CALCULO DE CORRIENTE ITERRUPTIVA DE ITM
Jose Valecillos
Muy buen día.
Agradezco información sobre la siguiente inquietud de tipo técnica. Cuando se trata de circuitos ramales, ¿cuál es el procedimiento o método para calcular la corriente interruptiva (Icc) de los ITM de proteccion de cada uno de esos circuitos ramales y, especialmente, si esos circuitos ramales alimentan cargas inductivas, es decir motores. De antemano, gracias por la(s) respuesta(s) a mi planteamiento. Saludos. Jose N. Valecillos.
Correo: ava.ing...@gmail.com
Washington Colon Castillo Jurado
--
--
www.listaelectrica.org
LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
"Somos la Lista de Consulta por Referencia de America Latina y Europa"
---
Has recibido este mensaje porque estás suscrito al grupo "LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"" de Grupos de Google.
Para cancelar la suscripción a este grupo y dejar de recibir sus mensajes, envía un correo electrónico a listaelectrica...@googlegroups.com.
Para ver este debate, visita https://groups.google.com/d/msgid/listaelectricaSM/2ef1a43d-aaac-4896-8298-7b7beebc4efdn%40googlegroups.com.
Euclides Eduardo Canqui Valdez
Gilberth Bolaños
ANALISIS DE CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO
Análisis básico
Por Ing Gilberth Bolaños F
En NEC/NFPA el objetivo es verificar que el dispositivo de protección (ITM: interruptor o fusible) tenga una capacidad de interrupción ≥ la corriente de cortocircuito disponible (Icc) en sus bornes. Abajo te dejo un procedimiento práctico para ramales, con énfasis en motores.
Procedimiento recomendado (ramales, incluidos motores)
1) Marco normativo (qué exige el NEC)
- Interrupting rating: el dispositivo debe tener IR ≥ Icc disponible donde se instala (110.9).
- Marcaje de Icc disponible en servicio: debe conocerse y marcarse en el equipo de servicio (110.24); úsalo como dato de partida.
- SCCR de tableros/equipos aguas abajo: el SCCR del equipo (p. ej., paneles 408, paneles de control 409, maquinaria 670) debe ser ≥ Icc disponible en sus bornes (408.6, 409.22(A), 670.5).
- Motores – protección frente a CC/FG: selección del dispositivo de CC/FG del circuito del motor según 430.52; pero la IR del dispositivo sigue rigiéndose por 110.9.
- Cálculo de impedancias de conductores: usar Cap. 9, Tabla 9 (R y X AC de conductores) y, si aplica, impedancias de canalizaciones.
2) Dato de fuente en el punto de alimentación
Puedes partir de uno de estos métodos (elige el más conservador si hay duda):
A. Dato del operador de red (preferible): Icc en el secundario del trafo/servicio (simétrico y X/R).
B. Cálculo con “bus infinito” (conservador):
(Ej.: trafo 500 kVA, 480 V, Z=5.75% → IFL ≈ 602 AI_{FL}\approx 602\;AIFL≈602A, Icc≈602/0.0575≈10.5 kAI_{cc}\approx 602/0.0575 \approx 10.5\;kAIcc≈602/0.0575 ≈ 10.5kA en bornes del trafo).
Nota X/R: la IR de los ITM se ensaya a un X/R de referencia. Si el X/R calculado es mayor, algunos fabricantes aplican factores de corrección. Para selección conservadora de IR, usa la corriente simétrica RMS y respeta guías del fabricante.
3) Propaga la Icc hasta el punto del ITM del ramal
Hay varios métodos, por ejemplo usando los KVA equivalentes, método punto a punto y otros.
Modelo de Thevenin: suma de impedancias en serie desde la barra fuente hasta el punto del dispositivo:
- Convierte
todo a ohmios por fase a la frecuencia (60 Hz):
- Trafo: ZT= jXTZ_T = jX_TZT = jXT (de %Z a ohmios a V y kVA dados).
- Conductores: toma R y X por unidad de longitud de Cap. 9, Tabla 9, multiplica por la longitud efectiva (ida y retorno para monofásico; en trifásico usa el modelo trifásico de la Tabla 9).
- Canalizaciones (bandejas/EMT) si aplican (acoplamiento magnético afecta X).
- Suma vectorial: Zth = Rtot+jXtotZ_{th} = R_{tot} + jX_{tot}Zth = Rtot+jXtot.
- Corriente de falla trifásica volteada o dada en el punto:
Icc,3ϕ = VLL3 ∣Zth∣I_{cc,3\phi} = \frac{V_{LL}}{\sqrt{3}\;|Z_{th}|}Icc,3ϕ=3∣Zth∣VLL
(para monofásico: Icc,1ϕ=VLN∣Zth∣I_{cc,1\phi} = \frac{V_{LN}}{|Z_{th}|}Icc,1ϕ=∣Zth∣VLN).
Sugerencia: calcula también la falla monofásica a tierra si el sistema tiene conductor de neutro y considera la impedancia del EGC (ver 250.122 para dimensionamiento del EGC; la impedancia real del trayecto de falla reduce Icc).
4) Ajuste por contribución de motores (clave en ramales de motores)
Los motores aportan corriente subtransitoria al cortocircuito durante los primeros ciclos. Para ser conservador en la Icc en el ITM del ramal de un motor:
- En
el propio ramal del motor (falla entre el ITM y el motor):
- Considera la corriente del sistema Icc,sysI_{cc,sys}Icc,sys más la contribución del motor.
- Aproximación práctica: Imotor_subtransitoria ≈ 4–6 × FLA del motor (primer ciclo). En baja tensión se usa 4 × FLA como valor prudente si no hay datos del fabricante.
- Entonces:
Icc,ramal ≈ Icc,sys en ese punto + ∑(k×FLAmotor) I_{cc,ramal} \approx I_{cc,sys\;en\;ese\;punto} + \sum (k \times FLA_{motor})Icc,ramal ≈ Icc,sysenesepunto+∑(k×FLAmotor)
donde k ≈ 4–6 para el motor del ramal y otros motores cercanos en línea que puedan “retroalimentar” la falla por el bus común (especialmente en tableros de MCC).
- En barras/panel aguas arriba: agrega la contribución de todos los motores en servicio que puedan aportar al punto de falla (misma regla 4–6 × FLA).
- Esta suma es válida durante los primeros ciclos (lo que importa para la IR del ITM). Después decae.
NEC no da un método numérico para la contribución dinámica; usa datos del fabricante o prácticas IEEE/NEMA. A falta de datos, 4×FLA por motor es una práctica conservadora para BT. (La selección del tamaño del OCPD por 430.52 es distinta del cálculo de IR; 110.9 es el requisito vinculante para la IR).
5) Selección/verificación del ITM
- Verifica que IR del interrup tor/fusible ≥ Icc calculada en sus bornes (110.9).
- Si
no alcanza, opciones:
- Aumentar IR del ITM capacidad interruptiva (p. ej., 22 kA, 35 kA, 65 kA, 100 kA).
- Dispositivo limitador de corriente aguas arriba (fusible CL) para reducir Icc “let-through” en el punto (ver definición de “current-limiting” en 240.2).
- Combinación en serie listada (series rating) solo si es listada por el fabricante y aplicada exactamente según tablas de combinación (240.86), no en circuitos de equipos que lo prohíban.
- Verifica SCCR del tablero/ensamble donde se monta el ITM (p. ej., 408.6, 409.22(A), 670.5): debe ser ≥ Icc en ese punto.
6) Comprobaciones y documentación
- Marcar el valor de Icc en el equipo correspondiente y mantener registro de los supuestos (tensión, trafo, %Z, longitudes, calibres, temperatura, método de instalación). (110.21(B) rotulación; 110.24 en servicio).
- Actualizar si cambia el sistema (trafo, conductor, topología).
Ejemplo rápido (trifásico 480 V, motor 75 HP)
Supuestos (puedes sustituir por datos reales): La red aporta 200 Mva y X/R =3
- Trafo 500 kVA, 480 V, Z = 5.75%. Panel a 20 m del trafo, ramal a motor 30 m desde el panel con 3×3/0 AWG Cu en EMT. FLA 75 HP ≈ 96 A (Tabla 430.250). Otros motores en el mismo bus: 2×30 HP (FLA 40 A c/u).
- En
bornes del trafo: IFL=500000/(1.732×480) = 602I_{FL} = 500000/(1.732×480)
=602 IFL=500000/(1.732×480)
= 602 A.
Icc,trafo ≈ 602/0.0575 ≈ 10.5I_{cc,trafo} ≈ 602/0.0575 ≈ 10.5 Icc,trafo ≈ 602/0.0575 ≈ 10.5 kA. - Ajuste por impedancias hasta el panel y luego hasta el ITM del ramal** con R,X de Tabla 9 → supón caiga a 8.5 kA en bornes del ITM de ramal (solo por impedancias).
- Contribución
de motores al ramal de 75 HP:
- Motor del ramal: 4×96 = 3844×96 = 3844×96 = 384 A.
- Otros dos motores: 4×40×2 = 3204×40×2 = 3204×40×2 = 320 A.
- Aporta
≈ 0.704 kA adicionales.
⇒Icc,ramal ≈ 8.5+0.70 ≈ 9.2 \Rightarrow I_{cc,ramal} \approx 8.5 + 0.70 \approx 9.2⇒Icc,ramal ≈ 8.5+0.70 ≈ 9.2 kA.
- Selección: ITM del ramal con IR ≥ 10 kA (margen). Si el panel trae Icc mayor (p. ej. 22 kA), es mejor.
La selección de tamaño del OCPD del motor se hace aparte por 430.52 (según tipo de dispositivo), y la sobrecarga por 430.32 usando FLA de placa. Aquí estamos verificando la IR del dispositivo (110.9).
ESQUEMA GENERAL DEL EJEMPLO
Recomendaciones prácticas
- Usa la Tabla 9 (Cap. 9) para R y X de conductores; evita ignorar la reactancia (importa en Icc).
- Trabaja por tramos: servicio → alimentador → panel → ramal. Recalcula ZthZ_{th}Zth en cada barra.
- Considera el EGC en fallas a tierra (la Icc efectiva suele ser menor que la 3ϕ bolteada).
- Pide X/R al proveedor o usa valores típicos; no olvides limitación por corriente-limitada si hay fusibles CL.
- Para motores sin dato de subtransitorio, 4×FLA es un buen conservador en BT.
- Si el resultado queda cerca del IR del ITM, sube IR o reduce Icc con fusible CL aguas arriba.
Normas citadas (NEC 2020/NFPA)
- 110.9 (capacidad de interrupción de equipos).
- 110.21(B) (marcado/rotulado).
- 110.24 (marcado de Icc disponible en servicio).
- 240.2 (definición de “current-limiting”).
- 240.86 (combinaciones en serie listadas).
- 250.122 (dimensionamiento del conductor de puesta a tierra del equipo, relevante para impedancia de falla a tierra).
- 408.6, 409.22(A), 670.5 (SCCR de tableros/paneles/maquinaria ≥ Icc).
- 430.250 (FLC de motores), 430.52 (CC/FG de motores), 430.32 (sobrecarga).
- Cap. 9, Tabla 9 (R y X de conductores AC).
Siglas Eléctricas y su Significado
- SCCR
→ Short-Circuit Current Rating
Capacidad de corriente de cortocircuito que puede soportar un equipo sin riesgo de falla catastrófica (NEC 409.110, UL 508A). - AIC
/ KAIC → Ampere Interrupting Capacity / Kilo Ampere Interrupting
Capacity
Capacidad interruptiva del interruptor termomagnético (breaker), expresada en kA RMS simétricos (NEC 110.9, 240.83). - OCPD
→ Overcurrent Protective Device
Dispositivo de protección contra sobrecorriente: breakers, fusibles, guardamotores (NEC Art. 240). - ITM
→ Interruptor TermoMagnético
Breaker común usado en circuitos ramales para proteger contra sobrecarga y cortocircuito (NEC 210.20, 240.15). - MCB
→ Miniature Circuit Breaker
Interruptor termomagnético en baja tensión hasta 100 A. - MCCB
→ Molded Case Circuit Breaker
Interruptor en caja moldeada, típicamente 15 A – 2500 A, con alta capacidad interruptiva. - ICU
/ ICS → Ultimate Breaking Capacity / Service Breaking Capacity
Definen la capacidad interruptiva última y en servicio de un breaker (IEC 60947-2). - EGC
→ Equipment Grounding Conductor
Conductor de puesta a tierra de equipos (NEC 250.122). - GFCI
→ Ground-Fault Circuit Interrupter
Interruptor por falla a tierra, requerido en baños, cocinas, exteriores, etc. (NEC 210.8). - AFCI
→ Arc-Fault Circuit Interrupter
Interruptor contra fallas por arco eléctrico (NEC 210.12). - FLC
/ FLA → Full Load Current / Full Load Amperes
Corriente nominal de plena carga del motor (Tablas NEC 430.250). - BIL
→ Basic Impulse Level
Nivel de aislamiento frente a impulsos de rayo o maniobra en transformadores (ANSI C57, RETIE). - DPS
/ SPD → Dispositivo de Protección contra Sobretensiones / Surge
Protective Device
Protector contra sobretensiones transitorias (NEC 285).
Gilberth Bolaños
Washington Colon Castillo Jurado
--
--
www.listaelectrica.org
LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
"Somos la Lista de Consulta por Referencia de America Latina y Europa"
---
Has recibido este mensaje porque estás suscrito al grupo "LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"" de Grupos de Google.
Para cancelar la suscripción a este grupo y dejar de recibir sus mensajes, envía un correo electrónico a listaelectrica...@googlegroups.com.
Para ver este debate, visita https://groups.google.com/d/msgid/listaelectricaSM/2bff97a6-5c1c-4a89-a9d5-ee10091cce05n%40googlegroups.com.