Reducción de potencia de Conductores de Corriente para Condiciones de Uso

Por: Jerry Durham | 05 de agosto de 2020

Si le pregunta a un electricista experimentado cuántos conductores AWG No. 12 caben en un sistema de conductos EMT de 3/4″, puede obtener una respuesta como as «¡una más!»Si bien esto es divertido (y típicamente cierto), hay precauciones que se deben tomar de acuerdo con el NEC cada vez que los conductores se agrupan en una pista de rodadura, cable o incluso en una zanja en la tierra.

Se deben tomar precauciones similares cuando se instalan conductores a temperaturas superiores a 86 ° F. Ambas condiciones contribuyen a la acumulación de calor y al mal rendimiento del conductor.

Veremos lo que dice NEC 2020 sobre estas condiciones de uso revisando:

Cargas continuas y no continuas – Sección 210.19(A)(1)

Sección 210.19 (A) (1) instruye a los electricistas a dimensionar los conductores al 100% de la capacidad de carga para todas las cargas no continuas, más el 125% de la capacidad de carga para todas las cargas continuas en el circuito. Sin embargo, si el electricista también debe aplicar factores de ajuste a esos conductores de la Tabla 310.15(C)(1) para más de tres conductores portadores de corriente en un conducto, y/o factores de corrección de la Tabla 310.15(B)(1) para temperaturas superiores a 86 grados Fahrenheit, entonces el NEC nos exige que comparemos los resultados de los dos requisitos y utilicemos el más grande de los dos. En otras palabras, si el aumento de los conductores en un 125% produce el conductor más grande, debe usar ese conductor. Pero si la aplicación de factores de ajuste y corrección para temperaturas ambiente excesivas y conductores agrupados produce el conductor más grande, debe usar ese conductor.

¿Cuál es el aumento del 125%?

Aumentar el tamaño del conductor en un 125% para una carga continua sirve como disipador de calor adicional para el circuito. El conductor más grande proporciona más área de superficie para que el calor se desplace en el circuito y más área de superficie para que el calor se transfiera al aire ambiente circundante. El conductor más grande aleja el calor de los terminales donde está conectado el conductor. Pero cuando los terminales de todos los componentes están clasificados para funcionar al 100% de su clasificación marcada, no es necesario aumentar el tamaño del conductor al 125% para que sirva como disipador de calor.

Ampacidad de los conductores-Tabla 310.16

La tabla 310.16 del NEC de 2020 proporciona ampacidades de conductores para el cableado que usamos todos los días cuando las condiciones de uso no nos obligan a desviarnos de esos números. Esas «condiciones de uso» generalmente incluyen temperaturas ambiente superiores a 86 ° F, o más de tres conductores portadores de corriente instalados juntos en una pista de rodadura, cable o enterrados en la tierra. O ambas cosas.

La mesa 310.16 se divide en dos mesas más pequeñas con conductores de cobre (Cu) dirigidos en el lado izquierdo de la Mesa y conductores de aluminio (Al) y aluminio revestido de cobre dirigidos en el lado derecho de la Mesa. Los conductores de cobre pueden transportar más corriente que los conductores de aluminio del mismo tamaño.

En la tabla se proporcionan tres columnas de clasificación de temperatura: 60 ° C, 75 ° C y 90°C. La mayoría de los conductores caen en una de estas tres columnas de temperatura.

El calor se genera dentro de un conductor a medida que la corriente eléctrica fluye a través del conductor. Cuanto mayor sea el flujo de corriente, más calor se generará en el conductor. El aislamiento que rodea al conductor, por lo general de tipo termoestable o termoplástico, debe tener una calificación lo suficientemente alta como para soportar ese calor. La tabla 310.16 limita la ampacidad de los conductores en función de su grado de aislamiento. Por ejemplo, un conductor de 90°C No.6 puede transportar más corriente que un conductor de 60 ° C No. 6 conductores, no porque el cable en sí sea diferente, sino porque el aislamiento del conductor de 90°C está construido para soportar más calor sin descomponerse. Cuando el calor generado dentro del conductor excede la capacidad de aislamiento del conductor, el aislamiento que rodea el cable puede decolorarse, volverse frágil y eventualmente caerse.

Si alguna vez ha visto un conductor blanco con conexión a tierra que tiene un tinte marrón en su aislamiento, estaba viendo un conductor que se estaba utilizando con una ampacidad superior a su calificación.

Entendemos que el calor se genera a medida que la corriente fluye a través del conductor, y lo importante que es para el aislamiento de un conductor ser capaz de soportar de forma segura ese calor sin descomponerse. Pero existe otro tipo de calor que es igualmente importante para la longevidad del conductor: la temperatura ambiente. La temperatura ambiente es la temperatura del aire que rodea a los conductores eléctricos después de la instalación. Cuando es demasiado alto, son malas noticias para el conductor.

Temperaturas ambiente que no sean 86 ° F-Tabla 310.15(B) (1)

Si la temperatura que rodea a un conductor es superior a 86°F, el calor que se genera dentro del conductor durante el uso normal no puede disiparse eficazmente a través del aislamiento. Si el calor no puede escapar efectivamente del conductor, entonces debemos disminuir la cantidad de flujo de corriente en el conductor para reducir el calor que se genera en el conductor.

Esta reducción en el flujo de corriente permitido en un conductor debido a temperaturas ambiente superiores a 86°F se denomina «corrección de la temperatura ambiente», y requiere que los factores de corrección de la Tabla 310.15(B)(1) se utilicen junto con los valores de la Tabla 310.16.

Los factores de corrección de la Tabla 310.15 (B) (1) son porcentajes, y se aplican a los valores de ampacidad normales proporcionados en la Tabla 310.16 para reducir su valor. Por ejemplo, un conductor de cobre THWN No. 6 de la Tabla 310.16 tiene un valor de 65 amperios. Pero según la Tabla 310.15 (B) (1), cuando ese mismo conductor se instala a una temperatura ambiente que oscila entre 105°F y 113°F, solo vale el 82% de su valor, o 53,3 amperios. (65 x .82 = 53.3)

No solo el electricista debe preocuparse por que las temperaturas ambiente se degraden y causen un bajo rendimiento en un conductor, sino que también debe tener cuidado de instalar demasiados conductores portadores de corriente juntos en una pista de rodadura, cable o enterrados en la tierra. La instalación de más de tres conductores portadores de corriente juntos en una sola pista de rodadura, cable o zanja cubierta tiene el mismo efecto destructivo en el aislamiento de un conductor que la instalación de conductores a una temperatura ambiente elevada.

Más de Tres Conductores Portadores de corriente en una Pista de Rodadura, Cable o Tierra-Tabla 310.15(C)(1)

La Tabla 310.15(C)(1) requiere que los conductores se reduzcan cada vez que se instalen más de tres conductores portadores de corriente juntos en una pista de rodadura, cable o zanja cubierta en la tierra. Por ejemplo, el cuadro 310.15(C) (1) requiere un número de THWN.4 conductores de cobre, normalmente valorados a 85 amperios de acuerdo con la Tabla 310.16, que se reducirán al 80% de su valor cuando haya 4-6 conductores portadores de corriente agrupados. El mismo conductor debe reducirse al 70% de su valor normal cuando hay 7-9 conductores portadores de corriente agrupados, y así sucesivamente. La ampacidad de los conductores continúa disminuyendo en el Cuadro 310.15 (C) (1) a medida que aumenta el número de conductores agrupados.

Cuando se instalan más de tres conductores portadores de corriente juntos en una sola pista de rodadura, cable o zanja cubierta, la ampacidad de cada conductor debe reducirse de acuerdo con el factor de ajuste aplicable de la Tabla 310.15(C)(1). La reducción del flujo de corriente en cada conductor reduce el calor generado en cada conductor. En conjunto, esto reduce la temperatura de funcionamiento general del cableado en el sistema de conductos y evita que el aislamiento del conductor falle prematuramente.

El aislamiento de un conductor se degrada con el tiempo, incluso con un uso normal. Pero cuando el conductor está sometido a temperaturas más allá de la clasificación del conductor, ese fallo se produce mucho antes. Un conductor utilizado en condiciones normales y de acuerdo con las instrucciones del fabricante puede proporcionar décadas de servicio confiable.

¿Qué es un Conductor que transporta corriente?

Recuerde, la Tabla 310.15 (C) (1) se aplica solo a conductores portadores de corriente y NO todos los conductores son conductores portadores de corriente.

La sección 310.15(F) establece que un conductor de conexión a tierra o de unión (normalmente desnudo o de color verde) un conductor de corriente. Sin embargo, la Sección 310.15(E) establece que el conductor blanco conectado a tierra (neutro) ES un conductor portador de corriente si transporta toda la corriente (amperios) en el circuito, como un circuito de dos hilos de 120 voltios que sirve como accesorio de iluminación. Pero cuando el conductor blanco conectado a tierra sirve como conductor neutro, donde solo transporta la carga desequilibrada entre conductores de dos fases que sirven a la misma carga, no es un conductor portador de corriente. El electricista debe estudiar la Sección 310.15 (E) para familiarizarse con las reglas para un conductor neutro instalado en un conducto.

¿Cómo Limitamos la Corriente?

Repetidamente, hemos dicho que se requiere reducir la ampacidad de un conductor si el conductor está expuesto a temperaturas ambiente excesivas o demasiados conductores portadores de corriente instalados juntos en una pista de rodadura o similar. Pero, ¿cómo reducimos esa ampacidad? ¿Cómo limitamos el flujo de corriente? ¿Obtenemos una promesa del cliente que indica que no aplicará más amplificadores al circuito de los que hemos aconsejado desde que el conductor se ha reducido? Por supuesto que no. Cuando decimos que estamos limitando los amperios o el flujo de corriente en un circuito o conductores, simplemente queremos decir que estamos reduciendo la clasificación del dispositivo de sobrecorriente.

Si un conductor normalmente vale 50 amperios, pero las temperaturas ambiente requieren que el conductor se reduzca al 80%, simplemente debemos reducir el dispositivo de sobrecorriente para que se dispare con la nueva clasificación de ampacidad del conductor.

Recuerde, reducir la ampacidad de un conductor no siempre dará como resultado un valor que se alinee con un fusible estándar o un tamaño de disyuntor de la Tabla 240.6(A). Afortunadamente, a los electricistas se les permite pasar al siguiente dispositivo de sobrecorriente de tamaño estándar en la Tabla siempre que la clasificación de un conductor no se alinee con los valores estándar de la Tabla. Esto está permitido hasta 800 amperios inclusive.