Tierra firme: aumento de la corriente máxima de los conductores en paralelo

04-06-2012 | Multímetros digitales

Por Jack Smith

Pinza amperimétrica Fluke 381
Cuando se trabaja con niveles altos de corriente eléctrica, los electricistas cualificados deben utilizar instrumentos de medición eléctrica de alta calidad como la pinza amperimétrica Fluke 381.

En febrero, tuve el privilegio de moderar una retransmisión por Internet para la revista Consulting-Specifying Engineer. El título fue "Update on the 2011 National Electrical Code”. Los oradores de la retransmisión fueron Kenneth Lovorn, ingeniero profesional, presidente e ingeniero jefe de Lovorn Engineering Associates, LLC en Pittsburgh, y Tom Divine, ingeniero profesional, ingeniero sénior y director de proyectos de Smith Seckman Reid, Inc. en Houston.

Durante la retransmisión, Lovorn y Divine se concentraron el algunos de los cambios importantes en la versión más reciente del NEC, la edición de 2011. Los temas específicos que abordaron fueron:

  • Marcado de campo de corriente de fallo disponible
  • Restricciones para los conductores neutros compartidos
  • Ubicaciones de receptáculos GFCI de conexión a tierra de sistemas derivados independientes
  • Corriente máxima de los conductores en paralelo
  • Unidades de distribución de corriente en centros de datos
  • Protección ante fallos de conexión a tierra.

En la columna que escribí hace dos meses, hablé sobre uno de los nuevos requisitos del National Electrical Code (NEC), que afecta al etiquetado disponible de corriente de fallo. Las limitaciones de extensión de esta columna me impidieron abordar todos los temas que Lovorn y Divine trataron con pericia durante la retransmisión. Así que este mes me concentraré en la explicación de Divine de los cambios de la edición 2011 del NEC, que afectan a la corriente máxima de los conductores en paralelo.

Divine dijo que la Sección 310.4 en la versión 2008 del NEC es ahora la 310.10 en el NEC de 2011. El NEC de 2008 dice que "se admitirán tamaños de conductor de 1/0 AWG y superiores para el funcionamiento en paralelo". El NEC de 2011 dice casi lo mismo. La diferencia radica en que en la versión de 2011 "solo pueden utilizarse tamaños de 1/0 AWG y superiores en paralelo".

Divine explicó que las autoridades competentes podían permitir el uso de conductores más pequeños para el funcionamiento en paralelo según lo estipulado en el NEC de 2008. Sin embargo, según lo estipulado en el NEC de 2011, las autoridades competentes no pueden permitir su uso a menos que modifiquen el código.

En la práctica, este no es un cambio importante. "En mi experiencia", dijo Divine, "las autoridades competentes siempre han aplicado una prohibición a los conductores en paralelo menores que 1/0 AWG, como si esta estuviera explícitamente estipulada en el código". No lo estaba, pero si yo pretendiera utilizar conductores AWG 1 en paralelo, por ejemplo, las autoridades competentes lo impedirían".

Una autoridad competente es la organización, la oficina o el individuo responsable de la aprobación de los equipos, materiales, la instalación o los procedimientos. Normalmente, la autoridad competente es el inspector eléctrico local con autoridad estatutaria según la norma de una ciudad, un condado o un estado.

Durante la retransmisión, Divine también habló de algunas reglas para los conductores en paralelo que no han cambiado del NEC de 2008 al de 2011. Los conductores en paralelo tienen que ser idénticos para garantizar que las impedancias de los conductores individuales sean razonablemente iguales. Como la impedancia de los conductores es tan baja, leves cambios en la composición, la geometría o la terminación pueden causar un gran cambio desproporcionado en la impedancia total del conductor.

"Cada conductor individual en un conjunto en paralelo lleva una corriente inversamente proporcional a su impedancia individual", dijo Divine. "Cuando se utiliza un alimentador con una corriente cercana a su corriente máxima total, una pequeña variación en la impedancia entre los conductores en paralelo puede generar demasiado flujo de corriente en los conductores de baja impedancia, provocando que se sobrecarguen y se sobrecalienten".

Divine explicó que los conductores en paralelo deben ser de longitud, material, sección transversal y aislamiento idénticos. También las terminaciones deben terminarse con el mismo método, y deben estar ubicadas en el mismo conducto o en el mismo conjunto de cables.

"El código dice específicamente que se aplica la regla de similitud solo a cada tramo de cables de manera individual", dijo Divine. "Por ejemplo, es aceptable que el conductor de fase A sea de aluminio y que los de fase B y C sean de cobre. Solo es necesario que todos los conductores de fase A sean de aluminio, y que todos los conductores de fase B y C sean de cobre. Se trata de una situación inusual, y normalmente no exigiría un diseño nuevo".

Razones para los conductores en paralelo

La principal razón para utilizar conductores en paralelo es brindar una corriente máxima superior a la que puede ofrecer un solo conductor. "En un diseño de edificio normal, los conductores más grandes suelen ser de 500 kcmil o 600 kcmil", dijo Divine. Y muchos contratistas eléctricos de hecho no estarían de acuerdo con los 600 kcmil. Si es necesaria una corriente máxima de más de 400 A, el uso de los conductores en paralelo es la única solución razonable. En la práctica, el límite inferior para la puesta en paralelo de los conductores de 1/0 AWG no tiene un gran impacto en el diseño eléctrico de las instalaciones".

Otra razón para el uso de conductores en paralelo es mantener niveles bajos de caída de tensión, especialmente para el arranque de motores u otras cargas de bajo factor de potencia. Si se usan conductores individuales con cargas de bajo factor de potencia, la resistencia de CA (o reactancia inductiva) domina la caída de tensión. La inductancia por sí sola no cambia demasiado con el tamaño de los conductores. "La situación es distinta con la resistencia de CA, que cambia significativamente con el tamaño de los conductores", dijo Divine. "La inductancia cambia muy poco con el área transversal del conductor. Sin embargo, la resistencia de CA es inversamente proporcional al área transversal del conductor".

En otras palabras, aumentar el tamaño no ayuda mucho a mitigar la caída de tensión que causa la inductancia. Por otro lado, normalmente habrá caída de tensión a causa de la reactancia inductiva de un conductor cuando el factor de tensión sea bajo. "Esto me resulta particularmente útil cuando trabajo con bombas contra incendios, que pueden estar ubicadas a una distancia considerable del servicio eléctrico", dijo Divine. "La Sección 695.7 (del NEC) limita la caída de tensión bajo condiciones de arranque en bombas contra incendios a solo el 15 %".

Situaciones en las que se pueden usar conductores en paralelo más pequeños

Hay unas pocas excepciones en las que se permite el uso de conductores en paralelo inferiores a 1/0 AWG. Primero, pueden utilizarse conductores AWG 2 y 1 en instalaciones existentes bajo supervisión de un ingeniero. "Esta excepción puede ser importante para el manejo de corriente de armónicos en neutros", dijo Divine.

Para la potencia de control, el circuito debe funcionar a 360 Hz o más, a fin de utilizar conductores en paralelo menores, según Divine.

"Existe una excepción para los circuitos de elevadores en la Sección 620.12(A)(1) que permite la utilización de conductores menores a 1/0 AWG en cables para elevadores y cables de iluminación para elevadores, a fin de gestionar la caída de tensión en los cables largos necesarios para elevadores con trayectos significativos", dijo Divine.

Como dijo Divine, la razón principal para utilizar los conductores en paralelo es brindar una corriente máxima superior a la que puede ofrecer un solo conductor. Cuando se trabaja con niveles altos de corriente eléctrica, los electricistas calificados deben utilizar instrumentos de medición eléctrica de alta calidad como las pinzas amperimétricas Fluke 365, Fluke 376 y Fluke 381 .

Hasta la próxima, manténgase en "tierra firme".