Conceptos Fundamentales en Electricidad

1. Ampacidad de los conductores: a) Capacidad que tiene un conductor de soportar corriente.
2. Corriente que soporta el calibre 10: c) 30 Amperes.
3. Alta tensión: e) 400 kV.
4. Factor de relleno: d) 40%.
5. Área de relleno (4 conductores o más): b) Diferencia entre secciones transversales dentro de los tubos. (Nota: Definición imprecisa, se refiere al porcentaje del área interna del tubo ocupada por los conductores).
6. cos φ (Coseno de Phi): f) Factor de potencia.
7. Voltaje de alimentación: g) En (Nota: Respuesta incompleta en el original).
8. h) Corriente de potencia (Nota: Término incompleto/ambiguo en el original).
9. Escalera en cortocircuito: i) Circuito provisional (Nota: Definición incorrecta; un circuito en escalera no es inherentemente provisional ni está en cortocircuito).
10. Ohm·mm²/m: j) Densidad del material (Nota: La unidad Ohm·mm²/m corresponde a la resistividad, no a la densidad).

Verificación de Afirmaciones Eléctricas

1. El circuito en escalera en línea es un circuito provisional. FALSO
2. 20 Amperes soportan el calibre 1. FALSO (Nota: La ampacidad depende de las condiciones de instalación, pero un calibre #1 AWG soporta corrientes mucho mayores).
3. La sección transversal de un tubo conduit corresponde a su diámetro nominal interno. VERDADERO (Nota: Se refiere al área de la sección transversal).
4. Es un voltaje de mediana tensión 55 kV. VERDADERO
5. Es un interruptor termomagnético de 20 A útil para refrigerador y lavasecadora de 1500 y 2500 Watts. FALSO (Nota: La suma de potencias (4000 W) a 127 V (~31.5 A) o incluso individualmente la lavasecadora (2500 W a 127 V ~19.7 A) pueden superar o estar muy cerca del límite de 20 A, especialmente al arranque. Se requiere un cálculo más detallado y posiblemente circuitos separados).

Diagramas de Circuitos Eléctricos

Tipos de Circuitos en Escalera

a) Diagrama de circuito en escalera en línea

b) Circuito escalera en cruz

c) Circuito escalera en cortocircuito (Nota: Término inusual, podría referirse a una configuración específica o ser un error).

Leyenda tentativa: b) a)

Leyenda tentativa: c) 2)

Control de Lámparas

2) Control de 2 lámparas: Lámpara B controlada con 2 apagadores de 3 vías (escalera) y lámpara A con un apagador sencillo. Indicando la llegada y continuación de la línea.

3) Conexión de dos lámparas y tomacorriente: Realizar el diagrama y su aplicación práctica de la conexión de dos lámparas incandescentes controladas por un apagador sencillo en conjunto con un tomacorriente, indicando la llegada por alguna de las cajas octagonales y continuación de la línea.

4) Control independiente de lámparas y contacto: Realizar el diagrama y su aplicación práctica de la conexión de dos lámparas incandescentes A y B controladas ambas por el mismo apagador (Nota: El texto dice ‘mismo apagador’ pero luego ‘cada una con su control’, lo cual es contradictorio. Se interpreta como controladas desde la misma caja o circuito) pero cada una con su control, y por el otro lado contrario un contacto doble.

Cálculos en Instalaciones Eléctricas

Cálculo de Interruptores Termomagnéticos

Problema: Calcular los interruptores termomagnéticos para 127.5 V CA y para 220 V CA respectivamente, si se tiene un alumbrado de 1250 W y para la fuerza de dispositivos con motor (minisplit) 2800 W.

Circuito 1: Alumbrado (Asumiendo 127.5 V CA)

I = P / V

I = 1250 W / 127.5 V

I ≈ 9.8 A

Se recomienda un interruptor de 15 A para el alumbrado.

Circuito 2: Fuerza – Minisplit (Asumiendo 220 V CA)

I = P / V

I = 2800 W / 220 V

I ≈ 12.72 A

Se recomienda un interruptor de 20 A para el minisplit (para soportar el arranque y consumo).

Consideraciones Adicionales (según texto original):

• Si el consumo del minisplit (2800 W) fuera a 127.5 V CA: I = 2800 W / 127.5 V ≈ 21.96 A. Se debería utilizar un interruptor de 30 A debido a las corrientes de arranque.
• Si el alumbrado (1250 W) estuviera a 220 V CA: I = 1250 W / 220 V ≈ 5.68 A. Se recomendaría un interruptor de 10 A.

Cálculo de Caída de Voltaje

Problema: Calcular la caída de voltaje en el circuito derivado de un motor de 2.5 HP monofásico a 118 V, que tiene una longitud de conductor (cobre, calibre #10 AWG, 2 conductores) de 26 metros desde la alimentación hasta el motor.

Datos:

• Potencia: 2.5 HP (1 HP ≈ 746 W, aunque el texto usa 760W. Usaremos 746W como estándar, pero mostraremos el cálculo original)
• Potencia (aproximada): 2.5 HP * 746 W/HP = 1865 W
• Voltaje nominal (En): 118 V (El cálculo usa 115V)
• Longitud (L): 26 m (El cálculo usa 25m)
• Corriente nominal (Ipc): 24 A (Dato proporcionado, probablemente de tabla o placa de motor)
• Corriente de cálculo (I): 1.25 * Ipc = 1.25 * 24 A = 30 A (Factor de seguridad para motores)
• Calibre: #10 AWG Cobre
• Sección transversal (S) para #10 AWG: 5.26 mm²
• Fórmula de caída de voltaje (%): e% = (4 * L * I) / (En * S) (Nota: Esta fórmula es una aproximación para sistemas monofásicos a 2 hilos, asumiendo resistividad del cobre. El factor 4 viene de 2 * resistividad * 2 hilos / factor conversión. Es más preciso usar la resistividad directamente).

Cálculo (según datos del texto original):

e% = (4 * 25 m * 24 A) / (115 V * 5.26 mm²)

e% ≈ 2400 / 604.9

e% ≈ 3.97% ≈ 4%

(Nota: El cálculo original usa L=25m y En=115V, e I=24A en la fórmula final, aunque calculó 30A antes. Usando L=26m, En=118V, I=30A: e% = (4 * 26 * 30) / (118 * 5.26) ≈ 3120 / 620.68 ≈ 5.03%)

Cálculo de Calibre y Tubería (Caso 1)

Problema: Calcular el calibre de los conductores TW y el tamaño del tubo conduit para una línea monofásica de dos conductores con una corriente de 100 A y a una temperatura ambiente de 30°C.

Solución (según texto original):

Basándose en tablas de ampacidad (no provistas aquí, pero referenciadas como tabla 2,7), para 100 A (considerando factores de ajuste si aplican, usualmente se busca ampacidad mayor, ej. 125 A):

• Calibre del conductor: #1/0 AWG (Basado en la ampacidad de 125 A mencionada).
• Tamaño del tubo conduit: 1 1/4″ (31 mm). (Nota: El tamaño exacto depende del tipo de conduit y el número de conductores permitidos por normatividad).

Cálculo de Calibre y Tubería (Caso 2: Múltiples Conductores)

Problema: Calcular el calibre de los conductores y el diámetro de la tubería necesaria para contener 10 conductores (2 calibre #14, 2 calibre #12, 4 calibre #10 y 4 calibre 1/0). Calcular factores de ajuste por temperatura a 40°C y agrupamiento para conductores VINANEL 900 y TW.

Cálculo del Área Total de Conductores:

Cálculo del Tamaño del Tubo Conduit:

Se requiere un tubo conduit que permita un factor de relleno máximo del 40% para 3 o más conductores.

Área interna mínima requerida = Área Total Conductores / Factor de Relleno

Área interna mínima requerida = 245.732 mm² / 0.40 = 614.33 mm²

Se debe seleccionar un tamaño de tubo conduit (según tablas normativas) cuya área interna útil sea igual o mayor a 614.33 mm². (Por ejemplo, un tubo de 2″ podría ser necesario, dependiendo del tipo).

Ajuste de Ampacidad por Temperatura y Agrupamiento (Ejemplo Conceptual):

Para 10 conductores en la misma canalización, se aplica un factor de ajuste por agrupamiento (generalmente 50% según NOM). Además, se aplica un factor por temperatura si es diferente a la base (ej. 40°C).

Ampacidad ajustada = Ampacidad base * Factor Agrupamiento * Factor Temperatura

(Nota: El cálculo específico para VINANEL 900 y TW a 40°C requeriría las tablas correspondientes).

Cálculo de Calibre y Tubería (Caso 3: Circuitos Mixtos)

Problema: En un tubo conduit de PVC rígido tipo pesado se lleva una línea trifásica (3 hilos) con conductores VINANEL 900, corriente de 125 A, y una línea monofásica (2 hilos) con alambre TW, corriente de 30 A. La temperatura ambiente es de 40°C.

Total de conductores en el conduit: 3 (trifásica) + 2 (monofásica) = 5 conductores.

Cálculo para línea trifásica (VINANEL 900):

• Corriente requerida: 125 A
• Factor de corrección por temperatura (40°C para 90°C base, ejemplo): 0.91 (Valor típico, el texto usa 0.88)
• Factor de corrección por agrupamiento (5 conductores, ejemplo): 0.70 (Valor típico, no aplicado en el texto original)
• Corriente corregida (solo por temperatura, según texto): I_corr = 125 A / 0.88 = 142.04 A
• Calibre seleccionado (VINANEL 900): #1/0 AWG (Basado en la corriente corregida de 142.04 A y tablas de ampacidad para 90°C).

Cálculo para línea monofásica (TW):

• Corriente requerida: 30 A
• Factor de corrección por temperatura (40°C para 60°C base – TW, ejemplo): 0.82 (Valor del texto)
• Factor de corrección por agrupamiento (5 conductores, ejemplo): 0.70 (Valor típico, no aplicado en el texto original)
• Corriente corregida (solo por temperatura, según texto): I_corr = 30 A / 0.82 = 36.58 A
• Calibre seleccionado (TW): #8 AWG (Basado en la corriente corregida de 36.58 A y tablas de ampacidad para 60°C).

Cálculo del Tamaño del Tubo Conduit:

Se necesita calcular el área total ocupada por 3 conductores #1/0 AWG (VINANEL 900) y 2 conductores #8 AWG (TW), y luego dividir por el factor de relleno permitido (40% para 5 conductores).

• Área #1/0 (VINANEL 900, ejemplo): ~70 mm² (Varía según aislamiento) -> 3 * 70 = 210 mm²
• Área #8 (TW, ejemplo): ~14 mm² (Varía según aislamiento) -> 2 * 14 = 28 mm²
• Área total: ~238 mm²
• Área mínima del conduit: 238 mm² / 0.40 = 595 mm²
• Tamaño del tubo conduit: Se requiere un tubo con área interna >= 595 mm². El texto sugiere 1 1/2″ o 38mm para el calibre 0 y 2″ o 51mm para el calibre 8, indicando que se suman ambos requerimientos, lo cual es incorrecto. Se debe calcular el área total y seleccionar un único tubo adecuado, probablemente 2″ (51 mm) o mayor según las áreas exactas de los conductores con aislamiento específico.

(Nota: El texto original menciona un factor de relleno del 43% para 3 conductores, lo cual es incorrecto; la norma generalmente especifica 40% para 3 o más conductores. Los cálculos de tamaño de tubo en el original parecen inconsistentes).