S/m

- Agua desionizada: 5,5·10-6 S/m

 


 


Condensador:

Un condensador es un dispositivo pasivo formado por un par de superficies conductoras, llamadas también armadores, generalmente en forma de láminas o placas, y que están separados uno del otro una distancia relativamente pequeña.

La separación tan pequeña entre las dos placas de un condensador origina que ambos conductores están en situación de influencia total, es decir, que todas las líneas de campo eléctrico generado por uno de los conductores o placas van a parar al otro conductor.

El espacio de separación entre ambas placas se rellena con un material dieléctrico, o bien se puede disponer el vacío.

Por otro lado, las placas de un condensador, si se colocan dentro de un circuito eléctrico se someten a una diferencia de potencial, y por tanto adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra. Este hecho hace que un condensador se comporte como un elemento capaz de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, que será la misma energía que cede después durante el periodo de descarga.

 


 


Capacidad eléctrica

Unidad Básica Sistema Internacional (S.I.):   Faradio (F)

Definición: Un faradio es la capacidad de un condensador que al someter a sus armaduras a una diferencia de potencial eléctrico de 1 voltio (1 V) éstas se cargan con una cantidad de electricidad igual a un culombio (1 C).

Equivalencias:

Capacidad eléctrica

Condensadores en serie:

- Capacidad equivalente:   1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ... + 1/Ci

- Reactancia equivalente:   XC = XC1 + XC2 + XC3 + ... + XCi

- Tensión aplicada:   VAB = V1 + V2 + V3 + ... + Vi

Condensadores en paralelo:

- Capacidad equivalente:   C = C1 + C2 + C3 + ... + Ci

- Reactancia equivalente:   1/XC = 1/X1 + 1/X2 + 1/X3 + ... + 1/Xi

 


 


Intensidad de corriente eléctrica

Unidad Básica Sistema Internacional (S.I.):   amperio (A)

Definición: un amperio es la intensidad de una corriente constante entre dos conductores paralelos, rectilíneos, de longitud infinita, de sección circular despreciable y situados entre ellos a una distancia de 1 metro en el vacío, que produciría una fuerza igual a 2 x 10-7 newton por metro de longitud de conductor (N/m).

 


 


Potencia

Unidad Básica Sistema Internacional (S.I.):   watio (W)

Definición: un vatio es la potencia que genera una energía de un julio por segundo. En términos eléctricos, un vatio es la potencia producida por una diferencia de potencial de un voltio y una corriente eléctrica de un amperio.

W = J/s = V·A = (m2·kg)/s3

Potencia de corriente bifásica: es la suma de las potencias monofásicas de cada uno de los arrollamientos de fase.

PII = 2 · V · I · cos φ

Potencia de corriente trifásica: es el conjunto de tres corrientes alternas monofásicas de la misma amplitud y período, y desfasadas entre sí un ángulo de 120º.

PIII = √3 · VL · IL · cos φ

Equivalencias:

1 kp·m/s = 9,80665 W

1 kcal/h = 1,1630 W

1 erg/s = 1,0000·10-7 W

1 CV = 735,49875 W

1 PS = 7,3548·102 W

1 HP = 745,69987 W

1 BTU/s = 1054,118 W

1 BTU/h = 0,2928104 W

1 ft·lbf/s = 1,3558 W

1 frigoria/h = 1,1630 W

1 ton refrigeracion = 3,5169·103 W

1 therm/hr = 2,9308·104 W

 


 


Leyes de Kirchhoff

1ª Ley: en un nudo la suma de las intensidades que llegan es igual a la suma de las intensidades que se alejan.

Σ Ik = I1 + I2 + I3 + ...+ In = 0

2ª Ley: en un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada, o bien, que la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.

Σ Vk = V1 + V2 + V3 + ...+ Vn = 0

 


 


Distribución en estrella

Distribución en estrella

Distribución en estrella

VL = √3 · VF

IL = IF

N = 0 (Sistema equilibrado)

 


 


Distribución en triángulo

Distribución en triángulo

Distribución en triángulo

VL = VF

IL = √3 · IF

 


 


Carga Eléctrica:

Unidad Básica Sistema Internacional (S.I.):   culombio o coulomb (C)

Definición: representa la cantidad de carga eléctrica transportada en un segundo por una corriente de un amperio de intensidad de corriente eléctrica (1C = 1A·s).

También puede expresarse en términos de capacidad eléctrica (Faradio, F) y voltaje (V), según la relación: 1C = 1 F·V.

Equivalencias:

1 C = 0,0002777 A·h

1 A·h = 3600 C

 


 


 

 

 

>> FIN DEL TUTORIAL

 

 

 

 

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